STM32H7的启动过程分析
启动文件
不同编译器对应的启动文件不同，在MDK下，以startup_stm32h743xx.s为例，这是一个汇编文件，启动文件中主要做了如下事情：
设置堆栈指针 SP = __initial_sp。
设置 PC 指针 = Reset_Handler。
设置中断向量表。
配置系统时钟。
0 M3 X, v1 w4 j4 h, p/ Y% S( p1 k配置外部 SRAM/SDRAM 用于程序变量等数据存储（这是可选的）。
跳转到 C 库中的 __main ，最终会调用用户程序的 main()函数。
6 J( `- N4 ^. ]& a* ?1 \Cortex-M 内核处理器复位后，处于线程模式，指令权限是特权级别（最高级别），堆栈设置为用主堆栈 MSP。
堆栈指针
通用寄存器组
. j/ R$ N+ Z6 p1 f8 PCortex – M7/M4/M3 处理器拥有 R0-R15 的通用寄存器组。其中 R13 作为堆栈指针 SP。 SP 有两个，但在同一时刻只能有一个可以用。
主堆栈指针（MSP）：这是缺省的堆栈指针，它由 OS 内核、异常服务例程以及所有需要特权访问的应用程序代码来使用。
3 q0 n) m/ U9 V* h" x: U进程堆栈指针（PSP）：用于常规的应用程序代码（不处于异常服务例程中时）。
另外以下两点要注意：
大多数情况下的应用，只需使用指针 MSP，而 PSP 多用于 RTOS 中。
; V& Z8 ?2 M3 y9 U7 A1 ?6 MR13 的最低两位被硬线连接到 0，并且总是读出 0，这意味着堆栈总是 4 字节对齐的。

Cortex-M7/M4/M3 向下生长的满栈
; Y; v4 _: K+ i0 |7 u' d) fPUSH 入栈操作：SP 先自减 4，再存入新的数值
POP 出栈操作：先从 SP 指针处读出上一次被压入的值，再把 SP 指针自增 4

2 d0 j1 U! s9 n) _分析启动过程
* l  b, G/ {- \+ u- o$ x硬件上电后，会触发硬件复位，复位之后，CPU 内的时序逻辑电路首先完成如下两个工作（程序代码下载到内部 flash 为例，flash首地址 0x0800 0000）

将 0x08000000 位置存放的堆栈栈顶地址存放到 SP 中(MSP)。
1 a9 T4 ], j5 x$ O+ @将 0x08000004 位置存放的向量地址装入 PC 程序计数器。
. Y, k# A) d  j  QCPU 从 PC 寄存器指向的物理地址取出第 1 条指令开始执行程序，也就是开始执行复位中断服务程序 Reset_Handler。为啥，因为在启动文件中，最先做的两件事情是
( x  U% R5 E; i3 H1 q) E) i& f设置堆栈指针 SP = __initial_sp
设置 PC 指针 = Reset_Handler
& o1 A& V2 `4 s复位中断服务程序会调用SystemInit()函数来配置系统时钟、配置FMC总线上的外部SRAM/SDRAM，然后跳转到 C 库中__main 函数。由 C 库中的__main 函数完成用户程序的初始化工作（比如：变量赋初值等），最后由__main 函数调用用户写的 main()函数开始执行 C 程序。

代码分析
, {9 I/ ^  r1 H8 {3 m3 j8 d* H①、开辟栈（stack）空间，用于局部变量、函数调用、函数的参数等
! b4 c" Q$ ]- Q) b5 q! Y3 V4 r- d% j

1. //类似宏定义，这是个伪指令，定义栈大小，这里是以字节为单位
   1 J1 e7 ^0 \7 f; o, O
2. Stack_Size      EQU     0x00001000   
   
3. 
   5 E9 v$ Y! u6 h# `. H0 Q/ \8 K% \
4. /*
   ( _1 p. A5 u7 _4 k' ?! N: C
5. 开辟一段数据空间可读可写，段名 STACK，按照 8 字节对齐。 ARER 伪指令表示下面将开始定义一个代码段或者数据段。此处是定义数据段。 ARER 后面的关键字表示这个段的属性。
   6 e: b9 h' h8 W: u4 \# M
6. STACK ：表示这个段的名字，可以任意命名。
   
7. NOINIT：表示此数据段不需要填入初始数据。
   ) `3 I/ c. j2 L
8. READWRITE：表示此段可读可写。
   
9. ALIGN=3 ：表示首地址按照 2 的 3 次方对齐，也就是按照 8 字节对齐(地址对 8 求余数等于 0)。
   / a$ ^5 @5 J/ ?+ R$ [
10. */
    
11.                 AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
    
12. 
    
13. //SPACE 这行指令告诉汇编器给 STACK 段分配 0x00001000 字节的连续内存空间。
    
14. Stack_Mem       SPACE   Stack_Size
    
15. 
    ) x; m. m  O; _! o3 X" y4 {2 Y+ m
16. /*
    
17. __initial_sp 紧接着 SPACE 语句放置，表示了栈顶地址。 __initial_sp 只是一个标号，标号主要用于表示一片内存空间的某个位置，等价于 C 语言中的“地址”概念。地址仅仅表示存储空间的一个位置，从 C 语言的角度来看，变量的地址，数组的地址或是函数的入口地址在本质上并无区别。
    
18. */
    
19. __initial_sp

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9 ^1 T5 a& a* {0 |0 L9 J9 x# m4 B①、开辟堆(heap)空间，主要用于动态内存分配，也就是说用 malloc，calloc, realloc 等函数
( ?$ t) K" g: _+ k  s* @分配的变量空间是在堆上

' V/ f) ?8 ~( x9 r4 v

1. //定义堆空间大小
   * l4 E- u! \& v
2. Heap_Size       EQU     0x0000800
   
3. 
   
4. //分配一段名字为HEAP、可读可写、不需要初值、8字节对齐的数据空间
   " q. H# L# S% p& C( J% V/ k& n
5.                 AREA    HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
   , O- y$ J$ ?! \; E
6. 
   & Z9 C+ T/ g% U- h+ P8 ]! A' G( D& R
7. //__heap_base 表示堆的开始地址。
   8 ]' `5 K- t4 L3 ]$ |
8. __heap_base
   3 [& q' H& [7 E- c  Q) }/ N+ P
9. 
   
10. //SPACE 这行指令告诉汇编器给 HEAP段分配 0x0000800字节的连续内存空间。
    
11. Heap_Mem        SPACE   Heap_Size
    
12. 
    6 I+ }' c# Q7 Q: ]& d+ F/ b  ~
13. __heap_limit 表示堆的结束地址
    9 s8 B3 V6 m( J4 l% g6 k0 u* z6 f# W
14. __heap_limit

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$ s; L4 ]1 r1 ^# M. g' ?③、生成属性设置、定义RESET代码段

, E; e" d( k; ^3 q4 K1 K- k" x

1. //PRESERVE8 指定当前文件保持堆栈八字节对齐。
   ; Q2 c% g. Q% K( E
2.                 PRESERVE8
   8 v! e7 [2 B' \" D7 q
3. 
   
4. //THUMB 表示后面的指令是 THUMB 指令集 ，CM7 采用的是 THUMB - 2 指令集
   7 s/ w* v/ y6 a4 R/ z0 P% b/ }7 @
5.                 THUMB
   1 |2 c. L( t1 L$ Y/ K
6. 
   % B/ a; T4 F/ q1 E
7. //：AREA 定义一块代码段，只读，段名字是 RESET。 READONLY 表示只读，缺省就表示代码段了。
   1 V7 Q+ X; W( C) |& u
8. ; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset
   
9.                 AREA    RESET, DATA, READONLY
   
10. 
    
11. //3 行 EXPORT 语句将 3 个标号申明为可被外部引用， 主要提供给链接器用于连接库文件或其他文件。
    + v7 R$ z3 x2 I3 O$ K
12.                 EXPORT  __Vectors
    
13.                 EXPORT  __Vectors_End
    , U8 [( A) ~+ _" Z9 X! f& w. e
14.                 EXPORT  __Vectors_Size

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④、中断向量变定义

  b2 D  @3 t* E

1. __Vectors       DCD     __initial_sp                      ; Top of Stack
   - A5 j$ h# U, p: r) q( k2 ^/ b
2.                 DCD     Reset_Handler                     ; Reset Handler
   & x, R7 W# N. \0 U- n/ t2 o; h
3.                 DCD     NMI_Handler                       ; NMI Handler
   
4.                 DCD     HardFault_Handler                 ; Hard Fault Handler
   
5. /*  省略部分代码 */                              
   # |* [/ @3 D- C: a: z
6.                 DCD     0                                 ; Reserved                                    
   9 [- F5 V0 H, }2 Y. I6 K1 E
7.                 DCD     WAKEUP_PIN_IRQHandler             ; Interrupt for all 6 wake-up pins
   ! d- ~8 e6 q) A- m6 s5 J
8. 
   
9. 
   * W) S* y' Z% K4 R1 f! T
10. __Vectors_End
    5 w, N& _! R5 _1 o4 t
11. 
    
12. //定义向量表大小
    
13. __Vectors_Size  EQU  __Vectors_End - __Vectors

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上面的这段代码是建立中断向量表，中断向量表定位在代码段的最前面。具体的物理地址由链接器的配置参数（IROM1 的地址）决定。如果程序在 Flash 运行，则中断向量表的起始地址是0x08000000。以 MDK 为例，就是如下配置选项：
0 ~3 {" h0 w8 n. G) O2 r$ D3 r
5 h9 j4 b% l9 {( C. D7 f9 M. D

. C$ X3 _- Q; y8 O9 @* N
' y* d6 \' M% A+ U, @/ mDCD 表示分配 1 个 4 字节的空间。每行 DCD 都会生成一个 4 字节的二进制代码。中断向量表存放的实际上是中断服务程序的入口地址。当异常（也即是中断事件）发生时，CPU 的中断系统会将相应的入口地址赋值给 PC 程序计数器，之后就开始执行中断服务程序

! m  V$ {: b7 a) T⑤、代码段定义、Reset_Handler过程处理

% M$ O5 n  r. @5 `4 d  F5 j

1.                 AREA    |.text|, CODE, READONLY
   
2. 
   
3. ; Reset handler
   ; a; N! ?! R$ F
4. Reset_Handler    PROC
   
5.                  EXPORT  Reset_Handler                    [WEAK]
     j; }4 P, S: F8 Z* ?" c; w8 m* C
6.         IMPORT  SystemInit
   
7.         IMPORT  __main
   
8. 
   ) A, S! F* N/ H2 a. i3 h2 v2 r
9.                  LDR     R0, =SystemInit
   
10.                  BLX     R0
    . N# A6 z1 [+ \2 G$ K
11.                  LDR     R0, =__main
    
12.                  BX      R0
    $ |1 y) M  c5 U" D: x1 M: U6 q
13.                  ENDP

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AREA 定义一块代码段，只读，段名字是 .text 。 READONLY 表示只读
利用 PROC、 ENDP 这一对伪指令把程序段分为若干个过程，使程序的结构加清晰。
WEAK 声明其他的同名标号优先于该标号被引用,就是说如果外面声明了的话会调用外面的。 这个声明很重要，它让我们可以在 C 文件中任意地方放置中断服务程序，只要保证 C 函数的名字和向量表中的名字一致即可。
  U4 x( f$ A% q8 e' BIMPORT：伪指令用于通知编译器要使用的标号在其他的源文件中定义。但要在当前源文件中引用，而且无论当前源文件是否引用该标号，该标号均会被加入到当前源文件的符号表中。
. G) X& E( _0 U, U8 oSystemInit 函数在文件 system_stm32h7xx.c 里面，主要实现 RCC 相关寄存器复位和中断向量表位置设置。
" n/ W  D/ k- k__main 标号表示 C/C++标准实时库函数里的一个初始化子程序__main 的入口地址。该程序的一个主要作用是初始化堆栈(跳转__user_initial_stackheap 标号进行初始化堆栈的，下面会讲到这个标号)，并初始化映像文件，最后跳转到 C 程序中的 main 函数。这就解释了为何所有的 C 程序必须有一个 main 函数作为程序的起点。因为这是由 C/C++标准实时库所规，并且不能更改。

' a6 Q+ g0 h# c" [6 D$ J⑥、缺省中断服务函数定义

1. ; Dummy Exception Handlers (infinite loops which can be modified)
   2 B  ~$ C" P/ N  B5 e2 ~
2. 
   
3. NMI_Handler     PROC
   
4.                 EXPORT  NMI_Handler                      [WEAK]
   0 d0 ~1 n, A  i% |, m" R5 I9 o4 c; f
5.                 B       .      //死循环
   1 p0 X+ r) z( K/ X8 ?
6.                 ENDP
   
7. ...省略
   , N% }" l+ S2 l% g4 P" W
8.                 EXPORT  PendSV_Handler                    [WEAK]
   
9.                 B       .
   - F7 d: `' a$ Q& e# a: o% |
10.                 ENDP
    
11. SysTick_Handler PROC
    
12.                 EXPORT  SysTick_Handler                   [WEAK]
    : h/ G0 G- K; o* s  }
13.                 B       .
    
14.                 ENDP                                    
    : j# B6 k) |. y: ~" Z/ r
15. 
    ) ?3 j! g8 k* |% N9 i
16. Default_Handler PROC                                      
    * @" _+ [4 ~# _+ w
17. 
    
18.                 EXPORT  WWDG_IRQHandler                   [WEAK]                                       
    
19.                 EXPORT  PVD_AVD_IRQHandler                [WEAK]                        
    6 o; i  w, [0 D5 e; w6 @# C8 [
20. ...省略                                                                                 
    
21.                 EXPORT  WAKEUP_PIN_IRQHandler             [WEAK]
    ; Y+ t7 n8 r0 M
22. 
    
23. 
    : t3 _; y5 a! b1 D  i
24. WWDG_IRQHandler                                                         
    " l' b& e/ S, W- T
25. ...省略     
    
26. WAKEUP_PIN_IRQHandler
    
27. 
    8 Z5 i' U! I: b' V) e1 v
28.                 B       .
    
29. 
    5 n  Z6 g7 y) R
30.                 ENDP
    
31. 
    
32.                 ALIGN

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这里全部的中断服务函数都是用[WEAK]来声明，假如没有在其他文件中定义同名的中断服务函数，来了中断，就会进入到这里。

. D' ?' W( }- f7 D0 X  v0 H⑦、堆和栈的初始化
+ H3 F4 C1 _, y5 @" h5 O
; g( v( T  c2 F4 b: ]+ L3 q

1. ;*******************************************************************************
   $ J& o: a* @0 X% t
2. ; User Stack and Heap initialization
   
3. ;*******************************************************************************
   
4. //假如定义了MICROLIB，这里类似于if...else...
   
5.                  IF      :DEF:__MICROLIB
     l2 ?6 Z- l5 S& I4 k' i
6. 
   + }& ^6 G) E4 l5 h  c  S
7.                  EXPORT  __initial_sp
   4 M3 }) z  A) B9 \' M
8.                  EXPORT  __heap_base
   , @& ^9 z( K( G" M: |
9.                  EXPORT  __heap_limit
   
10. 
    8 a0 P0 W' v$ l  W1 r( h: a0 {
11.                  ELSE
    % t: J! W% q7 d% M$ M" q) ?
12. 
      G4 x, X+ E3 M. {
13.                  IMPORT  __use_two_region_memory
    
14.                  EXPORT  __user_initial_stackheap
    
15. 
    
16. //__user_initial_stackheap 将由__main 函数进行调用。                 
    % R& J7 l9 y8 f4 d8 s
17. __user_initial_stackheap
    
18. 
    
19.                  LDR     R0, =  Heap_Mem
    ! o3 R6 _& I: w: t' J: n2 J2 _  @
20.                  LDR     R1, =(Stack_Mem + Stack_Size)
    
21.                  LDR     R2, = (Heap_Mem +  Heap_Size)
    
22.                  LDR     R3, = Stack_Mem
    
23.                  BX      LR
    
24. 
    
25.                  ALIGN
    # _& u' s/ [3 _' [% O" S
26. 
    . A; I, S) E. w# P5 A* `
27.                  ENDIF
    
28. 
    
29.                  END

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Boot的启动模式不同于以往的M3、M4内核的ST MCU，H7的boot引脚只有一个，但是H7 专门配套了两个 option bytes 选项字节配置，如此以来就可以方便设置各种存储器地址了。[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-9J2Qpbcf-1574601496448)(./1574512528932.png)]
BOOT_ADD0 和 BOOT_ADD1 对应 32 位地址到高 16 位，这点要特别注意。 通过这两个选项字节，所有 0x0000 0000 到 0x3FFF 0000 的存储器地址都可以设置，包括：

2 W) A, R* f5 F4 j  L5 q所有 Flash 地址空间。
! Z( B; h& e. ]2 A1 s: D0 t所有 RAM 地址空间，ITCM，DTCM 和 SRAM。
设置了选项字节后，掉电不会丢失，下次上电或者复位后，会根据 BOOT 引脚状态从 BOOT_ADD0，或 BOOT_ADD1 所设置的地址进行启动。
使用 BOOT 功能，注意以下几个问题：
如果用户不慎，设置的地址范围不在有效的存储器地址，那么 BOOT = 0 时，会从 Flash 首地址 0x08000000 启动，BOOT = 1 时，会从 ITCM 首地址 0x0000 0000 启动。
1 o  A  Y" U% i; M1 L* ~当 Flash 的保护级别被配置为级别 2 之后， 只能从 Flash 自举。 如果 BOOT_ADD0/BOOT_ADD1选项字节中自举地址被配置为位于存储器范围之外或属于 RAM 地址范围，则系统只能从地址 0x0800 0000 上的 Flash 开始执行
( M9 t& f' d+ U' j
% `9 v! d+ b3 z* W

: l6 r6 P1 `" S) q' }, l5 v3 f" |