BootLoader

在嵌入式系统中，BootLoader（引导加载程序） 是系统上电后首先执行的程序，主要用于系统启动和固件升级。它的作用至关重要，既是系统的“启动引导者”，也是固件更新的重要保障。

BootLoader 定义

BootLoader 是一个运行在嵌入式设备上的小程序，位于系统的最底层，通常存储在 Flash 的特定区域。它的主要任务包括：

1. 硬件初始化：配置时钟、存储器、引脚、外设等。
2. 加载主程序：将用户应用程序加载到 RAM 并跳转执行。
3. 固件升级：支持本地或无线方式的固件更新，如 UART、CAN、SPI、I2C 或 OTA（Over-The-Air）等。
4. 系统恢复：在系统主程序损坏时，可以引导恢复程序执行。

工作原理

嵌入式设备在上电复位后，CPU 会从一个固定的地址开始执行程序（通常是 Flash 的 0x00000000 地址）。

• 此时，BootLoader 程序首先运行，它会进行一系列初始化操作，并判断是否需要执行特殊任务（如固件升级）。
• 如果不需要升级，则跳转到主程序的入口地址，运行用户应用程序。

启动流程图

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|    上电或复位             |  
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             ↓  
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|    CPU 执行 BootLoader    |  
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             ↓  
| 是否进入升级模式？        |——— 是 —→ [ 进入升级模式 ]  
             ↓ 否  
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|    初始化外设与硬件       |  
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             ↓  
| 跳转到用户程序入口地址    |  
             ↓  
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|      运行用户程序         |  
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固件升级

BootLoader 支持对系统固件进行升级，这在嵌入式开发中非常重要。例如：

• 本地升级：通过串口（UART）、USB、SD 卡等传输新固件。
• 无线升级（OTA）：通过蓝牙、Wi-Fi 等通信方式远程传输固件。

实现步骤

1. 接收新固件：通过通信接口接收新固件数据（分包接收）。
2. 数据校验：对接收到的数据进行校验（如 CRC16 校验）以确保完整性。
3. 擦除 Flash 区域：擦除旧的程序存储区。
4. 写入新固件：将接收到的数据写入 Flash。
5. 重启执行新固件：升级完成后重启 MCU，BootLoader 跳转执行新程序。