RTIC框架中实现启动前代码执行的技术方案

在嵌入式开发中，有时需要在RTIC框架主程序运行前执行特定代码，比如跳转到系统固件或执行硬件初始化。本文将详细介绍如何在RTIC框架中实现这一需求。

问题背景

在STM32系列微控制器开发中，开发者可能需要从应用程序跳转到系统固件（如bootloader）进行固件更新。传统裸机Rust代码中，这可以通过直接操作向量表和处理器外设实现。但在RTIC框架下，由于main函数由框架自动生成，实现这一功能变得复杂。

解决方案

RTIC框架提供了[pre-init]属性，允许开发者在框架初始化前执行自定义代码。这是最直接的解决方案。

使用pre-init属性

pre-init是一个特殊的函数属性，标记的函数会在RTIC框架初始化前执行。这个函数必须是不安全的，因为它运行在系统初始化的非常早期阶段。

示例代码结构：

#[pre_init]
unsafe fn pre_init() {
    // 在这里放置需要在RTIC初始化前执行的代码
    if button_pressed() {
        jump_to_bootloader();
    }
}

完整实现方案

对于需要跳转到STM32系统固件的场景，完整的实现可能包含以下步骤：

1. 检查启动条件（如按键状态）
2. 禁用系统滴答定时器
3. 重新映射系统闪存
4. 设置向量表偏移
5. 执行跳转

#[pre_init]
unsafe fn pre_init() {
    if check_boot_condition() {
        let SYSBOOT_ADDR: u32 = 0x1FFF0000;
        let vt = SYSBOOT_ADDR as *const u32;

        (*STK::ptr()).ctrl.modify(|_, w| w.bits(0x0));
        (*STK::ptr()).load.modify(|_, w| w.bits(0x0));
        (*STK::ptr()).val.modify(|_, w| w.bits(0x0));

        (*SYSCFG::ptr()).memrm.modify(|_, w| w.mem_mode().bits(0x1));

        let mut periph = cortex_m::peripheral::Peripherals::steal();
        periph.SCB.vtor.write(vt as u32);
        periph.SCB.invalidate_icache();
        cortex_m::asm::bootload(vt);
    }
}

替代方案

除了pre-init，还有其他方法可以实现类似功能：

1. 硬件复位法：执行完整硬件复位，在复位后根据某些状态决定启动路径
2. 启动参数区：使用RAM中的特定区域存储启动标志
3. 双映像设计：实现完整的bootloader和应用分离的架构

注意事项

1. pre-init函数中不能依赖任何未初始化的硬件
2. 跳转前必须确保所有可能影响bootloader的外设处于复位状态
3. 考虑电源管理相关外设的特殊性
4. 对于复杂场景，可能需要结合看门狗定时器使用

结论

在RTIC框架中，通过pre-init属性可以优雅地解决启动前代码执行的需求。这种方法既保持了RTIC框架的结构完整性，又提供了足够的灵活性来处理特殊启动场景。对于更复杂的需求，可能需要考虑更完整的bootloader设计方案。