BootLoader 寄存器、启动流程、数据流与各外设底层技术拆解

1. Boot 模式选择、进度、异常状态寄存器说明

BootMode 寄存器（基地址0x2030_7F00）

用于识别当前实际进入的启动模式，[2:0]位代表 Boot Mode 编号，[7:5]为 Boot Option。

Boot 执行进度信息寄存器（基地址0x2030_7F08）

每一位标记 Boot 执行阶段、故障类型；包含：BOOTROM_START_BOOT、BOOTROM_IN_FLASH_BOOT、BOOTROM_IN_UART_BOOT、BOOTROM_IN_CAN_BOOT、各类 Fault/NMI 异常标志位、BOOTROM_BOOT_COMPLETE 启动完成标志。

Boot 执行异常信息寄存器组

地址	名称	作用
0x20307F0C	hard_fault_status	HardFault SCB_HFSR 状态
0x20307F10	cbrom_fault_status	NMI 异常 NMI_FLG 状态
0x20307F14	bus_fault_adress	总线故障 BFAR 地址
0x20307F18	bus_fault_status	BFSR 寄存器
0x20307F1C	mem_manage_fault_address	内存管理 MMFAR 地址
0x20307F20	mem_manage_fault_status	MMFSR 寄存器
0x20307F24	usage_fault_status	使用故障 UFSR 寄存器

发生启动死机、HardFault，可以读取这一组内存，定位 BootROM 内部异常。

资料获取：AN1137_G32R501 BootLoader 用户手册

2. Boot 等待点（Wait Point）故障定位地址

CPU 卡死在 BootROM 内部循环时，读取 PC 程序计数器，对照等待点地址区间判断卡死原因：

等待点类型	PC 地址区间
In Wait Boot	0x1000_17DC — 0x1000_17F4
In UART Boot	0x1001_1DC4 — 0x1001_1E14
In Hard Fault Handler	0x1000_0212 — 0x1000_0312
In NMI Handler	0x1000_0316 — 0x1000_044E
Failed secure Flash CMAC verification loop	0x1001_0F80 — 0x10010FB8

3. 整体复位‑Boot 执行完整流程逻辑

芯片上电 / 复位，跳转至片上 BootROM；
判断TRST引脚状态，区分仿真启动 / 独立启动；
- TRST=1（仿真器连接）：读取 EMU 仿真配置寄存器；
- TRST=0（独立运行）：读取 OTP 的 BOOTPIN‑CONFIG；校验 KEY=0x5A 有效，读取 BOOTDEF 模式表；
根据配置选择对应 Boot 模式：Flash / RAM / UART / CAN / SPI / I2C / Parallel‑IO / Secure Boot / Wait；
如果属于下载类 Boot（UART/CAN 等）：等待外部主机发送标准 Boot 数据流；
解析数据流，调用CopyData()将数据块搬运至目标内存地址；
全部数据接收完毕，跳转至数据流指定 EntryPoint 入口地址，执行用户程序。

4. Boot 通用标准数据流格式解析

所有外设 Boot 统一使用同一套数据流协议。

头部 16bit 键值 0x08AA，键值校验失败直接中止下载，退回 Flash 启动；
后续 8 个 16bit 保留字，SPI/I2C/CAN 会利用保留字配置外设时钟、波特率参数，UART、Parallel‑IO 直接丢弃；
32bit 程序入口点 EntryPoint 地址；
循环数据块：2 字节块大小 +4 字节目标存储地址 + 块数据；
块大小等于 0x0000，代表数据流传输结束。

字节序规则：8bit 数据流 LSB 在前，MSB 在后；32 位地址 MSW 高字在前，LSW 低字在后。

5. CopyData 公共数据复制函数机制

CopyData()是所有下载 Boot 共用底层函数。

函数接收函数指针GetWordData，不同外设（UART / CAN / SPI / I2C / Parallel‑IO）实现各自的 GetWordData 读取接口；
读取 BlockSize 块大小；块大小 = 0，直接返回结束；
读取目标 DestAddr；
循环读取块数据，搬运到芯片内部对应内存地址；
循环直到块大小为 0。

6. 各类外设 Boot 底层技术要点

UART Boot：支持自动波特率检测；接收每个字节回波输出；>100k 波特率时自动波特锁定存在失效风险，建议先用低波特完成下载，应用层再切换高速波特率。
Parallel‑IO 并行 GPIO Boot：GPIO0‑7 数据口；GPIO16 为 MCU 就绪输出，GPIO12 为主机就绪输入；需要外部上拉电阻，双向握手通信，主机与 MCU 速度互不约束。
SPI Boot（Master 模式）：作为 SPI 主机，读取外部 SPI EEPROM；SPI 初始化默认低速；数据流保留字可以修改 SPI 波特率、LOSPCP 时钟预分频。
I2C Boot（Master 模式）：I2C 主机，默认访问从机地址 0x50 的 EEPROM；默认 100Kbps，数据流保留字可以改写 I2C 时钟预分频，最高可到 400Kbps；初始化阶段不允许总线存在其他 I2C 主机。
CAN Boot：标准 11bit ID，MSGID=0x01；默认波特率 100kbps；数据流可以传入 BTR 寄存器值动态修改 CAN 波特率；每次传输 2 字节，LSB 优先。
Secure Boot 安全启动：读取 Flash 指定 8KB 区域，使用 OTP 内 128bit CMAC 密钥计算校验值，与 Golden 标签对比；校验成功跳转入口；校验失败进入 Wait Boot 等待循环。