Bootloader跳转代码解析

bastarddd

已于 2025-02-17 11:55:09 修改

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文章标签： c语言单片机嵌入式硬件

于 2025-02-17 11:26:27 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/bastarddd/article/details/145677388

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static void Boot_vJumpToApp(uint32_t u32_appAddress) 
{
    uint32_t u32_jumpAddress;
    pFunction JumpToApp;
    
    if (((*(__IO uint32_t*)u32_appAddress) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000) 
    {  
        u32_jumpAddress = *(__IO uint32_t*) (u32_appAddress + 4);  
        JumpToApp = (pFunction)u32_jumpAddress;  
        __set_MSP(*(__IO uint32_t*)u32_appAddress);  
        JumpToApp();
    } 
}

这是一段从Boot跳转到App的代码。

1. ARM Cortex-M 处理器的启动机制

在 ARM Cortex-M 系列处理器中，向量表（Vector Table）是程序启动的核心数据结构。向量表的前两个条目分别是：

初始主栈指针（MSP）：处理器上电后，第一个从向量表加载的值，用于初始化栈顶地址。
复位向量（Reset Handler）：第二个值，指向应用程序的入口函数（即 main 函数之前的初始化代码）。

当处理器复位或跳转到应用程序时，硬件会自动完成以下操作：

将向量表的第一个值（MSP）加载到栈指针寄存器（SP）。
将第二个值（复位向量）加载到程序计数器（PC），开始执行应用程序。

2. 代码逻辑分析

条件检查：
```
if (((*(__IO uint32_t*)u32_appAddress) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000)
```
- 目的：验证应用程序的初始栈指针（MSP）是否有效。
- 操作：
  - u32_appAddress 是应用程序的起始地址，通常指向应用程序的向量表。
  - 读取 u32_appAddress 处的第一个32位值（即应用程序的初始栈指针，这里取出的数值是应用程序的MSP初始值）。
  - 使用掩码 0x2FFE0000 过滤无关位，检查结果是否为 0x20000000（典型RAM起始地址）。
- 意义：确保栈指针指向有效的RAM区域，避免跳转到非法地址。
获取应用程序入口地址：
```
u32_jumpAddress = *(__IO uint32_t*) (u32_appAddress + 4);
```
- 目的：获取应用程序的复位向量（Reset Handler）。
- 操作：
  - u32_appAddress + 4 是向量表的第二个条目，存储应用程序的入口地址。
  - 读取该地址的值，即应用程序的入口函数指针。
函数指针转换：
```
JumpToApp = (pFunction)u32_jumpAddress;
```
- 目的：将入口地址转换为可调用的函数指针。
- 说明：pFunction 通常定义为 typedef void (*pFunction)(void)，即无参数无返回的函数指针类型。
设置主栈指针（MSP）：
```
__set_MSP(*(__IO uint32_t*)u32_appAddress);
```
- 目的：将栈指针切换到应用程序的初始栈。
- 操作：通过 __set_MSP 函数（通常为内联汇编或CMSIS函数）设置MSP为应用程序的栈顶。
跳转到应用程序：
```
JumpToApp();
```
- 目的：执行应用程序的入口函数。
- 效果：程序计数器（PC）指向应用程序的复位处理函数，完成控制权转移。