Bir bootloader nasıl çalışır? Uygulamaya atlama ve güvenli firmware güncellemesi nasıl tasarlanır?

Bootloader, reset sonrası ilk çalışan küçük programdır. Görevleri: geçerli bir uygulama olup olmadığını kontrol etmek, gerekiyorsa yeni firmware'i (UART, USB, CAN, OTA) alıp Flash'a yazmak ve uygulamaya atlamak.

Flash yerleşimi

Uygulama linker script'inde Flash başlangıcı 0x08008000 olarak ayarlanmalıdır.

Uygulamaya atlama (Cortex-M)

#define APP_ADDR 0x08008000UL
typedef void (*app_entry_t)(void);

void jump_to_app(void) {
    uint32_t sp    = *(volatile uint32_t *)APP_ADDR;
    uint32_t reset = *(volatile uint32_t *)(APP_ADDR + 4);

    if ((sp & 0x2FFE0000UL) != 0x20000000UL) return;  /* geçerli SRAM mı? */

    __disable_irq();
    SysTick->CTRL = 0;
    /* kullanılan çevresel birimleri ve saatleri sıfırla, NVIC bekleyenleri temizle */
    for (int i = 0; i < 8; i++) { NVIC->ICER[i] = 0xFFFFFFFF; NVIC->ICPR[i] = 0xFFFFFFFF; }

    SCB->VTOR = APP_ADDR;        /* vektör tablosunu taşı */
    __set_MSP(sp);
    __enable_irq();
    ((app_entry_t)reset)();
}

Sık yapılan hatalar: VTOR'u güncellememek (interrupt'lar bootloader handler'larına gider), SysTick veya bir çevresel birimin interrupt'ını açık bırakmak.

Güvenli güncelleme tasarımı

• Bütünlük: Her imaj için CRC32 veya SHA-256; atlamadan önce doğrulanır.
• Özgünlük (secure boot): İmaj ECDSA/Ed25519 ile imzalanır; bootloader açık anahtarı içerir. Bootloader bölgesi yazma korumalı (RDP/WRP) olmalıdır.
• A/B (dual bank) şeması: Yeni imaj pasif slota yazılır; doğrulama başarılıysa aktif slot değiştirilir. Güncelleme yarıda kesilirse eski imaj çalışmaya devam eder.
• Rollback / deneme sayacı: Yeni imaj ilk açılışta kendini "onaylanmış" olarak işaretlemezse (watchdog reset sonrası) bootloader eski sürüme döner.
• Anti-rollback: Eski ve zafiyetli bir sürümün yüklenmesini versiyon sayacıyla engellemek.
• Güncelleme sırasında güç kesintisine karşı her adım idempotent olmalıdır.

Hazır çözümler: MCUboot (Zephyr, A/B ve imza desteği), ST'nin ROM bootloader'ı (System Memory), ESP-IDF OTA.