【嵌入式】一种优雅的 bootloader 跳转APP 的方式

2024-06-15 10:52

本文主要是介绍【嵌入式】一种优雅的 bootloader 跳转APP 的方式,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

【嵌入式】一种优雅的 bootloader 跳转APP 的方式

  • 0. 个人简介 && 授权须知
  • 1. 前言
  • 2. 干净的跳转
  • 3.程序的 noinit 段
  • 4. 利用noinit段实现优雅的跳转
    • 4.1 检查栈顶地址是否合法
    • 4.2 栈顶地址 +4
    • 4.3 __set_MSP
  • 5.OTA 过后的运行逻辑

0. 个人简介 && 授权须知

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作者:积跬步、至千里

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1. 前言

一些需要OTA 的设备大多都是讲程序设计为 bootloader 和 app区域,以便在升级时更加方便。

程序从BT跳转到app:

  • 小白:修改栈顶地址,直接 跳转到APP起始地址,在APP中在修改中断向量表
  • 中级:what the fxxk? 这么省事的吗?还需要做以下事情呢,包括但不限于:
    • 滴答定时器中断关掉、重置计数器
    • 关闭时钟
    • 关闭使能的外设,重新Deinit
    • 关闭看门狗
    • 设置栈顶地址
    • 设置跳转地址
    • 关闭全局中断

​ 归根到底,关中断、外设、去初始化这些操作的本质就是给APP运行提供一个干净的环境

2. 干净的跳转

干净的跳转指的是MCU内部的寄存器没被污染,也即是初始上电状态,咋实现呢?

  • 手动断电复位MCU??可以,但是不现实
  • 启动软件复位,但是软件复位后所有的寄存器都复位了,程序中定义的变量也重新加载了

有时候,见多识广真的会打开思路。

在一篇文章中,看到了如下思路,但是以下思路中的第一条怎么实现?复位后,在程序中定义的变量不会被初始化??

  • 定义一个标志,保证其不会被初始化
  • 每次复位后就立即检查这个标志,如果是跳转标志就跳转,否则就继续运行
  • 当升级完成后就更新跳转标志并软件复位

带着疑问,请看以下章节:

3.程序的 noinit 段

比如我在该段定义了一个变量A,程序在运行过程中A会累加,该段定义的变量可以实现

  • 当程序【软复位】时重启时,该段的变量【不会】被初始化
  • 只有当程序【掉电重启】时,该段的变量才【会】被初始化

在该段中定义的变量会被编译器分配到SRAM中,SRAM 的地址可以手动设置,该段常用来保存一些敏感信息。

比如我想实现以下场景:

要是想监控程序由于看门狗超时复位而造成重启的次数,在不知道 noinit 之前我想到的就是,利用串口打印保存1个小时的打印 log ,然后观察,硬着头皮数重启次数。

就可以通过以上 noinit 段实现

4. 利用noinit段实现优雅的跳转

首先贴出代码:

#define FLASH_APP_ADDR 0x08010000 //应用程序起始地址/*在 noinit 段中定义一个标志位变量*/
__attribute__((section(".noinit"))) volatile uint32_t JumpFlag;void SetJumpFlagAndReset(void){JumpFlag = 0xA5A5A5A5;/* Setting of signs */NVIC_SystemReset();/* Software reset */
}void CheckJumpFlagAndJump(void){if(JumpFlag == 0xA5A5A5A5){JumpFlag = 0; /* Clear jump flag */iap_load_app(FLASH_APP1_ADDR);/* Loading the application */}
}void iap_load_app(uint32_t app_addr)
{typedef void (*jump_app_ptr)(void);jump_app_ptr jump2app;/* Check the top-of-stack address for legality */if(((*(volatile uint32_t *)app_addr) & 0x2FF00000) == 0x20000000){jump2app = (jump_app_ptr)(*(volatile uint32_t *)(app_addr + 4));__set_MSP(*(__IO uint32_t*)app_addr);/* Jump to APP program */jump2app();}
}

4.1 检查栈顶地址是否合法

if (((*(volatile u32*)app_addr) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000)分析

  • app_addrapp应用程序的flash首地址
  • (volatile u32*)app_addr 是将该地址转换为 u32 指针类型
  • (*(volatile u32*)app_addr 是取出该地址的内容,假设为 u32 类型的 变量 P
  • 变量P,是 app 程序的堆栈地址 ,该地址指向 RAMRAM 的起始地址为 0x2000_0000
  • p & 0x2FFE_0000 = 0X2000_0000,则 p的范围就是 0x20000000~0x2001ffff
  • 综上,if 语句就是为了判断 ram 是否在 0x20000000~0x2001ffff区间范围内,该区间大小为 128K,可以根据实际情况定义

4.2 栈顶地址 +4

栈顶地址 +4 存放的是 复位地址

4.3 __set_MSP

将用户定义的 flash 首地址存储的栈顶地址,通过 __set_MSP 语句告诉 ARM 内核,该地址就是APP程序区域的栈顶地址

5.OTA 过后的运行逻辑

  • OTA 的最后运行函数 SetJumpFlagAndReset(), 将noinit段的变量设置标志位并且软复位
  • main 函数的初始下运行函数
    • CheckJumpFlagAndJump()
      • 标志位为 0xa5a5_a5a5:表示是 OTA 之后的启动,运行跳转函数
      • 标志位为 0 ,表示是掉电启动的

参考:

IAR下使用noinit段

怎么在Bootloader跳转前给APP提供干净的运行环境

这篇关于【嵌入式】一种优雅的 bootloader 跳转APP 的方式的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1063246

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