嵌入式工程师在求职时，经常会被要求熟悉Bootloader，在嵌入式开发工作中，这是一个非常基本且重要的功能，所以一般公司都已经开发好了，初学者往往只会应用而不知其原理。今天我就和大家聊聊Bootloader原理，加深大家的印象。

操作模式

大多数Bootloader都包含两种不同的操作模式：

(1)启动加载模式

在这种模式下，Bootloader从目标机的某个固态存储设备上将操作系统加载到RAM中运行，整个过程并没有用户的介入。这种模式是Bootloader的正常工作模式，因此在嵌入式产品发布时，Bootloader必须工作在这种模式下。

(2)下载模式

在这种模式下，目标机上的Bootloader将通过串口、USB、以太网等通信手段从开发主机上下载芯片程序等到RAM中，实现在线升级功能。笔者的工作大多是以应用开发为主，经常使用的是下载模式；这个也是众多开发者经常接触到的模式。

大家常见的消费类电子产品，如手机，手环，机顶盒；工控类电子产品如变频器，UPS，太阳能光伏逆变器等等，都要经常更新软件，如客户需求，安规升级等等。由于这些产品都要在户外运行，都是防尘防水，IP65等级，这个时候再拆机壳去更新程序是非常不划算的，所以一般使用U盘，外部485本地升级或GPRS/WIFI等工具进行远程升级，可靠又方便，极大节省了人力成本，也减少了拆机壳带来的潜在风险。

在线升级

首先我们要将芯片的外部FLASH分两层，Application(应用层)和Bootloader(烧录层)；Bootloader判断App是否完整且接受上位机发送的升级文件，对自己进行升级。

以STM32F103VCT6为例，芯片FLASH地址为：0x0800 0000 - 0x0804 0000，共256K；

分配Bootloader地址为：0x0800 0000 - 0x0800 2000，占用8K

分配Application地址为：0x0800 2000 - 0x0804 0000，占用248K

在Applicaiton程序的起始地址和结束地址写固定字符'SPZG'。

程序刚上电，从0x0800 0000开始执行，此时我们可以读取出Applicaiton的起始和结束地址的字符是否为'SPZG'；如果是则使用Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress跳到application层；如果不是，则停留在Bootloader等待通讯再次升级它；

程序运行过程中，接收到升级芯片的指令，将Application结尾地址的'SPZG'擦除，然后使用软件重启芯片。__set_FAULTMASK(1);//关闭所有中断 NVIC_SystemReset();//复位函数;程序重启后就和刚上电的情况一样。

Bootloader程序

在Bootloader里边我们只需要干两件是，一是判断Applicaiton是否完整；二是接收上位机指令去升级Applicaiton；升级协议自己和上位机定义清楚就好，写Application前需要将FLASH擦除；注意：仅仅擦除Application地址，万万不可擦除Bootloader程序，否则升级中碰到断电的情况，就无法再次升级了；

对于空白芯片，使用J-LINK或XDS200将FLASH写入芯片中，之后就可以在线升级，在线升级只升级Application部分，所以书写Bootloader一定要注意，不能出错；Bootloader出问题就必须通过JLINK/XDS200更新了；由于Bootloader只是升级功能，多测试就可以找出潜在的风险，一般写好之后就不修改了，只是修改Application部分；这也是大多数新手不明白原理的原因。

以上就是笔者关于Bootloader的总结，经验尚浅，如有不对之处希望头友多多指教；对于Bootloader，你明白了吗，一起聊聊吧？