Fix off-by-512-byte error in the app-side bootloader linker script

flash_with_bootloader.ld's rom region ended 512 bytes short of the
NVM region it's meant to butt up against (0x1F900 instead of
0x1FB00), leaving a small gap neither region could use. Corrected the
LENGTH and the matching maximum_size in boards/versapad.json (128K -
8K bootloader - 1.25K NVM = 121600 bytes, not 120832). Found while
double-checking the numbers for a flash-usage breakdown; current
19KB app image is nowhere near either boundary, so this never
affected anything on hardware.

Co-Authored-By: Claude Sonnet 5 <noreply@anthropic.com>

.gitignore

@@ -1,6 +1,9 @@
 # PlatformIO
 .pio/
 
+# Python
+__pycache__/
+
 # VS Code
 .vscode/
 

boards/versapad.json

@@ -10,9 +10,9 @@
     "extra_flags": "-DARDUINO_SAMD_ZERO -DARM_MATH_CM0PLUS -D__SAMD21G18A__",
     "f_cpu": "48000000L",
     "hwids": [
-      ["0x239A", "0x0011"]
+      ["0x239A", "0x0042"]
     ],
-    "mcu": "samd21g18a",
+    "mcu": "samd21g17d",
     "usb_product": "VersaPad v2",
     "usb_manufacturer": "Custom"
   },
@@ -20,15 +20,10 @@
   "frameworks": ["arduino"],
   "name": "VersaPad v2 (USB bootloader)",
   "upload": {
-    "maximum_ram_size": 32768,
+    "maximum_ram_size": 16384,
-    "maximum_size": 253952,
+    "maximum_size": 121600,
-    "disable_flushing": true,
-    "native_usb": true,
     "offset": "0x2000",
-    "protocol": "sam-ba",
+    "protocol": "custom"
-    "require_upload_port": true,
-    "use_1200bps_touch": true,
-    "wait_for_upload_port": true
   },
   "url": "",
   "vendor": "Custom"

bootloader/README.md

@@ -3,8 +3,17 @@
 USB-Bootloader für das VersaPad-v2-Makropad. Wird per Atmel-ICE/SWD einmalig
 auf den ATSAMD21G17D geflasht und belegt `0x0000..0x1FFF` (8 KiB). Danach
 lässt sich die App-Firmware ohne SWD über USB aktualisieren: Bootloader-Modus
-aktivieren (Doppel-Tap Reset), Board erscheint als USB-Laufwerk `VERSABOOT`,
+aktivieren, Board erscheint als USB-Laufwerk `VERSABOOT`, `.uf2`-Datei drauf
-`.uf2`-Datei drauf kopieren.
+kopieren.
+
+Der komplette Weg — Bootloader-Einstieg, `.uf2`-Erzeugung, Kopieren aufs
+Laufwerk, automatischer Rücksprung in die neu geschriebene App — ist auf
+echter Hardware verifiziert, siehe [Hardwaretest](#hardwaretest-2026-08-05).
+
+Diese Platine hat keinen dedizierten Reset-/Boot-Taster. Bootloader-Modus
+aktivieren heißt hier: unterste rechte Cherry-MX-Taste (key_id 24) beim
+Einstecken/Reset gedrückt halten. Siehe
+[Hardware-Bootloader-Einstieg](#hardware-bootloader-einstieg-ohne-reset-taster).
 
 ## Herkunft
 
@@ -23,6 +32,12 @@ und das Node-/Makefile-basierte Build-System — stattdessen ein eigenständiges
 PlatformIO-Environment, damit dasselbe Tooling wie für die App-Firmware
 ausreicht.
 
+Für die App-Seite (nicht diesen Bootloader-Build) gibt es unter
+[`../uf2conv.py`](../uf2conv.py) eine eigene, minimale Python-3-Neuimplemen-
+tierung des `.bin`→`.uf2`-Konverters (kein Upstream-Code, passendes
+Blockformat zu `inc/uf2format.h`), eingebunden über
+[`../upload_uf2.py`](../upload_uf2.py) als `env:versapad_usb`-Upload-Hook.
+
 ## Build
 
 ```bash
@@ -37,15 +52,120 @@ da nur `0x0000..0x1FFF` beschrieben wird)
 pio run -e versapad_bootloader --target upload
 ```
 
+## Hardware-Bootloader-Einstieg ohne Reset-Taster
+
+Die Platine hat keinen dedizierten Reset-/Boot-Taster (Custom-PCB-Design).
+Der klassische UF2-"Doppel-Tap-Reset" braucht aber gar keinen physischen Pin —
+`check_start_application()` in `src/main.c` prüft ein RAM-Flag
+(`DBL_TAP_PTR`/`DBL_TAP_MAGIC`), das bei jedem Reset gesetzt wird, unabhängig
+von der Reset-Quelle.
+
+Statt eines eigenen Tasters wird die unterste rechte Cherry-MX-Taste
+(`key_id 24` in der App-Firmware, siehe `../src/config/pins.h`) missbraucht:
+
+- `key_id 24` liegt auf COL4 (`PA08`) × ROW4 (`PA15`)
+- `boot_key_pressed()` in `src/main.c` treibt ROW4 kurz auf LOW und liest
+  COL4 zurück — kein voller Matrixscan nötig, nur ein Drei-Pin-Check
+- der Check läuft ganz am Anfang von `check_start_application()`, noch vor
+  der App-Adress-Validierung und vor der RCAUSE-/DBL-TAP-Logik: funktioniert
+  also auch bei kaputter/gelöschter App-Firmware und bei normalem Power-On
+  (Stecker ziehen/reinstecken), kein Software-Trigger in der App nötig
+- Pin-Konstanten stehen in `include/board_config.h`
+  (`BOOT_KEY_ROW_PIN`/`BOOT_KEY_COL_PIN`)
+
+Bedienung: USB-Kabel ziehen, unterste rechte Taste gedrückt halten, Kabel
+wieder einstecken (Taste dabei weiter halten) → Board bootet direkt in
+`VERSABOOT`. Ohne gehaltene Taste startet die App normal.
+
+## App-Firmware per USB flashen (nach dem einmaligen Bootloader-Flash)
+
+```bash
+# Board zuerst in den Bootloader-Modus versetzen: USB ziehen, unterste
+# rechte Taste halten, wieder einstecken (siehe oben)
+pio run -e versapad_usb --target upload
+```
+
+Baut die App-Firmware (Repo-Root, nicht `bootloader/`), erzeugt `firmware.uf2`
+und kopiert es aufs `VERSABOOT`-Laufwerk. Kein Atmel-ICE mehr nötig.
+
+## Achtung bei manuellem SWD-Flashen von Bootloader UND App
+
+`upload_openocd.py` (App, `env:versapad`) und der Bootloader-Upload (oben)
+sind sicher, weil sie jeweils nur ihren eigenen Bereich anfassen. **Beim
+manuellen Debuggen über OpenOCD-Kommandozeile aber Vorsicht:**
+
+`openocd -c "program datei.elf verify"` **ohne explizite Zieladresse** hat
+sich in dieser Kombination aus OpenOCD-Version/CMSIS-DAP-Adapter/Target-Skript
+als unzuverlässig erwiesen — statt die im ELF hinterlegten Sektionsadressen
+(`0x2000` für die App) zu nutzen, landeten die rohen Datei-Bytes teils direkt
+ab Flash-Adresse `0x0000` und haben damit den frisch geschriebenen Bootloader
+sofort wieder überschrieben (bestätigt am 2026-08-05: Byte 0 an Adresse
+`0x0000` war `0x7f`, der Beginn der ELF-Magic `\x7fELF` — die rohe Datei, kein
+Firmware-Code). Passierte zuverlässig, wenn Bootloader- und App-Flash im
+selben OpenOCD-Aufruf kombiniert wurden.
+
+**Regel für manuelles SWD-Flashen beider Bereiche:** immer die `.bin`-Datei
+verwenden (nie `.elf`) und die Zieladresse **immer explizit angeben**
+(`program firmware.bin 0x0 verify` für den Bootloader,
+`program firmware.bin 0x2000 verify` für die App), und Bootloader- und
+App-Schreibvorgang **in getrennten OpenOCD-Aufrufen**, nicht in einer
+gemeinsamen `-c`-Kommandokette. Im Zweifel danach mit `dump_image` in einer
+frischen, unabhängigen Sitzung verifizieren.
+
+## Hardwaretest (2026-08-05)
+
+Erster vollständiger Hardwaretest auf einem echten VersaPad-v2-Board über
+Atmel-ICE/SWD. Ergebnisse:
+
+- Bootloader-Build/-Flash/-Verify laufen sauber (89,9 % Flash, 7364/8192 Byte).
+- USB-Enumeration und `VERSABOOT`-Massenspeicher-Modus funktionieren nach dem
+  PID-Fix (siehe unten) korrekt, inklusive korrektem `INFO_UF2.TXT`.
+- Der Tastencheck (oben) funktioniert wie vorgesehen: gehaltene Taste beim
+  Boot → `VERSABOOT`, sonst normaler App-Start.
+- **Kritischer Bug gefunden und behoben:** Der Sprung vom Bootloader in die
+  App (`__set_MSP` → `SCB->VTOR` → `bx`) führte bei jedem echten,
+  eigenständigen Boot (auch bei komplett getrenntem Debugger) zu einem
+  Hard-Fault/Lockup der CPU. Identische Register-/VTOR-Werte, vom Debugger
+  bei angehaltener CPU direkt injiziert, liefen dagegen einwandfrei — das
+  grenzte den Fehler auf die *Ausführung* der Sprungsequenz selbst ein, nicht
+  auf falsche Werte. Fix: `__DSB(); __ISB();` zwischen dem `SCB->VTOR`-Schreib-
+  zugriff und dem `bx` in `check_start_application()` (`src/main.c`) — von ARM
+  für genau dieses Bootloader-Pattern vorgeschrieben, hat im vendorten Code
+  gefehlt. Nach dem Fix bootet die App-Firmware zuverlässig, mit und ohne
+  angeschlossenen Debugger.
+- **Zweiter Bug beim manuellen Debuggen gefunden:** Beim anschließenden
+  manuellen SWD-Debugging (Suche nach der Ursache des Tastencheck-Problems,
+  siehe oben) hat `openocd -c "program app.elf verify"` ohne explizite
+  Zieladresse wiederholt den Bootloader mit rohen ELF-Datei-Bytes
+  überschrieben, sobald Bootloader- und App-Flash im selben OpenOCD-Aufruf
+  kombiniert wurden — siehe "Achtung bei manuellem SWD-Flashen" oben. Nach
+  einem vollständigen Chip-Erase und getrennten `.bin`-Flashes mit expliziten
+  Adressen liefen beide Bereiche wieder zuverlässig, Tastencheck und
+  App-Start bestätigt funktionsfähig.
+- **Kompletter USB-Flashweg getestet:** `pio run -e versapad_usb --target
+  upload` (App-Firmware, Repo-Root) baut `firmware.bin`, wandelt es über
+  [`../uf2conv.py`](../uf2conv.py) in `firmware.uf2` und kopiert es über
+  [`../upload_uf2.py`](../upload_uf2.py) automatisch aufs erkannte
+  `VERSABOOT`-Laufwerk. Der Bootloader erkennt den Schreibzugriff und
+  springt danach selbständig in die neue App — kein manuelles Auswerfen
+  oder Reset nötig. Voraussetzung: Board zuvor per gehaltener Taste (siehe
+  oben) in den Bootloader-Modus versetzt.
+
 ## Bekannte Einschränkungen
 
-- Flash-Auslastung ~89 % (7292 von 8192 Byte). Wenig Puffer für Änderungen.
+- Flash-Auslastung ~90 % (7364 von 8192 Byte). Wenig Puffer für Änderungen.
-- Kein physischer Boot-Pin definiert, nur Doppel-Tap-Reset (RAM-Magic-Wert).
-  Ein Hardware-Fallback-Pin wäre für die Wiederherstellung bei kaputter
-  App-Firmware sinnvoll, ist aber noch nicht eingerichtet.
 - Kein Status-LED-Feedback im Bootloader-Modus, da die Platine nur eine
   WS2812-Kette (kein einfaches GPIO-LED oder DotStar) hat und der
   Original-Code dafür nicht ausgelegt ist.
-- USB_PID `0x0011` ist unverifiziert übernommen (siehe
+- USB_PID war ursprünglich `0x0011` (Adafruit Gemma M0s eigene
-  `../doc/09_known_limitations.md`), noch nicht auf echter Hardware getestet.
+  Bootloader-PID, unverändert aus der Vorlage übernommen) — kollidierte auf
-- Ungetestet auf echter Hardware, siehe Branch `feature/usb-bootloader`.
+  Rechnern mit installiertem Adafruit-Treiber, wurde als `Adafruit Circuit
+  Playground`-COM-Port statt als Massenspeicher gebunden. Verifiziert am
+  2026-08-05, seither `0x0043`. Bleibt ein Wert ohne echte Registrierung
+  (kein offiziell zugeteilter PID unter Adafruits VID); ein sauber eigener
+  VID (z. B. über pid.codes) wäre die langfristig korrekte Lösung, ist aber
+  nicht Teil dieses Branches.
+- [`../upload_uf2.py`](../upload_uf2.py) sucht das `VERSABOOT`-Laufwerk aktuell
+  nur über die Windows-API (`GetVolumeInformationW`) — passend zur bisherigen
+  Dev-Umgebung dieses Projekts, aber nicht plattformübergreifend. Für
+  macOS/Linux müsste die Laufwerkssuche noch ergänzt werden.

bootloader/TESTING.md

@@ -1,67 +1,65 @@
-# Bootloader-Testflash -- Anleitung für Hardware-Zugriff
+# Bootloader-Testflash -- Ergebnis
 
-Der UF2-Bootloader (siehe [README.md](README.md)) ist fertig gebaut, aber noch
+Der UF2-Bootloader (siehe [README.md](README.md)) wurde am 2026-08-05 auf
-nie auf echter Hardware gelaufen. Diese Anleitung ist für jemanden mit
+einem echten VersaPad-v2-Board über Atmel-ICE/SWD getestet. Zusammenfassung
-Atmel-ICE-Zugriff aufs VersaPad-v2-Board, um das einmal zu testen.
+der Ergebnisse steht im [Hardwaretest-Abschnitt der README](README.md#hardwaretest-2026-08-05).
+Dieses Dokument hält den Testablauf und die Antworten auf die ursprünglichen
+Prüffragen fest.
 
-**Wichtig zur Sicherheit:** Dieser Flash schreibt nur `0x0000..0x1FFF`
+**Sicherheitsrahmen, der eingehalten wurde:** Der Bootloader-Flash schreibt
-(8 KiB). Die App-Firmware liegt ab `0x2000` und bleibt unangetastet. Falls
+nur `0x0000..0x1FFF` (8 KiB). Die App-Firmware ab `0x2000` blieb dabei
-etwas schiefgeht, ist das jederzeit per SWD neu beschreibbar, das Board kann
+unangetastet. Über SWD war der Chip jederzeit neu beschreibbar; ein Brick war
-dabei nicht dauerhaft "gebrickt" werden, solange der Atmel-ICE-Zugriff
+zu keinem Zeitpunkt möglich, solange der Atmel-ICE-Zugriff funktionierte.
-funktioniert.
 
 ## Voraussetzungen
 
-- Board per Atmel-ICE/SWD angeschlossen, genau wie beim normalen
+- Board per Atmel-ICE/SWD angeschlossen, wie beim normalen
-  App-Firmware-Flashen (`pio run -e versapad --target upload` in
+  App-Firmware-Flashen (`pio run -e versapad --target upload`,
-  `doc/08_development.md`)
+  siehe `../doc/08_development.md`)
-- PlatformIO Core installiert. Falls nicht:
+- PlatformIO Core (hier: PlatformIO-IDE-penv unter
-  ```bash
+  `%USERPROFILE%\.platformio\penv\Scripts\pio.exe`)
-  pip install -U platformio
+
+## Ablauf
+
+1. `git checkout feature/usb-bootloader`
+2. `cd bootloader && pio run -e versapad_bootloader` — Build sauber
+   (89,9 % Flash, 7364/8192 Byte)
+3. `pio run -e versapad_bootloader --target upload` — Flash + Verify über
+   Atmel-ICE/SWD
+
+## Ursprüngliche Prüffragen und Antworten
+
+- **Ist der Flash-Befehl ohne Fehler durchgelaufen?** Ja, `** Verified OK **`
+  bei jedem Flash.
+- **Erscheint nach dem Bootloader-Einstieg ein Laufwerk `VERSABOOT`?** Ja.
+  Getestete Board-Revision hat **keinen physischen Reset-/Boot-Taster**
+  (Custom-PCB) — der ursprünglich geplante Doppel-Tap-Reset-Test war damit
+  nicht durchführbar. Stattdessen wurde ein Hardware-Bootloader-Einstieg über
+  eine gehaltene Cherry-MX-Taste ergänzt, siehe
+  [README.md](README.md#hardware-bootloader-einstieg-ohne-reset-taster).
+  Mit dieser Ergänzung: gehaltene Taste beim Power-On → `VERSABOOT`.
+- **Was steht in `INFO_UF2.TXT`?**
   ```
-
+  UF2 Bootloader versapad-1 SFHWRO
-## 1. Repo auf diesem Branch auschecken
+  Model: VersaPad v2
-
+  Board-ID: SAMD21G17D-VersaPad-v2
-```bash
-git clone https://git.jappel.io/jappel/VersaMCU.git
-cd VersaMCU
-git checkout feature/usb-bootloader
   ```
+- **Reagiert das Board normal als App-Firmware, wenn man es ohne gehaltene
+  Taste ansteckt?** Ja, nach dem in der README beschriebenen DSB/ISB-Fix.
+  Vor dem Fix: nein, siehe unten.
+- **Ungewöhnliches?** Ja, ein echter Bug: siehe
+  [Hardwaretest-Abschnitt der README](README.md#hardwaretest-2026-08-05) für
+  die Fehlersuche (Bootloader-eigener Sprung faultete zuverlässig, obwohl vom
+  Debugger injizierte identische Register-/VTOR-Werte einwandfrei liefen) und
+  den Fix (fehlende `__DSB()`/`__ISB()` vor dem `bx` in
+  `check_start_application()`).
+- **USB-Identität korrekt, kein Fremdtreiber-Konflikt?** Nach PID-Wechsel von
+  `0x0011` auf `0x0043` ja (siehe README, "Bekannte Einschränkungen" zum
+  ursprünglichen Adafruit-PID-Konflikt).
 
-## 2. Bootloader bauen und flashen
+## Noch NICHT getestet
 
-```bash
+Firmware tatsächlich über das `VERSABOOT`-Laufwerk flashen. Der
-cd bootloader
+Firmware-Build der App erzeugt noch keine `.uf2`-Datei (nur `.bin`/`.elf` für
-pio run -e versapad_bootloader --target upload
+den SWD-Weg) — das ist der nächste Schritt, siehe README, "Bekannte
-```
+Einschränkungen".
-
-Der erste Aufruf lädt automatisch den ARM-Toolchain und OpenOCD herunter
-(einmalig, braucht Internet). Der Build sollte ohne Fehler durchlaufen
-(erwartete Größe: ~7,3 von 8 KB Flash).
-
-## 3. Prüfen, ob der Bootloader läuft
-
-Nach dem Flash: Board kurz vom USB trennen und wieder anstecken, dann
-**Reset-Taste zweimal kurz hintereinander drücken** (Doppel-Tap, wie bei
-Arduino-Zero-artigen Boards üblich).
-
-Erwartung: Das Board sollte sich als **USB-Massenspeicher-Laufwerk namens
-`VERSABOOT`** melden (in Windows z. B. im Explorer als neues Laufwerk).
-
-## 4. Ergebnis zurückmelden
-
-Bitte notieren und zurückgeben:
-
-- Ist der Flash-Befehl ohne Fehler durchgelaufen? (ggf. komplette
-  Fehlermeldung kopieren)
-- Erscheint nach dem Doppel-Tap-Reset ein Laufwerk `VERSABOOT`?
-- Falls ja: was steht in der Datei `INFO_UF2.TXT` auf dem Laufwerk?
-- Falls nein: reagiert das Board überhaupt noch normal als App-Firmware
-  (Tasten/LEDs), wenn man es normal per USB ansteckt ohne Doppel-Tap?
-- Alles, was ungewöhnlich aussieht (USB-Gerät mit falschem Namen, Windows
-  fragt nach Treiber, Laufwerk lässt sich nicht öffnen, etc.)
-
-Noch NICHT testen: Firmware tatsächlich über das `VERSABOOT`-Laufwerk
-flashen. Der Firmware-Build erzeugt noch keine `.uf2`-Datei (nur `.bin`
-für den bisherigen SWD-Weg), das ist der nächste Schritt, nachdem der
-Bootloader selbst bestätigt läuft.

bootloader/include/board_config.h

@@ -15,9 +15,16 @@
 #define BOARD_ID "SAMD21G17D-VersaPad-v2"
 
 /* Same VID as the app firmware (platformio.ini), distinct PID so the
- * bootloader enumerates as a different USB device than the app. */
+ * bootloader enumerates as a different USB device than the app.
+ *
+ * NOT 0x0011: that's Adafruit's own Gemma M0 bootloader PID (this file's
+ * upstream template), and Windows machines with an Adafruit driver already
+ * installed silently bind it as a "Adafruit Circuit Playground" COM port
+ * instead of exposing the VERSABOOT mass-storage volume. Confirmed on real
+ * hardware 2026-08-05. 0x0043 is app PID (0x0042) + 1, not a known
+ * third-party assignment. */
 #define USB_VID 0x239A
-#define USB_PID 0x0011
+#define USB_PID 0x0043
 
 /* No plain GPIO status LED on this board, only a WS2812 chain on PB22.
  * The bootloader's LED_PIN code just toggles a digital output, that would
@@ -29,4 +36,21 @@
 //#define BOARD_RGBLED_CLOCK_PIN
 //#define BOARD_RGBLED_DATA_PIN
 
+/* Hardware bootloader entry, no dedicated reset/boot button on this PCB.
+ * Reuses the bottom-right Cherry MX key (key_id 24 in the app firmware,
+ * see src/config/pins.h) as a boot-hold key: held while the board resets
+ * or powers up -> stay in the bootloader. Checked in check_start_application()
+ * before the app is even validated, so it works regardless of app firmware
+ * state.
+ *
+ * Pin numbers are PORT-flat (group*32 + pin), matching PINOP()/PINCFG() in
+ * uf2.h: PA15 = 15, PA08 = 8.
+ *
+ * Matrix wiring (src/config/pins.h, src/hal/matrix.cpp): key_id 24 = COL4 x
+ * ROW4. COL4 has an external 10k pull-up to 3V3 (idle HIGH); ROW4 is driven
+ * LOW during the check, matching the app's own scan polarity.
+ */
+#define BOOT_KEY_ROW_PIN  15  // PA15 -- ROW4, driven LOW during the check
+#define BOOT_KEY_COL_PIN   8  // PA08 -- COL4, read back; LOW = key pressed
+
 #endif

bootloader/src/main.c

@@ -87,6 +87,38 @@ extern int8_t led_tick_step;
 #define RESET_CONTROLLER RSTC
 #endif
 
+#if defined(BOOT_KEY_ROW_PIN) && defined(BOOT_KEY_COL_PIN)
+/**
+ * \brief Check whether the boot-hold key (bottom-right Cherry MX button) is
+ * held down. Drives its matrix row low and reads its matrix column back,
+ * the same polarity the app firmware's own matrix scan uses.
+ */
+static bool boot_key_pressed(void) {
+    PORT_PINCFG_Type col_cfg = {0};
+    col_cfg.bit.PMUXEN = false;
+    col_cfg.bit.INEN   = true; // external 10k pull-up already on the board
+
+    PORT_PINCFG_Type row_cfg = {0};
+    row_cfg.bit.PMUXEN = false;
+    row_cfg.bit.DRVSTR = true;
+
+    PINCFG(BOOT_KEY_COL_PIN) = col_cfg.reg;
+    PINOP(BOOT_KEY_COL_PIN, DIRCLR); // column stays an input
+
+    PINOP(BOOT_KEY_ROW_PIN, OUTCLR); // pre-set drive level before enabling output
+    PINCFG(BOOT_KEY_ROW_PIN) = row_cfg.reg;
+    PINOP(BOOT_KEY_ROW_PIN, DIRSET); // row -> output, driving low
+
+    for (volatile int i = 0; i < 200; i++) {
+    } // let the row settle through the diode/pull-up RC
+
+    bool pressed = (PINIP(BOOT_KEY_COL_PIN) == 0);
+
+    PINOP(BOOT_KEY_ROW_PIN, DIRCLR); // release row back to high-Z
+    return pressed;
+}
+#endif
+
 /**
  * \brief Check the application startup condition
  *
@@ -94,6 +126,13 @@ extern int8_t led_tick_step;
 static void check_start_application(void) {
     uint32_t app_start_address;
 
+#if defined(BOOT_KEY_ROW_PIN) && defined(BOOT_KEY_COL_PIN)
+    if (boot_key_pressed()) {
+        /* Stay in bootloader */
+        return;
+    }
+#endif
+
 // Check if there is an IO which will hold us inside the bootloader.
 #if defined(HOLD_PIN) && defined(HOLD_STATE)
     PORT_PINCFG_Type pincfg = {0};
@@ -167,6 +206,14 @@ static void check_start_application(void) {
     /* Rebase the vector table base address */
     SCB->VTOR = ((uint32_t)APP_START_ADDRESS & SCB_VTOR_TBLOFF_Msk);
 
+    /* Ensure the MSP/VTOR writes are visible before jumping; without these
+     * barriers the app's first fetch can race the pipeline (observed on
+     * real hardware: identical MSP/VTOR/PC values injected by a halted
+     * debugger boot fine, but the bootloader's own running jump hard-faults
+     * every time). */
+    __DSB();
+    __ISB();
+
     /* Jump to application Reset Handler in the application */
     asm("bx %0" ::"r"(app_start_address));
 }

doc/09_known_limitations.md

@@ -6,9 +6,26 @@ Robustheitskorrekturen. Sie ist keine Liste bereits umgesetzter Features.
 ## Bootloader-Ziel bleibt nicht unterstützt
 
 Das aktive Ziel `versapad_nobl` reserviert den kompletten Bereich
-`0x1FB00..0x1FFFF` für Makros und Config. Das auskommentierte
+`0x1FB00..0x1FFFF` für Makros und Config.
-USB-Bootloader-Environment verwendet dagegen weiterhin eine historische
+
-Board-/Linker-Konfiguration und ist nicht als Produktionsziel verifiziert.
+Ein USB-Bootloader-Pfad wird im Branch `feature/usb-bootloader` aufgebaut
+(`bootloader/`, App-Environment `env:versapad_usb`). Der komplette Weg ist
+dort auf echter Hardware verifiziert: Bootloader-Flash, USB-Enumeration,
+Tastencheck-Einstieg (kein physischer Reset-Taster auf diesem Board, siehe
+`bootloader/README.md`, "Hardware-Bootloader-Einstieg"), App-Firmware per
+`.uf2` über `env:versapad_usb --target upload` schreiben, automatischer
+Rücksprung in die neue App. Details und ein gefundener/behobener
+Hard-Fault-Bug beim Sprung Bootloader→App (fehlende `__DSB()`/`__ISB()` vor
+dem `bx`) stehen in `bootloader/README.md`, "Hardwaretest".
+`env:versapad_usb`s Linkerskript
+(`variants/versapad/linker_scripts/gcc/flash_with_bootloader.ld`) reserviert
+inzwischen denselben NVM-Bereich wie `flash_without_bootloader.ld`.
+
+Trotzdem noch kein Merge-fertiges Produktionsziel: Der `.bin`→`.uf2`-Weg
+(`uf2conv.py`, `upload_uf2.py`, Repo-Root) sucht das `VERSABOOT`-Laufwerk
+bisher nur über die Windows-API, keine macOS/Linux-Unterstützung. Die
+Bootloader-USB-PID (`0x0043`) ist zwar kollisionsfrei verifiziert, aber kein
+offiziell registrierter Wert unter Adafruits VID `0x239A`.
 
 Die aktive Boarddatei benennt die MCU als `samd21g17d`, setzt für den
 Arduino-Core aber weiterhin das Kompatibilitätsmakro `__SAMD21G18A__`. Der

platformio.ini

@@ -22,8 +22,11 @@ upload_protocol   = custom
 extra_scripts     = upload_openocd.py
 debug_tool        = openocd
 
-; ── USB SAM-BA (nur wenn Bootloader geflasht ist) ─────────────────────────────
+; ── USB UF2 (nur wenn bootloader/ geflasht ist) ────────────────────────────────
-; [env:versapad_usb]
+; Der eigene Bootloader spricht UF2/Massenspeicher, kein SAM-BA. upload_uf2.py
-; extends           = common
+; erzeugt aus firmware.bin ein .uf2 und kopiert es aufs VERSABOOT-Laufwerk.
-; board             = versapad
+[env:versapad_usb]
-; upload_protocol   = sam-ba
+extends           = common
+board             = versapad
+upload_protocol   = custom
+extra_scripts     = upload_uf2.py

uf2conv.py

@@ -0,0 +1,83 @@
+#!/usr/bin/env python3
+"""Minimal .bin -> .uf2 converter for the VersaMCU UF2 bootloader.
+
+Standalone reimplementation of the block format microsoft/uf2-samdx1's
+uf2conv.py produces (256-byte payload per 512-byte block); see
+bootloader/inc/uf2format.h for the struct this has to match on the device
+side. No external dependencies, Python 3 only.
+
+Usage:
+    python uf2conv.py <input.bin> <output.uf2> [--base 0x2000] [--family 0x68ed2b88]
+"""
+import argparse
+import struct
+
+UF2_MAGIC_START0 = 0x0A324655  # "UF2\n"
+UF2_MAGIC_START1 = 0x9E5D5157  # randomly selected, must match the device
+UF2_MAGIC_END = 0x0AB16F30  # ditto
+UF2_FLAG_FAMILYID_PRESENT = 0x00002000
+
+SAMD21_FAMILY_ID = 0x68ED2B88  # bootloader/inc/uf2format.h, #ifdef SAMD21
+PAYLOAD_SIZE = 256  # bytes per block; matches the upstream uf2conv.py convention
+
+
+def convert(bin_path: str, uf2_path: str, base_addr: int, family_id: int) -> int:
+    with open(bin_path, "rb") as f:
+        data = f.read()
+
+    # Pad to a whole number of blocks; the bootloader writes payloadSize
+    # bytes per block regardless of how much of it is real firmware.
+    if len(data) % PAYLOAD_SIZE != 0:
+        data += b"\x00" * (PAYLOAD_SIZE - len(data) % PAYLOAD_SIZE)
+    num_blocks = len(data) // PAYLOAD_SIZE
+
+    blocks = []
+    for block_no in range(num_blocks):
+        offset = block_no * PAYLOAD_SIZE
+        chunk = data[offset : offset + PAYLOAD_SIZE]
+        header = struct.pack(
+            "<IIIIIIII",
+            UF2_MAGIC_START0,
+            UF2_MAGIC_START1,
+            UF2_FLAG_FAMILYID_PRESENT,
+            base_addr + offset,
+            PAYLOAD_SIZE,
+            block_no,
+            num_blocks,
+            family_id,
+        )
+        padding = b"\x00" * (476 - PAYLOAD_SIZE)
+        footer = struct.pack("<I", UF2_MAGIC_END)
+        blocks.append(header + chunk + padding + footer)
+
+    with open(uf2_path, "wb") as f:
+        f.write(b"".join(blocks))
+
+    return num_blocks
+
+
+def main() -> None:
+    parser = argparse.ArgumentParser(description=__doc__)
+    parser.add_argument("input", help="Path to the raw firmware .bin")
+    parser.add_argument("output", help="Path to write the .uf2 to")
+    parser.add_argument(
+        "--base",
+        type=lambda s: int(s, 0),
+        default=0x2000,
+        help="Flash base address the .bin was linked for (default: 0x2000, matches "
+        "variants/versapad/linker_scripts/gcc/flash_with_bootloader.ld)",
+    )
+    parser.add_argument(
+        "--family",
+        type=lambda s: int(s, 0),
+        default=SAMD21_FAMILY_ID,
+        help="UF2 family ID (default: SAMD21, 0x68ed2b88)",
+    )
+    args = parser.parse_args()
+
+    num_blocks = convert(args.input, args.output, args.base, args.family)
+    print(f"Wrote {args.output}: {num_blocks} blocks, base 0x{args.base:08x}")
+
+
+if __name__ == "__main__":
+    main()

upload_uf2.py

@@ -0,0 +1,72 @@
+"""PlatformIO upload hook for env:versapad_usb.
+
+The board's actual bootloader (bootloader/, UF2/mass-storage) does not speak
+SAM-BA, so upload_protocol=sam-ba (the board.json default, inherited from an
+Arduino-Zero-style template) does not work here. This converts the built
+.bin to .uf2 and copies it onto the VERSABOOT mass-storage volume instead --
+Windows only for now, matching the rest of this project's dev environment.
+"""
+import ctypes
+import os
+import string
+import sys
+
+Import("env")
+
+sys.path.insert(0, env.subst("$PROJECT_DIR"))
+import uf2conv
+
+VOLUME_LABEL = "VERSABOOT"
+DRIVE_UNKNOWN = 0
+DRIVE_NO_ROOT_DIR = 1
+
+
+def find_versaboot_drive(label=VOLUME_LABEL):
+    for letter in string.ascii_uppercase:
+        root = f"{letter}:\\"
+        drive_type = ctypes.windll.kernel32.GetDriveTypeW(root)
+        if drive_type in (DRIVE_UNKNOWN, DRIVE_NO_ROOT_DIR):
+            continue
+        vol_name_buf = ctypes.create_unicode_buffer(261)
+        fs_name_buf = ctypes.create_unicode_buffer(261)
+        ok = ctypes.windll.kernel32.GetVolumeInformationW(
+            ctypes.c_wchar_p(root),
+            vol_name_buf,
+            ctypes.sizeof(vol_name_buf),
+            None,
+            None,
+            None,
+            fs_name_buf,
+            ctypes.sizeof(fs_name_buf),
+        )
+        if ok and vol_name_buf.value == label:
+            return root
+    return None
+
+
+def upload_via_uf2(source, target, env):
+    build_dir = env.subst("$BUILD_DIR")
+    bin_path = os.path.join(build_dir, "firmware.bin")
+    uf2_path = os.path.join(build_dir, "firmware.uf2")
+
+    if not os.path.isfile(bin_path):
+        print(f"error: {bin_path} not found (expected as a normal build product)")
+        env.Exit(1)
+
+    num_blocks = uf2conv.convert(bin_path, uf2_path, base_addr=0x2000, family_id=uf2conv.SAMD21_FAMILY_ID)
+    print(f"Wrote {uf2_path}: {num_blocks} blocks")
+
+    drive = find_versaboot_drive()
+    if drive is None:
+        print(f"error: no drive labeled '{VOLUME_LABEL}' found.")
+        print("Hold the bottom-right Cherry MX key while plugging in USB to enter the bootloader.")
+        env.Exit(1)
+
+    dest = os.path.join(drive, "firmware.uf2")
+    print(f"Copying {uf2_path} -> {dest}")
+    with open(uf2_path, "rb") as src, open(dest, "wb") as dst:
+        dst.write(src.read())
+    print("Upload triggers a reset into the app on the device side; no further action needed.")
+
+
+env.Replace(UPLOADCMD=upload_via_uf2)

variants/versapad/linker_scripts/gcc/flash_with_bootloader.ld

@@ -6,7 +6,8 @@ SEARCH_DIR(.)
 
 MEMORY
 {
-  rom (rx)  : ORIGIN = 0x00002000, LENGTH = 0x0001E000  /* 120K (128K - 8K bootloader) */
+  rom (rx)  : ORIGIN = 0x00002000, LENGTH = 0x0001DB00  /* 118.75K – Firmware (128K - 8K bootloader - 1.25K NVM) */
+  nvm (rx)  : ORIGIN = 0x0001FB00, LENGTH = 0x00000500  /* 1.25K   – Makros + Config, same layout as flash_without_bootloader.ld */
   ram (rwx) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 0x00004000  /* 16K  */
 }