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内容目录

一、理论

1、 复位流程

在离开复位状态后，Cortex-M 做的第一件事就是读取下列两个 32 位整数的值：

1、从地址 0x0000,0000 处取出 MSP 的初始值。

2、从地址 0x0000,0004 处取出 PC 的初始值——这个值是复位向量，LSB 必须是1，然后从这个值所对应的地址处取指。

图 1.1 复位序列.jpg

在 0 地址处提供 MSP 的初始值，然后紧跟着就是向量表。向量表中的数值是 32位的地址，而不是跳转指令。向量表的第一个条目指向复位后应执行的第一条指令。

图 1.2 初始化MSP及PC初始化一个范例.jpg

因为 Cortex-M 使用的是向下生长的满栈，所以 MSP 的初始值必须是堆栈内存的末地址加1。举例来说，如果你的堆栈区域在 0x20007C00-0x20007FFF 之间，那么 MSP 的初始值就必须是 0x20008000。

向量表跟随在 MSP 的初始值之后——也就是第 2 个表目。要注意因为 cortex-m 是在Thumb 态下执行，所以向量表中的每个数值都必须把 LSB 置1(也就是奇数)。正是因为这个原因，图 3.18 中使用 0x101 来表达地址 0x100。当 0x100 处的指令得到执行后，就正式开始了程序的执行。在此之前初始化 MSP 是必需的，因为可能第1条指令还没来得及执行，就发生了 NMI 或是其它 fault。MSP 初始化好后就已经为它们的服务例程准备好了堆栈。

2、 内存分布

图 1.3 flash 内存分配图.jpg

需要修改工程中内存分配的脚本实现以上效果，这里是使用两个工程设计，一个为 bootloader 工程，一个为 app 工程。

二、 实战 — boot

1、 工具：keil JLINK

使用 S32DS 开发也可以，但是 S32DS 使用 jlink 下载程序的时候，芯片容易锁死，而且飞思卡尔的芯片锁死之后，解锁都比较麻烦，所以暂时选择 keil 开发。

2、 新建工程

使用 keil 建立 s32k144 工程并不难，只是 s32k144 与其他的芯片稍微有点不一样，除了有一个汇编文件的启动文件之外，还有几个源文件，源文件的作用主要是从 flash 复制代码到 ram 中，初始化 bss 段，关闭看门狗，配置时钟等。

图 2.1 新建工程.jpg

图 2.2 保存工程.jpg

图 2.3 选择芯片类型.jpg

图 2.4 选择固件以及启动代码.jpg

上图红色部分务必勾选。

图 2.5 工程目录结构.jpg

红色框部分即使内存分配脚本，这是待会儿需要修改的。工程建立好了之后，还需要进行一些配置。

图 2.6 内存配置.jpg

在搞 STM32 的时候，有时候修改的就是这里，这里可以修改内存分配，但是我们这次使用的是用户脚本，不是默认内存配置，所以这里不需要修改。当然还有生成 hex 文件、调试工具的选择、输出目录等配置也需要进行，这里就不一一列举了，

图 2.7 用户脚本选择.jpg

红色部分不要勾选，紫色部分需要手动找到这个脚本，我们把代码下载到 flash 就选择 flash 脚本，下载到 ram 就选择 ram 脚本。

图 2.8 下载配置.jpg

红色部分最好不勾选，因为如果直接使用在 keil 下载的话，这个选项在下载 app 代码的时候，会全部擦除 flash，这时候 boot 会遭殃，会导致起不来，配置基本配置好了，接下来就是修改脚本了。

3、 修改脚本

Boot 的脚本基本不用怎么修改，就是修改一下 Boot 结束地址，这里开辟给 boot 的大小是 0x4000，相当于 16K 的大小。

#if (defined(__ram_vector_table__))

#define __ram_vector_table_size__ 0x00000400

#else

#define __ram_vector_table_size__ 0x00000000

#endif

#define m_interrupts_start 0x00000000

#define m_interrupts_size 0x00000400

#define m_flash_config_start 0x00000400

#define m_flash_config_size 0x00000010

#define m_text_start 0x00000410

//#define m_text_size 0x0007FBF0

#define m_text_size 0x00002000

#define m_interrupts_ram_start 0x1FFF8000

#define m_interrupts_ram_size __ram_vector_table_size__

#define m_data_start (m_interrupts_ram_start+m_interrupts_ram_size)

#define m_data_size (0x00008000 - m_interrupts_ram_size)

#define m_data_2_start 0x20000000

#define m_data_2_size 0x00007000

4、 修改代码

代码的修改主要是集中在，跳转函数，需要定义一个函数指针类型，还要注意 Cortex-m 复位跳转序列。

#include "S32K144.h" /* include peripheral declarations S32K144 */

#include "clocks_and_modes.h"

#include "gpio_led.h"

#define APP_ADDR 0x00004000

/******************************************************************************

*Local variables

******************************************************************************/

typedef void (*bootloader_fun)(void);

bootloader_fun jump2app;

void delay(volatile int cycles)

{

/* Delay function - do nothing for a number of cycles */

while(cycles--);

}

int main(void)

{

SOSC_init_8MHz(); /* Initialize system oscilator for 8 MHz xtal */

SPLL_init_160MHz(); /* Initialize SPLL to 160 MHz with 8 MHz SOSC */

NormalRUNmode_80MHz(); /* Init clocks: 80 MHz sysclk & core, 40 MHz bus, 20 MHz flash */

LED_PORT_init();

for(;;){

for(int i = 0;i < 5;i++){

led_triggle(2,1); /* turn on red LED */

led_triggle(1,0); /* turn on green LED */

led_triggle(0,0); /* turn on blue LED */

delay(720000);

delay(720000);

led_triggle(2,0); /* turn on red LED */

led_triggle(1,0); /* turn on green LED */

led_triggle(0,0); /* turn on blue LED */

delay(720000);

delay(720000);

}

jump2app = (bootloader_fun)*(uint32_t*)(APP_ADDR + 4);

jump2app();

}

return 0;

}

重点应该就是这句话：

jump2app = (bootloader_fun)(uint32_t)(APP_ADDR + 4);

APP 地址加上 4 ，就是因为 CORTEX-M 复位序列的 PC 指针位置的偏移量就是偏移 4，(uint32_t)(APP_ADDR + 4) 进行强制类型转换，(bootloader_fun)(uint32_t*)(APP_ADDR+4) 取址，相当于取 0x4004 地址的值，放到 PC 指针，可能需要主义的还有一个就是 C 语言的语法，C 语言里面，函数名称就是函数的入口地址，也就是说函数名称其实也是一个指针，所以后面一句：jump2app();就是相当于执行一个函数。这样就可以跳转了。

5、 编译下载

编译就没啥问题，下载就有两种方式，一种是直接在keil 上下载，这个很简单了，例外一个就是单独打开 segger 下载，这时候需要配置一下这个软件：

图 2.9 segger 配置.jpg

图 2.10 选择芯片.jpg

然后把编译生成的 hex 文件，直接拖到页面里面就可以了，按 F5 就可以下载了，boot的下载没有什么特别的要求，两个都可以下载。

图 2.11 编译完成.jpg

6、现象

下载之后，可以看到小灯闪了 5 下就不闪了，说明执行到了后面的跳转程序。

三、 实战 — app

1、 新建工程

建立工程和 boot 一样的过程，这里就不再赘述了。

图 3.1 app 目录结构.jpg

2、 修改脚本

脚本位置：$(工程目录)144_app\RTE\Device\S32K144UAxxxLLx 下

#if (defined(__ram_vector_table__))

#define __ram_vector_table_size__ 0x00000400

#else

#define __ram_vector_table_size__ 0x00000000

#endif

//#define m_interrupts_start 0x00000000

#define m_interrupts_start 0x00004000

#define m_interrupts_size 0x00000400

//#define m_flash_config_start 0x00000400

#define m_flash_config_start 0x00004400

#define m_flash_config_size 0x00000010

//#define m_text_start 0x00000410

#define m_text_start 0x00004410

//#define m_text_size 0x0007FBF0

#define m_text_size 0x0002FBF0

#define m_interrupts_ram_start 0x1FFF8000

#define m_interrupts_ram_size __ram_vector_table_size__

#define m_data_start (m_interrupts_ram_start + m_interrupts_ram_size)

#define m_data_size (0x00008000 - m_interrupts_ram_size)

#define m_data_2_start 0x20000000

#define m_data_2_size 0x00007000

App 脚本的修改稍微多一点，每个对应的偏移地址都需要改，向量表的地址，text 段的地址等。

3、 修改代码

代码基本就是正常的代码，不用做任何的操作就可以了。

4、 编译下载

编译和 boot 一样，下载的话，如果没勾选 erase full chip ，可以直接下载，也可以使用 segger 下载。

5、 在线仿真

如果 app 的代码只是下载，那每次调试都会比较麻烦，都得编译成 hex 文件再下载才能验证，因为脚本修改了向量表的地址，直接在线调试是不行的，这样就很不方便开发了，网路上有网友通过修改一个脚本，让 keil 识别到我们已经修改过的向量表的地址，在工程目录新建 flashoffset.ini 文件，内容如下：

图 3.2 app 在线调试脚本.jpg

在 keil 配置里面导入这个文件

图 3.3 导入在线调试脚本.jpg

这样就可以就行在线调试了，就和正常开发一样方便了。

注意：

每个工程编译完了之后，最好是查看 .map 文件，看一下内存分配是否都在划定的内存里面

图 3.4 app 工程的 .map 文件.jpg

也算是一种调试信息手段吧。

问题：

这个 bootloader 整个流程虽然可以走通，但是还有问题，如果 app 工程开启了中断，app 的程序会跑飞。原因是什么呢？这个就是第一节说的 cortex-m 复位序列。

1、 boot 中断未关；

2、接收升级文件驱动未提供；

3、Flash 驱动未提供；

4、App 程序重新定位向量表的基地址未修改。

总结

参考文献：

《Cortex-M3 权威指南》

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