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STM32再学习——启动流程分析

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党国特派员 发布时间:2015-1-7 13:14
  我们写嵌入式程序,基本上采用C语言来编写,以main( )作为程序的入口。但实际上,mian()并不是最先要执行的,在这之前需要做一些基本的工作,如堆、栈的定义;main函数的复位连接等,这些工作就需要一个专门的启动程序来完成,由于需要做的工作内容不多,并且需要更直接的管理内存,一般采用汇编编写。3 l1 ^' G4 }* f2 c8 b
  无论是STM32ARM系列的单片机,还是简单的如51,PIC等,都以为上述原因,需要启动程序,只不过51,PIC等单片机的启动程序已经在相应的IDE编译、链接的时候隐含的编译了,故在写单片机程序的时候无需考虑。而STM32的启动有相应的启动文件,本文将采用KEIL MDK自带的启动文件STM32F10x.s进行分析。
) g* c" s2 r$ t; G. D: U  1 启动模式的选择
, g, \7 f% S- `$ j  STM32芯片自带的启动方式有3种如下表, ^; w( E: B2 ~& S8 I3 p

4 e1 r# D- |7 j" x2 W0 Y% B; U+ {. D
启动模式选择引脚
启动模式
说明
BOOT1
BOOT0
X
0
主闪存存储器
主闪存存储器作为启动区域
0
1
系统存储器
系统存储器作为启动区域
1
1
内置SRAM
内置SRAM作为启动葡萄
  STM32的启动选择,通过设置BOOT1、BOOT0的引脚的高低电平即可选择。其中主闪存启动是将程序下载到内置的Flash进行启动(该flash可运行程序),该程序可以掉电保存,下次开机可自动启动;系统存储器启动是将程序写入到一快特定的区域,一般由厂家直接写入,不能被随意更改或擦除。内置SRAM启动,由于SRAM掉电丢失,不能保存程序,一般只用于程序的调试。$ f) T# I+ `, _- b" C- V
  就程序的启动而言,采用以上3种方式启动,但对于一个嵌入式系统的程序来说,如果程序执行文件很大,而STM32内置的存储空间有限,就需要外置Nand flash/Nor flash 和SDRAM,即程序存储在flash中,程序执行在SDRAM中,既节约了成本有提高了运行效率。如果采用外置的Flash+SDRAM的方式,就需要一个更加复杂的启动文件(bootloader),需要考虑flash的COPY,Flash的驱动,内存的管理,通信机制等,本文暂不涉及此内容,以后有机会专门讲述。
" L, X& f( P1 [- g9 @" e; U  2 启动文件STM32F10x.s分析
; |: Z. z4 w8 S; o2 y2 ~  关于STM32F10x.s的启动文件,主要做了3个工作:分配和初始化堆、栈;定义复位向量并初始化;中断向量表及其相应的异常处理程序。, l' h8 @) \, f+ E7 h' R  K# t
  2.1 定义堆、栈及其初始化" u3 F# v( _& v1 _# C
  堆和栈是能够运行C语言的前提,如以下程序:: d4 l% V0 T; a, {
  定义栈:
! T& O( M0 S- t3 y  Stack_Size EQU 0x00000200
; J$ C& N4 q9 |9 j  AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
; z6 ?- h. K7 \3 @( t1 ^8 v5 }  Stack_Mem SPACE Stack_Size# e) S4 T! \7 u! ^$ \
  __initial_sp
  U" T7 |& _( Y) J  定义堆:
9 {8 J! Q1 Q0 }) _7 u! s1 K; H  Heap_Size EQU 0x00000000& h# f: N' Q. t4 G/ w( ~
  AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
$ t0 [! [2 z% K: C2 Q/ S  __heap_base
9 B1 K! X8 U" Z& D  Heap_Mem SPACE Heap_Size: y0 a+ a, m  H- e7 }
  __heap_limit
% V# k& {) g3 d- t; a  初始化堆、栈:
. x4 h4 Z3 l* Z7 W; v  _user_initial_stackheap
2 x  E" d+ M2 t0 O: k; F  LDR R0, = Heap_Mem3 x1 |, a" y" @  O
  LDR R1, =(Stack_Mem + Stack_Size). [$ a2 X( b8 M
  LDR R2, = (Heap_Mem + Heap_Size)" @9 }# l  v; d" l) G
  LDR R3, = Stack_Mem* {9 k- g) n1 X3 y4 v8 Q5 A5 t1 g" Z
  BX LR
9 G/ T0 v$ k$ k$ x0 X  C  2.2 定义复位向量+ S& G- t/ D! Z; n+ i- r& O
  Boot引脚的设置不同,复位时,起始地址的位置不同,SRAM的起始地址为0x2000000, flash的起始地址为0x8000000。Cortex-M3内核规定,起始地址必须存放堆定指针,而第二个地址必须存放复位中断入口向量。在系统复位时,内核会自动从其实地址的下一个地址(即32位)空间取出复位中断入口向量,然后跳转到复位中断服务程序,该服务程序就会跳转到main()执行程序。) ^% \/ ]" }3 U* f
  中断向量表(部分向量):7 S: }2 k& |0 ~: M2 J! `" D2 {
  __Vectors% `2 u% U8 }7 \
  DCD __initial_sp ; Top of Stack // 初始化堆跳转
* p' V& \2 \. H, w% _$ `  DCD Reset_Handler ; Reset Handler // 复位中断向量跳转
8 Y- J7 d: e6 d  DCD NMI_Handler ; NMI Handler
$ \6 V+ B5 J0 |, u; T" s! O% y5 T4 Q  DCD HardFault_Handler ; Hard Fault Handler9 @' M/ Z. I3 ^
  DCD MemManage_Handler ; MPU Fault Handler
0 @4 I( O( P/ M3 ?  DCD BusFault_Handler ; Bus Fault Handler
! P! T, B$ O& L1 [% @# l# e) Y  DCD UsageFault_Handler ; Usage Fault Handler
/ c7 N. H: j& d( P8 v1 L  DCD 0 ; Reserved
/ s2 V4 o' R$ f- I9 ^2 e  DCD 0 ; Reserved! q6 I. C/ p  r+ @+ K$ B% V
  DCD 0 ; Reserved
2 D9 O4 p; v6 L) p: d! f  DCD 0 ; Reserved
8 L  Y" A+ J* J8 c: T- @4 \  DCD SVC_Handler ; SVCall Handler- x: O' J( M' }" F  {; I
  DCD DebugMon_Handler ; Debug Monitor Handler( r% W" c; |8 f9 \
  DCD 0 ; Reserved
' V; {4 ?. G8 o/ r/ B8 w  DCD PendSV_Handler ; PendSV Handler' ?; V8 P  g6 h5 }2 D% D7 M) A
  DCD SysTick_Handler ; SysTick Handler
/ M( C# o: L  U1 X; F6 D% c2 b% \  复位中断服务程序
: f. a9 |, ]2 f8 L: Q3 x& s/ K7 `  ; Reset Handler // 该程序会跳转到main()
* X5 v. T: F% v" v  Reset_Handler PROC
8 }4 g$ k7 f  E. D' V4 g  EXPORT Reset_Handler [WEAK]1 S) Z/ \% K" X  w
  IMPORT __main4 n% d1 p' {& H
  LDR R0, =__main
# {9 a* J% W4 {7 }6 A6 A; W% }2 G  BX R0: x8 u) r- M, \1 u
  ENDP# B* D3 H6 i1 M1 T, n( ]6 M9 t
  3 其他中断向量及服务子程序4 C4 O- W) y' j) h0 V% j) C
  在启动文件中,只定义了中断向量,其相应的服务子程序跳转到空操作。为以后扩展中断服务程序做了准备。' x( y" ~  w* v
  在以上这些都胜利跑完之后,我们的微处理器(MCU)就开始main函数之旅……( X: H8 B6 ~9 ?: g

- v+ H! ?: V! z5 T
收藏 评论1 发布时间:2015-1-7 13:14

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1个回答
moyanming2013 回答时间:2015-1-7 15:09:36
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