부트로더는 전원이 켜지거나 리셋된 뒤 먼저 실행되어 하드웨어를 초기화하고, 다음 소프트웨어(응용 프로그램이나 다른 부트로더)를 시작해 제어를 넘기는 프로그램이다.[1][2]
1단계와 2단계 부트로더
- 1단계 부트로더는 칩 안의 ROM(Read-Only Memory)에 들어 있어 고칠 수 없고, 리셋할 때마다 실행된다. 내장 플래시가 있는 MCU에서는 1단계 부트로더가 곧바로 내장 플래시의 응용 프로그램으로 넘어가기도 한다.[3][4]
- 2단계 부트로더는 플래시에 두는, 고칠 수 있는 부트로더다. 1단계 부트로더가 이를 불러 실행하고, 2단계 부트로더가 실행할 응용 프로그램을 고른다.[5][6]
- ESP-IDF(Espressif IoT Development Framework)에서는 ROM의 1단계 부트로더가 플래시에서 2단계 부트로더를 읽어 실행하고, 2단계 부트로더가 파티션 테이블을 읽어 부팅할 앱 파티션을 정한다.[7]
업데이트에서 맡는 일
응용 프로그램이 업데이트할 때와 부트로더가 할 때
- 응용 프로그램이 새 이미지를 받아 쉬는 영역에 쓰면, 다음 부팅에서 부트로더가 그 이미지를 실행하거나 실행 영역으로 옮겨 쓴다.[8][9]
- Microchip TB3207에 따르면 응용 프로그램이 이미지를 받아 단순한 부트로더가 쓸 수 있는 저수준 꼴로 저장해 두면, 복잡한 업데이트 인터페이스를 쓰면서도 부트로더는 단순하고 작게 둘 수 있다.[10]
- 부트로더가 다운로드와 쓰기까지 맡으면 응용 프로그램은 부트로더로 넘어가기만 한다.[6][8]
- 부트로더가 맡는 기능이 늘면 부트로더를 작게 유지하기 어려워진다.[2][10]
- Silicon Labs의 Gecko Bootloader는 standalone 모드에서, 응용 프로그램이 SRAM(Static Random-Access Memory) 맨 아래의 공유 메모리에 명령을 써 두고 소프트웨어 리셋을 하면 그 명령을 보고 업데이트 모드에 들어가 통신으로 받은 이미지를 플래시에 쓴다.[11]
리셋을 거치지 않고 다른 이미지로 넘어가면, 앞서 실행한 코드가 설정한 주변 장치 레지스터가 리셋 기본값으로 돌아가지 않는다. 그래서 새 이미지가 리셋 기본값을 전제하면 예상과 다른 상태에서 시작한다.[2][12]
플래시 쓰기
부트로더는 받은 데이터를 RAM(Random-Access Memory) 버퍼에 담아 두었다가, 플래시가 한 번에 쓰는 단위로 플래시에 쓴다.[4][13] TI의 C2000 flash kernel은 받은 연속 블록을 버퍼에 모으다가, 버퍼가 차거나 불연속 블록이 오면 버퍼의 내용을 플래시에 쓴다.[4] 플래시를 지우거나 쓰는 동안 같은 플래시 블록(뱅크)에서 코드를 읽을 수 없는 MCU에서는 쓰기 루틴을 RAM이나 다른 플래시 뱅크에서 실행한다.[4][14]
부트로더 자체의 업데이트
Microchip TB3207에 따르면 USB, SD(Secure Digital) 카드, 이더넷처럼 제품 사용자가 쓰는 인터페이스까지 구현한 부트로더는, 그 프로토콜 구현의 결함을 고치거나 외부 기기의 변화에 맞추려면 부트로더 자체를 업데이트해야 한다.[10] 부트로더를 고쳐 쓰는 도중 전원이 끊기는 등으로 부트로더 이미지가 망가지면 기기가 부팅하지 못하게 될 수 있다.[2][9] 바꿀 수 없는 1단계 부트로더를 두고 그 뒤의 부트로더만 고칠 수 있게 하는 구성이 쓰인다.[1][15] Infineon 앱노트는 현장에서 스스로를 고쳐 쓰는 부트로더를 만들 수는 있지만 복잡하므로 피하기를 권한다.[2]
[1]
“AM64x MCU+ SDK: Understanding the bootflow and bootloaders,” Texas Instruments, 2026. Accessed: Oct. 03, 2026. [Online]. Available: https://software-dl.ti.com/mcu-plus-sdk/esd/AM64X/latest/exports/docs/api_guide_am64x/BOOTFLOW_GUIDE.html
[2]
“AN73854 PSoC Creator - Introduction to bootloaders,” Infineon Technologies, 2023. Accessed: Oct. 03, 2026. [Online]. Available: https://web.archive.org/web/20260324013022/https://www.infineon.com/assets/row/public/documents/cross-divisions/42/infineon-an73854-psoc-introduction-to-bootloaders-applicationnotes-en.pdf?fileId=8ac78c8c7cdc391c017d072588eb4a65&utm_source=cypress&utm_medium=referral&utm_campaign=202110_globe_en_all_integration-application_note
[3]
“AN12278 LPC55S00 Security Solutions for IoT,” NXP Semiconductors, 2020. Accessed: Oct. 03, 2026. [Online]. Available: https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN12278.pdf
[4]
“Getting Started with Bootloading on C2000 Microcontrollers,” Texas Instruments, 2025. Accessed: Oct. 03, 2026. [Online]. Available: https://www.ti.com/lit/ug/sprujh3/sprujh3.pdf
[5]
“Bootloader, ESP-IDF Programming Guide v6.1 (ESP32),” Espressif Systems, 2026. Accessed: Oct. 03, 2026. [Online]. Available: https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/v6.1/esp32/api-guides/bootloader.html
[6]
“AN13843 LPC86x I2C Secondary Bootloader,” NXP Semiconductors, 2023. Accessed: Oct. 03, 2026. [Online]. Available: https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN13843.pdf
[7]
“Application Startup Flow, ESP-IDF Programming Guide v6.1 (ESP32),” Espressif Systems, 2026. Accessed: Oct. 03, 2026. [Online]. Available: https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/v6.1/esp32/api-guides/startup.html
[8]
“Bootloader Fundamentals: Overview,” Silicon Labs, 2026. Accessed: Oct. 03, 2026. [Online]. Available: https://docs.silabs.com/shared-content/latest/bootloader-fundamentals/01-overview
[9]
“Over The Air Updates (OTA), ESP-IDF Programming Guide v6.1 (ESP32),” Espressif Systems, 2026. Accessed: Oct. 03, 2026. [Online]. Available: https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/v6.1/esp32/api-reference/system/ota.html
[10]
“TB3207: Bootloader Design Considerations,” Microchip Technology, 2018. Accessed: Oct. 04, 2026. [Online]. Available: https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Bootloader-Design-Considerations-90003207A.pdf
[11]
“Silicon Labs Gecko Bootloader User’s Guide for GSDK 4.0 and Higher: Gecko Bootloader Operation - Application Upgrade,” Silicon Labs, 2026. Accessed: Oct. 03, 2026. [Online]. Available: https://docs.silabs.com/mcu-bootloader/latest/bootloader-user-guide-gsdk-4/03-gecko-bootloader-operation-application-upgrade
[12]
“AN2606: Introduction to system memory boot mode on STM32 MCUs,” STMicroelectronics, 2025. Accessed: Oct. 03, 2026. [Online]. Available: https://web.archive.org/web/20251222014639/https://www.st.com/resource/en/application_note/an2606-introduction-to-system-memory-boot-mode-on-stm32-mcus-stmicroelectronics.pdf
[13]
“AN851: A FLASH Bootloader for PIC16 and PIC18 Devices,” Microchip Technology, 2002. Accessed: Oct. 04, 2026. [Online]. Available: https://ww1.microchip.com/downloads/en/appnotes/00851b.pdf
[14]
“AN4695 Avoiding Read While Write Errors When Developing In-Software Flash Programming Applications for Kinetis and ColdFire+ MCUs,” NXP Semiconductors, 2013. Accessed: Oct. 03, 2026. [Online]. Available: https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN4695.pdf
[15]
“Bootloader Fundamentals: About the Gecko Bootloader,” Silicon Labs, 2026. Accessed: Oct. 03, 2026. [Online]. Available: https://docs.silabs.com/shared-content/latest/bootloader-fundamentals/02-about-the-gecko-bootloader