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基于STM32代码的启动过程经验分享

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攻城狮Melo 发布时间:2023-11-12 16:02
STM32三种启动模式8 d  [! i- ]. @" U: K+ D: F
    下好程序后,重启芯片时,SYSCLK的第4个上升沿,BOOT引脚的值将被锁存,这就是所谓的启动过程。3 H% g  d  O+ M4 h+ i- b4 B$ j
    STM32上电或者复位后,代码区始终从0x00000000开始,其实就是将存储空间的地址映射到0x00000000中。三种启动模式如下:: p0 c# {! n% S9 O6 @
从主闪存存储器启动,将主Flash地址0x08000000映射到0x00000000,这样代码启动之后就相当于从0x08000000开始。主闪存存储器是STM32内置的Flash,作为芯片内置的Flash,是正常的工作模式。一般我们使用JTAG或者SWD模式下载程序时,就是下载到这个里面,重启后也直接从这启动程序。
6 C# }/ e8 s. H* d, }
从系统存储器启动。首先控制BOOT0、BOOT1管脚,复位后,STM32与上述两种方式类似,从系统存储器地址0x1FFF F000开始执行代码。系统存储器是芯片内部一块特定的区域,芯片出厂时在这个区域预置了一段Bootloader,就是通常说的ISP程序。这个区域的内容在芯片出厂后没有人能够修改或擦除,即它是一个ROM区。启动的程序功能由厂家设置。系统存储器存储的其实就是STM32自带的bootloader代码。5 I0 U0 C( J; n
从内置SRAM启动,将SRAM地址0x20000000映射到0x00000000,这样代码启动之后就相当于从0x20000000开始。内置SRAM,也就是STM32的内存,既然是SRAM,自然也就没有程序存储的能力了,这个模式一般用于程序调试。假如我只修改了代码中一个小小的地方,然后就需要重新擦除整个Flash,比较的费时,可以考虑从这个模式启动代码,用于快速的程序调试,等程序调试完成后,在将程序下载到SRAM中。
7 i. o) m# k8 y6 Z  `. h
    用户可以通过设置BOOT1和BOOT0引脚的状态,来选择在复位后的启动模式。STM32三种启动模式对应的存储介质均是芯片内置的,如下图:6 Z8 q  i" P$ ^/ z# f: s

% E: s* O& `+ s+ _
微信图片_20231112160232.png
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: g0 W8 n, z4 a; }6 P+ D
- q4 [/ O, t/ J: Z$ A* ~
串口下载程序原理
! m3 R( @$ d, Z6 r9 C/ P2 X    从系统存储器启动,这种模式启动的程序功能是由厂家设置的。一般来说,这种启动方式用的比较少。系统存储器是芯片内部一块特定的区域,STM32在出厂时,由ST在这个区域内部预置了一段BootLoader,也就是我们常说的ISP程序,这是一块ROM,出厂后无法修改。
. i5 }( T7 D2 j
& G' }- o- x1 ~3 _/ ^2 _
    一般来说,我们选用这种启动模式时,是为了从串口下载程序,因为在厂家提供的BootLoader中,提供了串口下载程序的固件,可以通过这个BootLoader将程序下载到系统的Flash中。
& o5 {3 T* H& {' E
3 y: W4 M, ^5 h: I. J2 O9 n$ c
    这个下载方式需要以下步骤:  \  ]9 w, _6 y+ }8 I7 l
将BOOT0设置为1,BOOT1设置为0,然后按下复位键,这样才能从系统存储器启动BootLoader;0 O3 T& g7 ]; T  t
在BootLoader的帮助下,通过串口下载程序到Flash中;
2 n6 o) x! c' w' s) I3 }程序下载完成后,又有需要将BOOT0设置为GND,手动复位,这样,STM32才可以从Flash中启动。
' y  h- J4 R' Z
, T; e$ d. A4 k- c, W" t
从汇编代码分析STM32启动过程/ V  v& k' b/ _: X, }- a( r; f  h
    STM32的启动文件与编译器有关,不同编译器,它的启动文件不同。虽然启动文件(汇编)代码各有不同,但它们原理类似,都属于汇编程序。拿基于MDK-ARM的启动文件来举例,说一下要点内容。在基于MDK的启动文件开始,有一段汇编代码是分配堆栈大小的。
- C6 h: i/ f4 z5 }$ @
/ Z8 o8 m  N" w8 l5 K% A
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! I1 d8 N2 z1 u
5 A5 k% D+ }0 M  i8 `2 N$ W/ r    这里重点知道堆栈数值大小就行。还有一段AREA(区域),表示分配一段堆栈数据段。可以使用STM32CubeMX对上面的数值大小进行配置:: B% y! b+ s* X

# w1 I  d3 P6 W3 }% ^1 c
微信图片_20231112160223.png

0 s2 q- w& C: ~! X
9 T8 _" W; \5 w' Y# p2 ?6 z

# T4 L1 e& S6 j( v  w$ O    在IAR中,是通过工程配置堆栈大小:
' D( Q9 L2 p7 j4 G, V/ w, T1 b2 d8 n, f2 e
微信图片_20231112160216.png

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. K4 A3 o) u  f! s( p    看下面的汇编代码,程序上电之后,是跳到Reset_Handler这个位置。
# A+ `: f' z& g, Q5 B: w" G
3 ]# t/ J9 a# T; G! P% q( i
微信图片_20231112160211.png

6 Z3 V6 Y. G5 ~1 o1 l. d  W9 d6 i+ N* Q3 o
    知道代码是从Reset_Handler开始执行,再来看如下Reset_Handler汇编代码。在启动的时候,执行了SystemInit这个函数。( G( C5 P% v1 K/ Y. }

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# T2 d9 j" `+ I) c" R
2 Z/ @" `# }# U( I
    执行完SystemInit函数,初始化了系统时钟,之后跳转到main函数执行。
) h& q) X8 ~9 M
1 [. V3 [. b; z- [* f2 {2 q( H. W2 z* P
) `0 u0 t9 ]* f5 I, y) @) D
& L# y: Z( y3 K* Z4 y9 t: W! |: ]
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6 u3 R* A- O/ B7 C; L: g& P) L6 X9 n) O5 d' `8 w" }4 g4 D

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