目录
概述
1. 软硬件环境
1.1 软件开发环境
1.2 硬件环境
2 MCU boot
2.1 核心功能
2.2 关键术语
2.3 重要字段介绍
3 VS-Code下创建MCU-BOOT项目
3.1 软件框架结构
3.2 创建测试项目
3.3 编译项目
3.3 固件在Flash中的分布
4 验证
4.1 烧写固件
4.2 代码实现原理
4.3 验证固件升级功能
概述
本文主要介绍在 Zephyr RTOS 架构下为 Nordic MCU (如 nRF52/nRF53 系列) 构建 MCUboot 引导加载程序，需要遵循的主要步骤。包括MCU boot介绍，VS-Code下创建MCU-BOOT项目的方法，以及在nRF52840开发板上验证该程序。
1. 软硬件环境
1.1 软件开发环境
nordic提供了基于zephyr平台sdk, 其提供了大量的demo可供开发者参考和使用，同时nordi还提供一个集成的软件库工具，方便开发者安装相应的SDK和编译工具链。集成环境同时包含了其他的一些软件，非常便于进行项目开发。
| 软件工具 | 功能 | 版本信息 |
| nRF Connect SDK | nordic提供基于zephyr的代码库 | v2.9.0 |
| nRF Connect SDK Toolchain | 代码编译工具 | v2.9.1 |
| VS-CODE | 集成开发环境 | v1.99.3 |
| nRF Connect for Desktop | nordic集成工具链 | v5.1.0 |
| nRF Connect | 手机App |
手机App下载地址：
https://nav.nordicsemi.com/search?query=nRF%20Connect搭建编译环境的注意点
安装工具时，在D:\ncs\v2.9.0目录下执行如下语句，安装与编译器相关的工具链
pip3 install --user -r scripts/requirements.txt运行该语句后，安装信息如下：
1.2 硬件环境
本案例是在nRF52840开发板（nRF52-DK）上实现的，该开发板nRF52840的主要特点如下：
1）板载j-link调试接口
2）引出所有 IO接口，用户可根据实际应用，外载其他设备
3）支持4个LED
4）支持4路Key接口
5）板载UART调试接口，方便打印调试信息
2 MCU boot
MCUboot 是一个开源的安全引导加载程序(Secure Bootloader)，专为微控制器(MCU)设计，支持固件验证、安全更新和回滚保护等功能。以下是 MCUboot 的详细使用方法。
2.1 核心功能
安全启动：验证固件签名后再执行
固件更新：支持多种更新机制
回滚保护：防止降级到不安全版本
多镜像支持：A/B分区、升级/回滚机制
2.2 关键术语
Primary slot：主运行分区
Secondary slot：备用/升级分区
Image trailer：镜像尾部的元数据区
Swap type：交换类型(测试/永久)
2.3 重要字段介绍
以如下字段为例介绍，mcu boot 提供信息的字段解释：
Primary image: magic=good, swap_type=0x3, copy_done=0x1, image_ok=0x1 字段解析：
magic=good
magic： 是一个固定值（例如 0x77d4b535），用于验证镜像头的有效性。
good： 表示该值匹配预期，说明镜像头部是合法的，可以被引导加载程序识别。
swap_type=0x3
表示镜像交换（swap）的类型，常见于支持固件双分区（A/B分区）的系统中。
0x3 可能对应某种特定的交换模式，例如：
0x1：测试镜像（测试后回滚或确认）。
0x2：永久性交换（确认更新）。
0x3：可能是“恢复模式”或“回滚操作”
（注：具体含义需结合具体引导加载程序的实现，例如 MCUboot 的 swap_type 定义。）
copy_done=0x1
标志位，通常表示“镜像已成功复制到目标分区”。
0x1： 表示完成，
0x0 ：表示未完成。
image_ok=0x1
标志位，表示“当前镜像已验证且可启动”。
0x1 ：表示镜像有效，系统可以安全启动；
0x0 ：可能表示镜像损坏或需要回滚。
3 VS-Code下创建MCU-BOOT项目
3.1 软件框架结构
1） sysbuild.conf
使能和boot相关的配置信息,SB_CONFIG_BOOTLOADER_MCUBOOT=y用于使能mcuboot
SB_CONFIG_BOOTLOADER_MCUBOOT=y
SB_CONFIG_PARTITION_MANAGER=n
2) \sysbuild\mcuboot.conf
设置boot编译选项
文件的内容如下：
CONFIG_MCUBOOT_LOG_LEVEL_INF=y
3.2 创建测试项目
分别创建两个测试项目，用于验证Boot之间的跳转
3.3 编译项目
完成以上配置后，就可以编译项目，具体编译结果如下：
上图有3个编译结果，其中mcuboot为bootloader的生成目录
3.3 固件在Flash中的分布
在nRF52840的设备树中已经分配了固件Image的空间，其具体内容如下：
boot_partition： mcu boot存储的位置
slot0_partition： image-0的地址
slot1_partition： image-1的地址
设备树已经计算出了所占Flash的空间大小：
4 验证
4.1 烧写固件
完成编译后，会在Build目录下分别生成3个编译项目，其对应3块固件
下面分别烧录3块固件，观察MCU的运行情况
1） 擦除整块Flash
2) 烧写MCU boot
烧写完成后，MCU会复位，串口打印如下log：
查看Flash中的数据， MCU boot已经烧写到Flash中
3） 烧写Image-0
串上已经输出Image-0的log：
查看Flash中的数据信息：
4）烧写Image-1
串口终端上并没有打印Image-1运行的log：
查看Flash中的内容：
4.2 代码实现原理
1）固件升级实现代码
代码101行： 实现固件升级功能
代码106行： MCU复位
2）测试函数代码
代码第81行： 调用固件升级功能
代码第88行： 删除Image-1
固件升级后，可以通过该语句删除Image-0
4.3 验证固件升级功能
在通过使用DK-52840上的两个按键，选择是否升级或者删除Image-1
1) 按下button-0:
log信息
*** Booting MCUboot v2.1.0-dev-12e5ee106034 ***
*** Using nRF Connect SDK v2.9.0-7787b2649840 ***
*** Using Zephyr OS v3.7.99-1f8f3dc29142 ***
I: Starting bootloader
I: Primary image: magic=unset, swap_type=0x1, copy_done=0x3, image_ok=0x3
I: Secondary image: magic=good, swap_type=0x3, copy_done=0x3, image_ok=0x1
I: Boot source: none
I: Image index: 0, Swap type: perm
I: Starting swap using move algorithm.
I: Bootloader chainload address offset: 0xc000
*** Booting nRF Connect SDK v2.9.0-7787b2649840 ***
*** Using Zephyr OS v3.7.99-1f8f3dc29142 ***
Swapped application booted on nrf52840dk
