很多刚学STM32、嵌入式的同学，都会被一堆名词绕晕：ARM架构、Cortex-M内核、MCU、SoC、BOOT、串口刷机、ST-Link下载……它们到底是什么关系？为什么STM32是ARM内核，但不是ARM公司生产的？为什么BOOT0拉高能救砖？
一、ARM生态链：只授权IP，不做实体芯片
由于一些历史和商业原因，ARM并没有像英特尔一样自己既设计芯片、又做实体芯片，而是只设计指令集架构，然后依托于该架构设计芯片图纸。（这里的芯片指的是CPU，而非其他控制器芯片）。
整个ARM生态是一套完整的分工体系，分为三个层次：
（1）第一层：ARM公司—定架构、画内核
ARM的核心工作只有两件事：
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定义指令集架构：ARMv6、ARMv7、ARMv8等，相当于CPU的“底层语法规则”，规定CPU能识别哪些指令、怎么运算、怎么寻址。
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设计CPU内核IP：基于对应架构，设计出可商用的内核图纸，也就是我们常说的Cortex-M0、M3、M4、M7、A7等。
其中指令集架构是随着发展不断推陈出新的，很有可能前后不同的版本不兼容。更重要的是：ARM即使同一个版本，如果分为了Cortex-M、Cortex-R、Cortex-A内核，它们的指令集也是不同的，不能通用！
重点区分3个易混概念：
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ARMv7/ARMv8：架构版本（通用规则说明书）。
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Cortex-A、Cortex-R、Cortex-M：在通用架构上进行了一定裁剪，形成三种不同产品线。三个类别的指令集不能完全兼容、通用。
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Cortex-M3/M4/M7：基于通用 Cortex-M 做出的具体CPU内核图纸（虽然都是Cortex-M，但内核硬件架构–如Cache级数、缓存大小等，指令扩展功能不同，性能、功耗等都有一定差异。）
（2）第二层：芯片厂商—做Soc（MCU）
在嵌入式这个对功耗、体积、成本或可靠性有严苛要求的领域，所有厂商都在拥抱这种“集成化”的芯片设计方法，比如汽车电子、工业控制、物联网、智能穿戴等领域，也在广泛使用这类SoC芯片方案，这些领域中的SoC主要是通过Arm公司提供的cPU核心授权来实现。
但ARM公司在行业内的地位太高（整个嵌入式行业的基座）、技术能力要求极高，很少有公司能够直接获得ARM的授权、并制作出对应的Soc。所以这就促进一些中间厂商诞生了，比如ST（意法半导体）、兆易创新（GD32）、NXP、TI这些公司，就是我们常说的MCU厂商。
它们向ARM购买内核IP授权，拿到IP内核图纸后，在CPU核心外部做二次集成开发，形成Soc，并出售给更下游的厂商：
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给内核搭配片内Flash（存程序）、SRAM（运行内存）
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添加串口、SPI、ADC、定时器、DMA等外设
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设计时钟、电源、总线架构
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最终设计出一颗完整的单片机芯片（STM32、GD32等）
其中，拿Cortex-M核心做出来的Soc被称为MCU，我们要学习的STM32等全都是MCU的具体种类。
且Soc一般只会将存储器、各类片上外设控制器集成到一起，并不会包含各种各样的传感器外设（为了通用性）。于是加入传感器等外设的工作就是下游组装公司的工作了。
（3）第三层：下游组装公司—拿Soc做主板
小米、特斯拉等下游硬件公司拿到 ST、兆易创新产出的 STM32/GD32 这颗完整 MCU 芯片之后，就不再修改芯片内部，而是把这颗 MCU 当作核心元器件，搭配外围电路做成我们看得见的电路板产品。
主要工作内容：
- 将 MCU 芯片焊接在 PCB 电路板上
- 外接电源电路、按键、LED、显示屏、电机、传感器等外设硬件
- 设计电路板走线、接口（USB、串口、CAN 接口等）
- 最后产出开发板、工业控制板、家电主控板等成品硬件
我们拿到的就是如下的产品，这个过程一般是由PCB工程师做出主板，再由嵌入式软件工程师做适配的代码，让产品能正常工作。
二、BOOT引脚与ST-BootLoader刷机原理
（1）什么是启动地址？STM32上电的第一件事
STM32 内核 Cortex‑M3 本身并不知道程序存放在 Flash 里。CPU 上电复位之后，只会去一个固定的起始地址读取第一条指令，这个地址就是程序的入口。
而 STM32 芯片内部有 3 块可以存放代码的区域：
单片机在上电的瞬间，会按照配置从上述的Flash和System ROM中选择一个作为自己的启动地址，进而执行后续代码。
（2）BOOT引脚的作用：选择从哪一块区域启动
所有的机器都不会上电固定从 Flash 启动；上电瞬间，芯片会采样 BOOTx 引脚们的高低电平，根据电平组合，决定CPU 复位后跳转去哪一块存储区域取代码。
在STM32中只有BOOT0和BOOT1，但是在其他的MCU可能有多个BOOT引脚，但他们都只是用来选择启动区域的。
STM32的启动规则如下，且我们一般不会让BOOT1置1，即不会从内存启动：
（3）STM32中的BootLoader是什么？如何刷机的？
ST‑Bootloader（官方出厂 Bootloader） 就是存放在System Memory系统存储器里、ST 工厂固化好的程序。
与imx6uLL等Linux开发板不同，Linux 芯片上电总会先运行片上 ROM 引导代码，再根据 BOOT 设备选择加载 U‑Boot，而STM32的BootLoader只会在BOOT引脚修改到对应模式的时候，才会走BootLoader启动。一般情况下都是直接从Flash跑Startup汇编代码。
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功能：串口 / USB 刷机下载。当 BOOT 引脚配置成从 System Memory 启动时，芯片就运行它。
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工作内容：初始化临时的堆栈、硬件寄存器等，然后等待上位机发来固件，收到之后，把程序烧写到 Main‑Flash 里面；烧录完成后，它不会自动运行你的用户程序，需要你断电、修改 BOOT 配置，复位，再从 Flash 启动。
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⚠️它不执行任何 C 语言环境初始化、不跳转 main 函数。
刷机原理：
很多时候我们可能误操作，在main函数中前几行就关闭了仿真器需要的SWD引脚，当仿真器尝试连接时发现无法建立连接，于是无法重新烧录程序，看起来陷入了自锁状态。有的小白就会担心自己的MCU变成了砖，无法使用了。
其实这就是因为单片机在每次复位后都自动执行到了Flash中的main函数，然后就关闭了SWD调试接口。所以只需要让单片机绕开Flash启动，不进入main函数执行错误代码，问题就迎刃而解了。
联想到刚刚的BootLoader，它进入的是System-ROM，其内部是厂商固化好的一段代码，并不会误操作将SWD引脚关闭。自此我们就既能直接用仿真器烧录程序、还能按照BootLoader的设计，直接用串口进行烧录了。
刷机就是这么简单！
（4）ST-BootLoader与Startup.s启动文件是一个东西吗？
Startup 启动文件是由汇编代码编写、属于用户程序一部分的初始化代码。它的任务：初始化堆栈、配置基本寄存器、建立向量表，最后跳转至 main 函数，为 C 语言程序准备运行环境。
很多人会产生疑问：ST‑Bootloader 运行的时候也初始化过堆栈了，为什么 Startup 还要重新初始化一遍堆栈？
核心原因：二者永远不会在同一次上电流程里先后运行。
因此无论之前有没有运行过 ST‑Bootloader，每次从 Flash 启动时，Startup 都必须重新完成堆栈、运行环境初始化。
