??由于工作的需要，最近學習了一下 STM32F4 MCU 中的 BootLoader。對比了 ST 的其他系列的的 MCU，關于 Bootloader 這部分原理基本都是一樣的，無非就是配置項多少的區(qū)別。下面記錄一下以 STM32F411 為例的學習歷程。

引導模式

??每個芯片對應的參考手冊中都有這部分的介紹，在對應的翻譯的中文手冊中被稱為自舉模式。在 STM32F4xx 中，可通過 BOOT[1:0] 引腳選擇三種不同的自舉模式，如下圖所示：

• 從 Main memory 引導： Main memory 被映射到為引導存儲空間（0x00000000），但仍可以從其原始存儲空間（0x08000000）中訪問。 換句話說，可以從地址 0x00000000 或 0x08000000 開始訪問 Main memory。在實際使用中，這種模式用的居多！
• 從 System memory 引導： System memory 被映射到為引導存儲空間（0x00000000），但仍可以從其原始存儲空間（0x1FFF0000）中訪問。這部分存儲空間中，存放了 ST 的 Boot 代碼！不同的芯片里面的代碼是有區(qū)別的，這個部分在手冊 AN2606.pdf 中有詳細的介紹。今天我們就來重點學習一下這部分。
• 從 SRAM 引導： SRAM1 被映射到為引導存儲空間（0x00000000），但仍可以從其原始存儲空間（0x20000000）中訪問。我至今沒明白這個模式如何去使用，后面有機會再研究研究。或者有知道的小伙伴可以私聊給我一些指導！

??復位后，MCU 會在 SYSCLK 的 第四個 上升沿鎖存 BOOT 引腳的值。如果我們需要改變啟動模式，就需要在復位之后盡快改變 BOOT 引腳的值。其中，BOOT0 為專用引腳，而 BOOT1 就不一樣了。主要有以下兩種情況：

部分 MCU 中，BOOT1 不表示 I/O 引腳，而是 選項字節(jié)區(qū)域 的一個位。STM32F05x 和 STM32F3xx 器件就屬于這種情況。此時 BOOT1 通過選項字節(jié)中的 nBoot1 位進行配置。

• 當 nBoot1 位置 1 時，相當于上圖中的 BOOT1 復位為 0。
• 當 nBoot1 位復位為 0 時，相當于上圖中的 BOOT1 置 1。

部分 MCU 中，則與普通的 GPIO 引腳共用一個引腳。一旦完成對 BOOT1 的采樣，相應 GPIO 引腳即進入空閑狀態(tài)，我們可以將該引腳用于其它用途。

注意：

MCU 退出待機模式時，還會對 BOOT 引腳重新采樣。

如果器件從 SRAM 啟動，在應用程序初始化代碼中，需要使用 NVIC 異常及中斷向量表和偏移寄存器來重新分配 SRAM 中的向量表。

選項字節(jié)區(qū)域 見對應 MCU 的參考手冊 FLASH 章節(jié)即可

對于具有兩個 BANK 的 MCU，例如 STM32L476，情況可能更加復雜

System Memory

??這部分其實就是 MCU 中固定位置的一塊區(qū)域，里面存放了一些固定的代碼。如下圖是 STM32F411 的地址映射圖：

這部分空間在出廠前的生產(chǎn)期間由 ST 進行了編程，出廠后就不可更改，通常我們就將這里的程序稱為 引導程序（BootLoader） 。其主要作用就是是通過一些可用的串行外設（USART、CAN、USB、I2C 等）將應用程序下載到內(nèi)部 Flash 中。

幾乎全系列的 MCU 都是支持這部分功能的。下面是手冊給出的適用情況表格：

當然不同的 MCU 因為外設的不同，可能支持一個或多個嵌入式串行外圍設備。 **引導程序標識符（ID）**提供了 MCU 支持的串行外圍設備的信息。引導程序標識符具有固定的格式，適用于除STM32F1xx 之外的所有 STM32 系列 MCU。

這個 ID 也存儲在 MCU 的固定位置，下圖是一個部分系列 MCU 的列表

上圖只是部分內(nèi)容，AN2606 中有一個很長表格，詳細列出了每個系列的 MCU 中的 BootLoader 支持的串行外設情況。

對于不同的外設協(xié)議，ST 都提供對應的非常詳細的應用手冊：

• AN3154: CAN protocol used in the STM32 bootloader
• AN3155: USART protocol used in the STM32 bootloader
• AN3156: USB DFU protocol used in the STM32 bootloader
• AN4221: I2C protocol used in the STM32 bootloader
• AN4286: SPI protocol used in the STM32 bootloader
• AN5405: FDCAN protocol used in the STM32 bootloader

??對于使用 DFU/CAN 接口嵌入引導程序的 STM32 MCU，其中 DFU/CAN 操作需要外部時鐘源（HSE）。 其中的引導加載程序固件會使用內(nèi)部振蕩器時鐘（HSI，MSI） 動態(tài)檢測 HSE 的值（因為引導加載程序不知道用戶有沒有外接 HSE）。 當（由于溫度變化或其他條件）內(nèi)部振蕩器精度在公差帶以上（理論值的1％左右）變化，引導加載程序可能會計算出錯誤的 HSE 頻率值。 在這種情況下，引導加載程序 DFU/CAN 接口可能會出現(xiàn)故障或根本無法工作。

進入

??除了上面的引導模式章節(jié)介紹的 BOOT 引腳方式可以進入 System Memory 之外，我們其實還可以直接使用程序跳轉(zhuǎn)進入。但是在跳到引導加載程序之前，必須處理一下幾個方面：

• 禁用所有外設時鐘
• 禁用使用的 PLL
• 關閉所有中斷
• 清除所有被掛起的中斷

??進入引導程序之后，我們就可以使用對應的外設協(xié)議來對 FLASH 進行操作了。ST 本身也提供了很多實用工具。例如，若通過 UART 接口來燒寫程序，則要下載個 PC 端的 flash 燒錄工具軟件 STM32 Flash loader demonstrator 來配合；若通過USB 接口來燒寫程序，則需要下載 USB DfuSe工具軟件來實現(xiàn)。

目前，ST 推出了新一代燒寫工具 STM32CubeProgrammer，把上面的工具給整合成了一個

退出

??通過退出引導加載程序激活條件并生成硬件復位或使用 Go 命令執(zhí)行用戶代碼，即可以退出系統(tǒng)內(nèi)存引導模式。
??執(zhí)行 Go 命令時，引導加載程序使用的外設寄存器不會在跳轉(zhuǎn)到用戶應用程序之前初始化為它們的默認重置值。 如果要使用，則必須在用戶應用程序中重新配置。 因此，如果 IWDG 用于在應用中，必須調(diào)整 IWDG 預分頻器的值，以滿足其要求。

參考

AN2606 Application note STM32 microcontroller system memory boot mode

DS10314.pdf

RM0383.pdf

總結

以上是生活随笔為你收集整理的STM32 之十四 System Memory、Bootloader的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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