【Bootloader学习理解----跳转优化异常】

笔者接着来介绍一下Bootloader的跳转代码以及优化

1、跳转代码理解

跳转代码可能要涉及到芯片架构的知识,要跳转到对应的位置，还要设置相关的SP 堆栈指针，具体可以参考笔者这篇文章BootLoader的理解与实现。
STM32的跳转代码如下所示：

u32 ApplicationAddress = 0x08008000;  //app 地址 
typedef  void (*pFunction)(void);     //函数指针
void Jump_Used_Main(void)
{
	printf("\r\nboot2-------- Jump APP --------- \r\n");
	/*	判断栈顶 是否位于 0x20000000  128K 	  */
   	if (  ((*(__IO uint32_t*)ApplicationAddress) >= 0x20000000) &&((*(__IO uint32_t*)ApplicationAddress) <= 0x20010000))
   	{ 	
     		JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (ApplicationAddress +4);
     		Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;
     		/*close the interrupt*/
     		_disable_interrupr();
     		__set_MSP(*(__IO uint32_t*) ApplicationAddress);
     		Jump_To_Application();
   	}
	else
	{			
		while(1)
		{
			printf("\r\nboot2  error\r\n");
		}
	}
}

可以看到__set_MSP(* (__IO uint32_t *) ApplicationAddress);这行代码中，在取地址里面的内容时，增加了__IO的选项，

#define __IO volatile

保证是从内存里面读出来的SP栈指针的数据，然后设置到MSP，否则可能导致SP设置错误，程序跑飞。

2、跳转代码编译优化

笔者在实际开发的过程中，遇到了一个跳转过去就崩掉的情况，单步调试，发现到Set_MSP就崩掉了，很是奇怪，通过汇编一查看，就很明显了。

• NXP LPC的单片机，
• arm-noen-eabi-gcc的编译器。

typedef struct addr_manager_struct
{
	xxxxxxx;
	u32 image_load_addr;
	u32 image_exec_addr;
}addr_manager_t;
u8 main_jump(addr_manager_t* info)
{
	u32 *image_addr = (u32*)info->image_load_addr;
	u32 *sp = (u32*) image_addr [0];
	u32 *jump = (u32*) image_addr [1];
	disable_interrupt();
	set_msp((u32)sp);
	(*jump)();
	return 0;
}

• 上述在设置完SP之后，放到r2寄存器里面，
• 然后获取jump地址，放到r3里面，
• 之后禁止中断修改了r2，然后禁止中断
• 然后就把r2传到SP里面，
• 造成跑飞，可能是一个不存在的地址

有人说sp设置的时候需要加volatile，即使改成下面的函数，也没用效果

void jump_main(addr_manager_t* info)
{
	u32 *image_addr = (u32*)info->image_load_addr;
	u32 *sp = (u32*) image_addr [0];
	u32 *jump = (u32*) image_addr [1];
	disable_interrupt();
	set_msp((volatile u32)sp);
	(*jump)();
}

接着再继续改，直

• 接通过Image指针取内容，然后去获取到SP值，然后就可以了，
• 看来是禁止中断的这个函数所影响，
• 禁止中断如果不报存返回值，则不会对SP的值产生影响

void jump_main(addr_manager_t* info)
{
	u32 *image_addr = (u32*)info->image_load_addr;
	u32 *sp = (u32*) image_addr [0];
	u32 *jump = (u32*) image_addr [1];
	disable_interrupt();
	set_msp(*((volatile u32*)image_addr));
	(*jump)();
}

接着我们再尝试一种方法，就是将禁止中断函数移动位置，看一下情况，发现也是可以的。

void jump_main(addr_manager_t* info)
{
	disable_interrupt();
	u32 *image_addr = (u32*)info->image_load_addr;
	u32 *sp = (u32*) image_addr [0];
	u32 *jump = (u32*) image_addr [1];
	set_msp((u32)sp);
	(*jump)();
}

然后我们看一下set sp的汇编函数，也并没有指明操作的寄存器，很可能是GCC编译器优化的bug。

inline void set_sp(u32 sp_value)
{
	asm volatile ("msr msp, %0" : "=r"(sp_value))
}

然后我们再看看armcc编译器的结果，没有任何问题。

• armcc对于禁止中断的返回值没有处理，
• 而GCC处理了然后导致了问题（将其中断保存值填到r2里面，然后r2的sp值被覆盖），
• 其实应用层如果没有对返回值进行处理，即使函数有返回值，编译器优化会将其处理掉。显然GCC的编译器优化做的还是差一点。