振南技术干货集：深入浅出的Bootloader（3）

注解目录

1、烧录方式的更新迭代

1.1 古老的烧录方式

(怀旧一下，单片机高压烧录器。)

1.2 ISP 与ICP 烧录方式

(还记得当年我们玩过的 AT89S51?)

1.3 更方便的 ISP 烧录方式

1.3.1串口 ISP

（是 STC 单片机成就了我们，还是我们成就了 STC？）

1.3.2 各种 USB ISP

1)AVR

2) C8051F

3) MSP430

(在当前 STM32 一统天下的时代，上面这些单片机你还在用吗? )

2、关于 Bootloader

2.1 Bootloader 的基本形态

(Bootloader 先行，APP 在后。)

2.2 Bootloader 的两个设计实例

1)带 Shell 命行的口 BL

2)插 SD 卡即烧录的 BL

(上面这两种 BL 在实际应用中最常见，还讲了一下 Linux 的 Uboot。)

2.3 BL实现的要点

3、花百出的 BL

3.1 BL(串口传输)的现与延伸

(告诉你一个秘密: STM32F103C8T6 的后64K ROM 也能用，不信你试。)

3.2 10 米之内隔空烧录的实现

(一部安卓手机在手，空中升级调试全有。)

3.3 BL的分散烧录

(你以为 BL 只能给自己烧序? )

4、不走寻常路的BL

4.1 Bootpatcher

(反其道而行之，APP 先行，BL 在后。)

4.2 APP 反烧 BL

(你以为只能 BL 烧录 APP? )

关于 Bootloader

2.3 BL实现的要点

首先要说,并不是任何一个单片机都可以实现 BL的,要满足几个要点。

1.芯片体系架构要支持

来看图 7.13。

我们知道单片机程序的最开头是中断向量表,包含了程序栈顶地址以及 Reset 程序人口.通过它才能把程序运行起来。很显然在从 BL 向 APP 跳转的时候，APP 程序必须有自己的中断向量表。而且单片机体系架构上要允许中断向量表的重定向。

传统 51 单片机的中断向量表只允许放到 ROM 开头,而不能有偏移量,所以传统 51 单片

图 7.13 BL的实现需要单片机支持中断向量表偏移(重定向)

机是不能支持 BL 的。有人要问“你这不是自相矛盾吗?你前面说 STC的 51 单片机是支持串口ISP 的,那它应该内置有 ISP 程序,我理解它应该和 BL 是一个道理。”没错,它内置的ISP程序就是一种 BL。STC 之所以可以实现 BL 功能,是因为宏晶半导体公司对它的硬件架构进行了改进,请看图 7.14。

图7.14 STC对传统51单片机硬件架构上的改进

可以看到,STC51 单片机多出了一块专门存放 BL的 ROM,称为 BOOTROM。网上有一位叫 shaoziyang 的网友为 AVR 单片机写了一个 BL,还配套开发了一款叫AVRUBD 的上位机,如图 7.15 (AVRUBD 是很有用的,本章后面会介绍,它可以让我们实现隔空烧录)所示,实现了 AVR 单片机的串口烧录,让很多人摆脱了对 USBISP 之类 ISP 下载器的依赖(虽然 ISP 下载器已经很方便了,但它毕竟还需要银子嘛)。

AVR 在硬件架构上与 STC51 是一个套路,如图 7.16 所示。

通过配置 AVR 的熔丝位可以控制复位入口地址以及 BOOT 区的大小和开始地址,如图 7.17 所示。

讲到这里,有人会说:“那有没有一种单片机,程序放在 ROM 的任何位置都可以运行起来,也就是中断向量表可以重定位?”当然有,这种单片机还很多,其中最典型的就是 STM32.它的程序之所以可以放之各地皆可运行,是因为在它的 NVIC 控制器中提供了中断向量表偏移量的相关配置.这个后面我们再详细说。

2.ROM 要支持 IAP

这也是需要单片机硬件支持的。很好理解,在 BL 获取到固件数据之后,需要将它写人到ROM的 APP 区中,所以说单片机需要支持 IAP 操作，所谓 IAP 就是 I Application Programming,即在应用烧录。也就是在程序运行过程中,可以对自身 ROM 进行擦除和编程操作。

大家仔细想想是不是这样?似乎支持串口 ISP 的单片机都支持 IAP 能。STC 还把这

图 7.15shaoziyang 的 AVR BL配套上位机软件 AVRUBD