嵌入式bootloader跳转程序实现原理

作者 | strongerHuang

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嵌入式开发，很多时候都需要bootlodaer程序，今天围绕bootlodaer
讲述一下实现原理，以及相关的内容。

1.bootloader是如何实现程序跳转的？

2.复位向量表

3.理解__set_MSP语句

关键字帮助

堆栈指针SP

控制寄存器CONTROL

写在前面

前面给大家分享了《

STM32实现IAP的方法

》，主要讲述了IAP编程实现的过程。

其中bootloader跳转的细节没有具体描述，也很少有人研究其中细节的问题。

大家先看一下上图中
四行跳转代码
，接下来将围绕这四行代码拓展相关的内容。

如何实现程序跳转？

上图四行代码中有
几个定义
没有贴出来，下面一并贴出来：

#define ApplicationAddress 0x8003000


typedef  void (*pFunction)(void);
pFunction Jump_To_Application;


uint32_t JumpAddress;

ApplicationAddress为0x8003000，代表应用程序起始地址为0x8003000。

1.JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (ApplicationAddress + 4);

JumpAddress代表跳转地址，基于应用程序起始地址偏移4（这个
偏移4
下面章节讲述
）。这个地址就是应用程序的复位地址，你可以理解为程序跳转到了应用程序复位的地址。

2.Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;

将跳转地址JumpAddress强制转换pFunction类型，你可以理解为编译器将其编译成一个函数。

3.__set_MSP(*(__IO uint32_t*) ApplicationAddress);

这里是将把应用程序起始地址设为栈顶指针（__set_MSP下面章节讲述
）。

4.Jump_To_Application();

设置PC指针为复位地址，你可以理解为跳转到应用程序的函数。

这里是讲述的大概内容，细节内容请往下看
，看完下面细节再回来看本节内容。

复位向量表

上面讲述了ApplicationAddress + 4“
偏移4
”这个问题，其实这个“偏移4”就是向量表的偏移地址：复位向量（PC 初始值）
。

拿Cortex-M3（STM32F1）为例（其它M0、M4类似），Cortex-M3权威手册（中文）表 7.6 上电后的向量表
：

是什幺意思呢？ 就是相对应用程序存储起始地址
的一张向量表，而这张向量表就是按照这样的约定：偏移4的地址为复位向量（PC 初始值），也就是我们应用程序复位的地方。

同样，可以参看启动代码（以STM32F1为例）：

这里代码和Cortex-M3技术参考手册数据一一对应的关系。相信看了这两个地方的内容，大家能明白为什幺会是ApplicationAddress + 4了。

理解__set_MSP语句

1.拓展：MDK-ARM新功能

点看下图，放大，自己看截图代码（标记处）：

用MDK-ARM V5.25及以上版本打开工程，可以看到在__set_MSP下面有一行下划线，
什幺意思呢？具有上下文帮助(F1)的关键字将用浅灰色下划线突出显示
。

2.理解__set_MSP语句

上面讲述的内容是想引申出来：鼠标放在__set_MSP的位置，按F1，就可以直接进入帮助文档。

下面是详细内容截图：

大概意思是：调用MSR指令设置主状态指针(MSP)的值
。

物理上存在两个不同的堆栈指针(SP):

1.主堆栈指针(MSP)
，复位后的默认堆栈指针。在运行异常处理程序时也使用它。

2.进程堆栈指针(PSP)
，只能在线程模式下使用。

当引用R13堆栈指针（SP）时，由
控制寄存器（CONTROL）
的Bit[1]决定：

Bit[1]=0，用MSP；

Bit[1]=1，用PSP;

这里具体内容需要参看Cortex-M技术参考手册。