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解析STM32的启动过程

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wolfgang 发布时间:2017-12-25 15:19
本帖最后由 wolfgang2015 于 2017-12-25 15:25 编辑
5 u  H& u( a5 i* P/ c9 r4 Z- @9 N+ a/ B. L3 k- V
: U+ ^+ ^% S& g8 n3 |
    当前的嵌入式应用程序开发过程里,并且C语言成为了绝大部分场合的最佳选择。如此一来main函数似乎成为了理所当然的起点——因为C程序往往从main函数开始执行。但一个经常会被忽略的问题是:微控制器(单片机)上电后,是如何寻找到并执行main函数的呢?很显然微控制器无法从硬件上定位main函数的入口地址,因为使用C语言作为开发语言后,变量/函数的地址便由编译器在编译时自行分配,这样一来main函数的入口地址在微控制器的内部存储空间中不再是绝对不变的。相信读者都可以回答这个问题,答案也许大同小异,但肯定都有个关键词,叫“启动文件”,用英文单词来描述是“Bootloader”。
, c* F3 o3 A! ^8 {9 D% e
    无论性能高下,结构简繁,价格贵贱,每一种微控制器(处理器)都必须有启动文件,启动文件的作用便是负责执行微控制器从“复位”到“开始执行main函数”中间这段时间(称为启动过程)所必须进行的工作。最为常见的51,AVR或MSP430等微控制器当然也有对应启动文件,但开发环境往往自动完整地提供了这个启动文件,不需要开发人员再行干预启动过程,只需要从main函数开始进行应用程序的设计即可。
   

9 i$ d3 L& l7 s# E: T4 N! r
    话题转到STM32微控制器,无论是keil uvision4还是IAR EWARM开发环境,ST公司都提供了现成的直接可用的启动文件,程序开发人员可以直接引用启动文件后直接进行C应用程序的开发。这样能大大减小开发人员从其它微控制器平台跳转至STM32平台,也降低了适应STM32微控制器的难度(对于上一代ARM的当家花旦ARM9,启动文件往往是第一道难啃却又无法逾越的坎)。

; ]3 ?% o& K7 k! e7 N
    相对于ARM上一代的主流ARM7/ARM9内核架构,新一代Cortex内核架构的启动方式有了比较大的变化。ARM7/ARM9内核的控制器在复位后,CPU会从存储空间的绝对地址0x000000取出第一条指令执行复位中断服务程序的方式启动,即固定了复位后的起始地址为0x000000(PC = 0x000000)同时中断向量表的位置并不是固定的。而Cortex-M3内核则正好相反,有3种情况:$ v: w0 M! o- q0 \
1、通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于SRAM区,即起始地址为0x2000000,同时复位后PC指针位于0x2000000处;( `, I( J' h6 P: P! l" B( a) H
2、通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于FLASH区,即起始地址为0x8000000,同时复位后PC指针位于0x8000000处;
+ H' O; v+ A4 ^8 c/ A' {3 J: `3、通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于内置Bootloader区,本文不对这种情况做论述;8 G- H& d9 X3 t! Y

$ g6 v8 l* Z1 e( [( g9 {; ~! D- W
    而Cortex-M3内核规定,起始地址必须存放堆顶指针,而第二个地址则必须存放复位中断入口向量地址,这样在Cortex-M3内核复位后,会自动从起始地址的下一个32位空间取出复位中断入口向量,跳转执行复位中断服务程序。对比ARM7/ARM9内核,Cortex-M3内核则是固定了中断向量表的位置而起始地址是可变化的。
* k' @9 Q! }( U6 n" G5 R# R; n5 m# N, ]. S0 @1 e5 C, S+ t
    有了上述准备只是后,下面以STM32的2.02固件库提供的启动文件“stm32f10x_vector.s”为模板,对STM32的启动过程做一个简要而全面的解析。
; r) |$ q) m# @4 L5 a) \程序清单一:
  
;文件“stm32f10x_vector.s”,其中注释为行号
+ d$ {1 d/ Y: l7 L9 u9 HDATA_IN_ExtSRAM EQU 0 ;1: D0 E# I! q( U
Stack_Size EQU 0x00000400 ;2
6 ]* g4 r2 U# S. O- AAREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN = 3 ;3, X, J$ h) f  f$ N5 }
Stack_Mem SPACE Stack_Size ;4
( k5 U9 L1 E. w" {__initial_sp ;5' i4 m0 {2 E4 m
Heap_Size EQU 0x00000400 ;6
, ?1 q0 l; ^7 _8 [4 x- p; w$ _AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN = 3 ;76 a9 I0 V  n9 W7 s- n1 s9 X5 ]  H: c
__heap_base ;8
' L3 L# q* V1 F* e4 {Heap_Mem SPACE Heap_Size ;97 r7 j" o8 ?; @* H: F
__heap_limit ;10
/ f5 [  F1 M. ^# \0 O, L0 v: M1 DTHUMB ;11
8 F4 V  s: N& j9 _% G8 k- [1 j, r/ HPRESERVE8 ;12
  f' g7 O) S: r$ |. S$ B* l! q0 \7 I& zIMPORT NMIException ;137 |5 q3 c& P- e% E, x( u3 D. _
IMPORT HardFaultException ;14/ _# o9 |5 Y2 E% i. J+ ?! ?9 r$ G
IMPORT MemManageException ;15- z) x/ r5 b( V/ i  x6 w
IMPORT BusFaultException ;167 o: K  n; @7 w7 q, y. I6 f
IMPORT UsageFaultException ;17- {2 {2 [1 d  `# A( e, Z- R2 y% W
IMPORT SVCHandler ;18
$ t" [! z- x7 f! a1 SIMPORT DebugMonitor ;19# Y! ]& ^3 R, s$ N
IMPORT PendSVC ;20
9 |. C3 _* X9 WIMPORT SysTickHandler ;216 H! {& k$ x" \" h4 C
IMPORT WWDG_IRQHandler ;22  C2 N# s: a& |
IMPORT PVD_IRQHandler ;23
/ @# R  r/ q9 kIMPORT TAMPER_IRQHandler ;24
& x2 E3 e# i! Y; t: p( dIMPORT RTC_IRQHandler ;25& C4 U; L; Y9 ^' u* }
IMPORT FLASH_IRQHandler ;26( g1 v7 a) Z( v) s- g
IMPORT RCC_IRQHandler ;271 X/ O1 c/ ~7 p& l
IMPORT EXTI0_IRQHandler ;280 i4 h/ G$ I% K$ N
IMPORT EXTI1_IRQHandler ;29
1 p/ H2 y* O4 [5 z  Y/ k: mIMPORT EXTI2_IRQHandler ;30
  K. F3 I0 {0 J: T* }; }& GIMPORT EXTI3_IRQHandler ;31
- G) e1 t6 T7 f1 y9 QIMPORT EXTI4_IRQHandler ;32
9 z6 N4 b: S# @- ~1 H; D) qIMPORT DMA1_Channel1_IRQHandler ;332 J4 g( g5 r' a5 m, G, m
IMPORT DMA1_Channel2_IRQHandler ;349 H7 x' U* D7 M. I" K! K% f
IMPORT DMA1_Channel3_IRQHandler ;35
! ]8 y9 z% M4 `. O5 _( K" i9 L" V  PIMPORT DMA1_Channel4_IRQHandler ;36
( _" ~' ~$ O/ M2 P7 |IMPORT DMA1_Channel5_IRQHandler ;372 I6 `2 ], J$ y; f9 r
IMPORT DMA1_Channel6_IRQHandler ;38
; ~) x: d1 s* f- XIMPORT DMA1_Channel7_IRQHandler ;39$ Q4 y( V- y3 M% B
IMPORT ADC1_2_IRQHandler ;40$ e6 G5 M) Z: d& w2 D. @( ?$ h4 P
IMPORT USB_HP_CAN_TX_IRQHandler ;419 p$ x9 D4 h, g
IMPORT USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler ;42" e* T: c1 Y& p5 B) H
IMPORT CAN_RX1_IRQHandler ;434 l+ s7 W. p6 i5 n  O( Z& {  ?4 l
IMPORT CAN_SCE_IRQHandler ;44/ N3 Y8 c* H2 J2 u
IMPORT EXTI9_5_IRQHandler ;45/ X& u& F9 j; ^/ @
IMPORT TIM1_BRK_IRQHandler ;46, {. ?6 l2 P+ g
IMPORT TIM1_UP_IRQHandler ;47
  d/ Q! {! n, [* kIMPORT TIM1_TRG_COM_IRQHandler ;48
* p& l+ E) |1 m; T1 ^; [IMPORT TIM1_CC_IRQHandler ;493 Q. o, X% x% Z+ m8 N* X% u: K& ^
IMPORT TIM2_IRQHandler ;50' `' [2 v7 ?0 h# x: u; z) |
IMPORT TIM3_IRQHandler ;51
  D5 w1 w+ C2 z$ oIMPORT TIM4_IRQHandler ;52
, y0 k! ~- ?) C9 l) G* VIMPORT I2C1_EV_IRQHandler;53
0 D0 _$ b3 J# w3 N/ [# |# nIMPORT I2C1_ER_IRQHandler;54
2 }/ ]8 H) C6 ^! i! a# w# fIMPORT I2C2_EV_IRQHandler;55% d. P3 Z: {0 n# d$ W2 m/ L/ _4 L
IMPORT I2C2_ER_IRQHandler;56
( A) @9 A) ^1 `: ?IMPORT SPI1_IRQHandler ;573 |, o8 q0 R  z) l
IMPORT SPI2_IRQHandler ;58
! b5 B: w, H' ^# BIMPORT USART1_IRQHandler ;59! y6 q/ U, Z  K7 D6 W) _
IMPORT USART2_IRQHandler ;60
0 K& w1 I: h( z8 O* K; s+ yIMPORT USART3_IRQHandler ;611 _* M; l& X& x: c# \: V! F; c
IMPORT EXTI15_10_IRQHandler ;62
! d" ?3 ]* ], w5 y" RIMPORT RTCAlarm_IRQHandler ;63
- h$ o) d0 G9 {3 BIMPORT USBWakeUp_IRQHandler ;64* [6 u: W! m' b/ j+ h& K
IMPORT TIM8_BRK_IRQHandler ;65  _( V2 ?! f4 R5 A& F" M- X
IMPORT TIM8_UP_IRQHandler ;66) L% n2 w" ]% F+ A0 c( q
IMPORT TIM8_TRG_COM_IRQHandler ;67* b3 W- G6 q0 J6 F
IMPORT TIM8_CC_IRQHandler ;68
! c" g, L) f# O  D3 qIMPORT ADC3_IRQHandler ;69
& q. N, X! Q! d5 ]* }$ ?IMPORT FSMC_IRQHandler ;70
( F7 O0 Z4 l/ T( O- y& }1 Q+ uIMPORT SDIO_IRQHandler ;719 j3 S. L( V8 m3 i. x6 k
IMPORT TIM5_IRQHandler ;72
, i& Z3 m, g4 E: o5 GIMPORT SPI3_IRQHandler ;730 U2 j* E  ?. u" a
IMPORT UART4_IRQHandler ;74% u+ S, G5 x: }1 M* e4 K
IMPORT UART5_IRQHandler ;75
+ f! x" R( w% A) P  h, N7 SIMPORT TIM6_IRQHandler ;76
" i" y7 F; v6 B7 m8 dIMPORT TIM7_IRQHandler ;77
6 C  J3 J+ N! U7 T8 _9 \+ F' C  AIMPORT DMA2_Channel1_IRQHandler ;78# F. Y; T3 S0 a+ W  ~% [
IMPORT DMA2_Channel2_IRQHandler ;79
& S0 Z% k1 {1 S% t# {* s" V, ]IMPORT DMA2_Channel3_IRQHandler ;80
( D, u2 y6 f9 v- G9 aIMPORT DMA2_Channel4_5_IRQHandler ;81
6 P0 V+ c* x0 K, _AREA RESET, DATA, READONLY ;82
' S6 }+ C" V% W8 E* EEXPORT __Vectors ;83
" ]9 c9 i4 b+ M__Vectors ;84
+ L2 F( \& m- z/ \DCD __initial_sp ;85* Q! [, g% ~: T
DCD Reset_Handler ;867 y/ e5 O" z- A: i
DCD NMIException ;87& r, B1 f' {, q7 Z4 n5 j: Z/ c
DCD HardFaultException ;884 @) L: l& l. [+ a- _# H& K! B
DCD MemManageException ;89
- Q$ f* X0 ~' v" V! `DCD BusFaultException ;90
$ M( R: |; _' ^* aDCD UsageFaultException ;91
! I) Y. G8 [  G2 w1 O4 K( gDCD 0 ;92* S% q- O- {* ?& ~4 `! X: Y) Y+ v9 k9 o  \
DCD 0 ;93
" z; X0 S/ o6 G1 \" _DCD 0 ;94" m! s* ]' u- {: ]
DCD 0 ;95
  ?% _1 h) r2 @; HDCD SVCHandler ;968 @0 k' q( s" g4 `
DCD DebugMonitor ;97
$ _  Y' o2 Q* h6 o  O' [' |DCD 0 ;98
7 k6 E; x+ X8 uDCD PendSVC ;99/ H1 b, d( \8 a
DCD SysTickHandler ;100& i" \3 Z  N1 ^; ]8 c: S
DCD WWDG_IRQHandler ;101
3 ?1 c6 g5 R( \, iDCD PVD_IRQHandler ;1025 C2 i) X% X5 E" A% o
DCD TAMPER_IRQHandler ;1034 F7 q' {- x7 J" _3 B+ S
DCD RTC_IRQHandler ;104# p. }+ L% c0 c2 g& R1 d$ x
DCD FLASH_IRQHandler ;1050 @8 [& A1 l! J
DCD RCC_IRQHandler ;106
5 Q2 }9 p' ?9 l- rDCD EXTI0_IRQHandler ;107
/ O+ R7 r" U7 N% h# D* w- PDCD EXTI1_IRQHandler ;1088 m2 l, p1 ?; g, {' \7 V
DCD EXTI2_IRQHandler ;109. M. s# {: _  f5 j0 y
DCD EXTI3_IRQHandler ;110
4 s7 C, @8 J3 d3 T* GDCD EXTI4_IRQHandler ;111
. d- ^& g; |  {$ wDCD DMA1_Channel1_IRQHandler ;112
: x; [0 v3 S9 f2 x* z$ i# s- ODCD DMA1_Channel2_IRQHandler ;113
! R$ z1 X* b; n, d  _+ ADCD DMA1_Channel3_IRQHandler ;1146 i" P0 K+ |- y  {) [, ]
DCD DMA1_Channel4_IRQHandler ;115
" ?+ H1 W0 ?' l  _9 ADCD DMA1_Channel5_IRQHandler ;1163 x  P' a4 L3 E
DCD DMA1_Channel6_IRQHandler ;1172 b$ m% ?& Q& N6 W: m1 Y5 E
DCD DMA1_Channel7_IRQHandler ;118
  O& x$ _* C# w$ i9 o' hDCD ADC1_2_IRQHandler ;119, v! k. c0 h/ @
DCD USB_HP_CAN_TX_IRQHandler ;120
8 ]; O: h8 q' g1 O( {$ L0 ?& l) e- |DCD USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler ;121* O, y* Q0 o) M5 P" x4 g% q& v
DCD CAN_RX1_IRQHandler ;1222 r$ U$ d/ u/ L+ a% Z$ {
DCD CAN_SCE_IRQHandler ;123  ~! [$ h  i$ S7 F: {2 A* L4 K6 T  O
DCD EXTI9_5_IRQHandler ;124" }# ~3 O# u  W+ {1 H# U, M
DCD TIM1_BRK_IRQHandler ;1254 R/ d9 o8 Y! C7 d. O  i9 m
DCD TIM1_UP_IRQHandler ;126
; Z' ]/ }, d  }5 q1 {0 `6 @" JDCD TIM1_TRG_COM_IRQHandler ;1273 w1 B( p2 Q" i- M9 j  R  P
DCD TIM1_CC_IRQHandler ;128
8 w; ?1 i8 Z2 l' \' @; Z" dDCD TIM2_IRQHandler ;129
7 [% t* \0 t) c4 Z  }DCD TIM3_IRQHandler ;130+ ^* K; K8 I0 \% F; C! ~6 o
DCD TIM4_IRQHandler ;131
) |* v9 l1 X. c3 `+ o0 x1 hDCD I2C1_EV_IRQHandler;132
0 D1 G# W( y& b2 t8 `/ [3 |; YDCD I2C1_ER_IRQHandler;133" G: f0 ~9 K" x$ a6 Y; y+ u/ P& @
DCD I2C2_EV_IRQHandler;1343 ]/ e8 h, a" }3 Q0 Y1 D: V8 D
DCD I2C2_ER_IRQHandler;135
  e7 i, n3 q1 }DCD SPI1_IRQHandler ;136
+ y/ E# X& M. c3 N' PDCD SPI2_IRQHandler ;137
' Z0 z2 m2 a1 B: E% @/ rDCD USART1_IRQHandler ;138
! g$ p& l1 D2 q9 @! t4 }# hDCD USART2_IRQHandler ;139( l' ?- F  D( V4 B- [2 o0 X0 K3 u
DCD USART3_IRQHandler ;140
  N# @% R2 A5 LDCD EXTI15_10_IRQHandler ;141
! r3 \: v3 _$ Z8 K# {/ ADCD RTCAlarm_IRQHandler ;142" I- f& x& t* R+ y. P. G  G
DCD USBWakeUp_IRQHandler ;143
9 {# P  z3 M  g$ V9 XDCD TIM8_BRK_IRQHandler ;1443 J# ?0 Y- ~: v7 e: f
DCD TIM8_UP_IRQHandler ;145: k' `6 C7 m1 l" m% Z' c) r8 v! `
DCD TIM8_TRG_COM_IRQHandler ;146
5 O1 o# K9 u8 _! YDCD TIM8_CC_IRQHandler ;147
+ t. ~6 T$ m3 m6 R2 e$ CDCD ADC3_IRQHandler ;148. ]. r9 m6 o9 A) t( Q! s* t1 H
DCD FSMC_IRQHandler ;149
0 h- G! z! q/ [$ H+ o, W9 @( s- eDCD SDIO_IRQHandler ;150. `2 p: O( d6 l  Q7 s' i
DCD TIM5_IRQHandler ;151! c4 k9 e/ J3 m: ^( ^
DCD SPI3_IRQHandler ;152
. E- J2 q! H# P  e" X8 n/ @+ U% p- |DCD UART4_IRQHandler ;153
7 N1 {1 \4 C% K6 j2 vDCD UART5_IRQHandler ;154
0 t' Y% u0 Z* Q5 `- T- JDCD TIM6_IRQHandler ;155
1 f! t8 J3 P; Y! v2 qDCD TIM7_IRQHandler ;156
! ?: h+ o& S' N% fDCD DMA2_Channel1_IRQHandler ;157
4 D! i3 {3 D3 N1 |7 S) }DCD DMA2_Channel2_IRQHandler ;1584 _! ^. s; n4 H8 W0 D2 Q8 o* c. ?! [
DCD DMA2_Channel3_IRQHandler ;159& z6 J  J! L1 z' o
DCD DMA2_Channel4_5_IRQHandler ;160* k. m# j/ t' t3 V4 B0 X% U+ |
AREA |.text|, CODE, READONLY ;1614 S- Q0 U, x. o% f+ F. x
Reset_Handler PROC ;162
+ U: ~& v( P% x  kEXPORT Reset_Handler ;163- x6 t1 L8 \0 @9 ^. w
IF DATA_IN_ExtSRAM == 1 ;164
: u* M( ?  y8 f9 yLDR R0,= 0x00000114 ;165- n+ e. s' `6 g% y" \$ I
LDR R1,= 0x40021014 ;166
* j$ V- b7 \1 m# o* D; U2 P% SSTR R0,[R1] ;167
$ v2 o6 x* S# V% ]LDR R0,= 0x000001E0 ;168
; ]* ]1 g$ k, d- u8 q3 P% ^LDR R1,= 0x40021018 ;1691 ]4 J, ^+ T% J) D$ x
STR R0,[R1] ;170
) U% x: @; s2 _LDR R0,= 0x44BB44BB ;171
1 S; @9 _) u6 ~% `0 h! U3 gLDR R1,= 0x40011400 ;1729 Z4 ?- e9 O" r# K
STR R0,[R1] ;173+ E8 o* J& N8 C; R8 g! ~$ `, M
LDR R0,= 0xBBBBBBBB ;174
( R+ o: t% {% i& qLDR R1,= 0x40011404 ;175) J4 {1 y, b/ N3 T7 s2 y1 ^
STR R0,[R1] ;176( H$ l5 t7 h% c3 s% R( Q
LDR R0,= 0xB44444BB ;1772 Z& [6 @3 n$ H6 u4 H; _
LDR R1,= 0x40011800 ;178
: f, C+ `4 B8 y& LSTR R0,[R1] ;179% l8 L6 q$ T& p% K" c. Z$ h
LDR R0,= 0xBBBBBBBB ;180
5 \% t7 m3 D0 E% C# I  n+ YLDR R1,= 0x40011804 ;181$ }5 ?& D$ J' r" i4 h
STR R0,[R1] ;182
4 v1 t/ M& K& u( JLDR R0,= 0x44BBBBBB ;183% F/ }- B7 k5 `1 v  X
LDR R1,= 0x40011C00 ;1848 b. q! A7 y3 `: z6 H9 u  A7 O  t
STR R0,[R1] ;185
& \& I- R8 s, q+ H) NLDR R0,= 0xBBBB4444 ;186, \1 ~+ [2 q( A2 `. k, J/ f4 n7 H
LDR R1,= 0x40011C04 ;187
) M: N. D" O9 G9 S; dSTR R0,[R1] ;188
; L5 o2 w% U9 U4 |' HLDR R0,= 0x44BBBBBB ;189
* z. P4 B+ i; k& x( BLDR R1,= 0x40012000 ;190, Y! R0 A2 [: b; \# B9 \
STR R0,[R1] ;1911 J3 _" d6 t6 J7 G4 m
LDR R0,= 0x44444B44 ;1922 V" w9 d: [& j
LDR R1,= 0x40012004 ;193/ n0 G3 A: c/ H0 r0 }+ t( N# C
STR R0,[R1] ;194
  B* T+ ^# [# U* T9 fLDR R0,= 0x00001011 ;195$ k. y" @- ~3 K0 F. \9 }: G7 Z) i
LDR R1,= 0xA0000010 ;196% d. n% C. p. [$ g% H/ ~
STR R0,[R1] ;197+ i" \8 @1 E+ n
LDR R0,= 0x00000200 ;198
1 Y" s# i' m; _& |9 H; L; T: ^, J- Y& sLDR R1,= 0xA0000014 ;199
/ ]5 P; C  C8 N( a1 @' T5 |STR R0,[R1] ;200+ @/ s1 C* }  t1 {8 x4 G6 ~
ENDIF ;201' n; u7 Y* n- T* l
IMPORT __main ;2028 \! V- Y7 H+ m. C; y6 w6 l7 a
LDR R0, =__main ;203) L' I5 p. j6 M: [& F; [
BX R0 ;204* X* v+ e2 ]$ n& t' A$ }
ENDP ;205$ N* f2 z+ Q: \
ALIGN ;206. R) `  I- y) \3 W; x1 g
IF : DEF : __MICROLIB ;2076 C: N1 T( t4 A  Y, p6 C) u
EXPORT __initial_sp ;208
8 `' m9 |/ s4 I2 ~EXPORT __heap_base ;209
3 s) |  e3 Q, u3 E0 EEXPORT __heap_limit ;210
* m# I: {0 C7 g- u, oELSE ;211
, p- g5 T% @! N$ X8 tIMPORT __use_two_region_memory ;212
0 Z9 l$ M& B/ y  ~0 z! cEXPORT __user_initial_stackheap ;2132 {2 M8 i. @; J; v, I7 i; n
__user_initial_stackheap ;214& [# m; n$ }8 i
LDR R0, = Heap_Mem ;215
2 W2 J8 ^, Y0 }; x7 Y# dLDR R1, = (Stack_Mem + Stack_Size) ;216
8 @) K4 U3 z* ^" D; nLDR R2, = (Heap_Mem + Heap_Size) ;2174 @! @$ Y, y; l! j* z
LDR R3, = Stack_Mem ;218
2 j0 `& C: v: n4 X. {: n0 i  [BX LR ;219
: h0 y0 N  V7 E5 }3 p0 a  \6 `1 r) n7 MALIGN ;220
% Z$ O1 n( l! M, Y& k5 aENDIF ;221$ B) B! W1 f/ j  x  F/ [
END ;222
- I5 ]. @! v; @ENDIF ;223
* P; P5 i* T) e' K/ X( K8 \END ;224

  o1 _, [& a( \# L: n3 W如程序清单一,STM32的启动代码一共224行,使用了汇编语言编写,这其中的主要原因下文将会给出交代。现在从第一行开始分析:    ? 第1行:定义是否使用外部SRAM,为1则使用,为0则表示不使用。此语行若用C语言表达则等价于:. ?; l: h2 W9 W, G' h0 W( O6 ?% a: i
        #define DATA_IN_ExtSRAM 00 T) W  _2 L0 p

  H4 z& E# u6 s$ R7 ?7 c3 H    ?
第2行:定义栈空间大小为0x00000400个字节,即1Kbyte。此语行亦等价于:# x3 J0 n1 _0 I2 `
        #define Stack_Size 0x00000400
( ^9 v! P* h6 m( N" M' N  e3 E2 t8 x; @* E6 @* O+ @

) M# W2 ?  h, h' T3 A    ? 第3行:伪指令AREA,表示
# D( Z+ N) W, o& p$ P1 l2 E
0 ^& e, z9 x  N3 ^: g
. M/ I: J0 y& N3 t' D3 E0 K5 r9 L9 q
    ? 第4行:开辟一段大小为Stack_Size的内存空间作为栈。
. U. A) z7 [+ Z, m5 d/ Y& l
+ ?2 ]& X  b- n8 ^' r3 v

% y- v7 n9 r" A4 @- B7 G$ X    ? 第5行:标号__initial_sp,表示栈空间顶地址。) c9 V( y+ s+ K1 y4 ?

. j# I! }2 o# L, U; R& h
$ `+ a3 J* n3 ]
    ? 第6行:定义堆空间大小为0x00000400个字节,也为1Kbyte。9 z/ F/ O# R( D% t5 t6 h

7 v  j, V3 ^  [6 ]

' {% J7 c8 M5 ^    ? 第7行:伪指令AREA,表示
8 ^3 ]  d3 h: _/ {, v1 K- `3 a1 M9 ?5 U. I' O

; p/ w( A! i4 n7 @    ? 第8行:标号__heap_base,表示堆空间起始地址。# l& W; i& R0 x8 i" K

3 J+ {0 b( R* H" W3 v' X, F4 s, z

# j- ~9 E1 v( b$ C* e  O3 ~1 H  `    ? 第9行:开辟一段大小为Heap_Size的内存空间作为堆。
2 i8 f0 P  g0 q: E) z3 s1 E$ H" Q( }! N7 }! R
$ m- f8 T" U. h6 F5 a8 l1 i+ a; u8 a
    ? 第10行:标号__heap_limit,表示堆空间结束地址。! q* G7 v4 X$ }0 {7 G
   
# k) z" V, d9 v& G, Z/ [
    ? 第11行:告诉编译器使用THUMB指令集。+ ~5 g7 ~4 |* F* d% |

; `. K$ m  F" y! _

  V! D8 s0 t/ I  i9 Z8 {9 v    ? 第12行:告诉编译器以8字节对齐。* w  f4 {: g. c
   
8 e! ?$ O. l2 g: U) O
    ? 第13—81行:IMPORT指令,指示后续符号是在外部文件定义的(类似C语言中的全局变量声明),而下文可能会使用到这些符号。
6 b0 \8 G, G7 s6 N: }* B; p* D2 T* l4 G  S. Q1 K9 D

" [/ Q% [* x3 s7 T    ? 第82行:定义只读数据段,实际上是在CODE区(假设STM32从FLASH启动,则此中断向量表起始地址即为0x8000000)
# A; E+ u6 W5 j7 E( E  y
0 d" x  s0 L  ?
+ [/ S8 `0 ~$ B$ m+ E% ~9 g5 L$ i
    ? 第83行:将标号__Vectors声明为全局标号,这样外部文件就可以使用这个标号。2 z& f6 M9 |7 ]2 W2 C% s" g- j

- e" W# Y- m1 g
/ a1 a" Z0 U4 a  Y" \
    ? 第84行:标号__Vectors,表示中断向量表入口地址。
0 t1 o9 L* T7 T3 L, T6 G6 s' D
7 w0 v+ H5 h$ k& Q* I, I! s

( r' {2 V2 r4 k4 r, u6 M3 _    ? 第85—160行:建立中断向量表。
, z  m4 o6 D# t7 l% v0 x  o! Y  _, n- [4 p: G0 X# U

! @! u$ `) w  a$ q9 m: U    ? 第161行:# Q2 ~7 O" e" Z5 W0 U

) q0 P/ u+ B' H* e. R

' ^) k/ g4 X) ?7 P    ? 第162行:复位中断服务程序,PROC…ENDP结构表示程序的开始和结束。
0 K1 m) p  W  k0 Y% \" D# @
4 Y+ K9 E# N2 n3 n( P$ T; J    ?
第163行:声明复位中断向量Reset_Handler为全局属性,这样外部文件就可以调用此复位中断服务。
8 a" ~( r4 I$ a- l) x, T' X8 @3 l* H& J$ i' D7 ?
" j& k" \. I" s0 f: M
    ? 第164行:IF…ENDIF为预编译结构,判断是否使用外部SRAM,在第1行中已定义为“不使用”。% ~( O# P% p9 K' [9 U
    ! c, W' k' w( m* F" G+ S
    ? 第165—201行:此部分代码的作用是设置FSMC总线以支持SRAM,因不使用外部SRAM因此此部分代码不会被编译。
9 l. E  W. v: t( P% T* B& s% _
+ f+ F8 _- J5 A2 ~; g- f9 f. p" }; ]
, ^9 I' T; m$ i5 s
    ? 第202行:声明__main标号。$ Z; l2 ]+ u# z( P
1 g' Y# W! G4 B1 f9 F
# w9 C7 c/ e; m$ G
    ? 第203—204行:跳转__main地址执行。
/ J) D5 [1 @& p" H) w- i$ u+ h! v3 b) `# V+ D0 N) k

- o/ G3 L& j$ d0 y    ? 第207行:IF…ELSE…ENDIF结构,判断是否使用DEF:__MICROLIB(此处为不使用)。, f; R( O( v9 ]6 J: ^4 u& j
8 Z! Q5 M9 H* o; X- {+ W
5 d0 s: V, j. ?
    ? 第208—210行:若使用DEF:__MICROLIB,则将__initial_sp,__heap_base,__heap_limit亦即栈顶地址,堆始末地址赋予全局属性,使外部程序可以使用。
" Z( I6 f+ P+ K5 D0 H! e+ y# o4 x1 @/ A5 u- z  x- `
( _4 V" g6 R. [. z& B9 S5 b
    ? 第212行:定义全局标号__use_two_region_memory。: I0 L4 x, m/ _

+ d- H5 O: [3 J5 ^* ]
9 O; F$ N, Q9 Q1 n/ F
    ? 第213行:声明全局标号__user_initial_stackheap,这样外程序也可调用此标号。: b% R0 r$ G7 h+ Q" H5 J
3 H5 v' x( O, s9 R5 V

& L& f/ F3 _+ x- n2 H3 ~    ? 第214行:标号__user_initial_stackheap,表示用户堆栈初始化程序入口。
3 m8 W2 L  O7 e4 a! P6 S: m
) j  Q6 u; [8 F
" |9 T) [  E5 |+ D
    ? 第215—218行:分别保存栈顶指针和栈大小,堆始地址和堆大小至R0,R1,R2,R3寄存器。1 j, s/ c" \$ {6 ]" M+ }% ^1 {
/ Y+ d" e( y* I& n

/ P* W/ {  O4 I& d2 ?9 t$ I! X    ? 第224行:程序完毕。+ w$ |) R6 [4 _- V( Z

2 v" K; H( X1 ?, G3 B$ ?- g# H, U
以上便是STM32的启动代码的完整解析,接下来对几个小地方做解释:
# I! K! t1 {8 ~1
、 AREA指令:伪指令,用于定义代码段或数据段,后跟属性标号。
3 \1 ~- D% ?* @# l& w& ?     其中比较重要的一个标号为“READONLY”或者“READWRITE”,其中“READONLY”表示该段为只读属性,联系到STM32的内部存储介质,可知具有只读属性的段保存于FLASH区,即0x8000000地址后。而“READONLY”表示该段为“可读写”属性,可知“可读写”段保存于SRAM区,即0x2000000地址后。由此可以从第3、7行代码知道,堆栈段位于SRAM空间。
9 M  B. ^4 U7 s2 O8 ~9 Q3 A& S  ]% K
6 Z# |; m1 T$ t7 U+ T
    从第82行可知,中断向量表放置与FLASH区,而这也是整片启动代码中最先被放进FLASH区的数据。因此可以得到一条重要的信息:0x8000000地址存放的是栈顶地址__initial_sp,0x8000004地址存放的是复位中断向量Reset_Handler(STM32使用32位总线,因此存储空间为4字节对齐)。
) @3 X9 T2 z0 a' l, C4 s( ~3 {( q: u! G2 r
3 v2 ~, x% {" x. L  D4 \
2、 DCD指令:作用是开辟一段空间,其意义等价于C语言中的地址符“&”。因此从第84行开始建立的中断向量表则类似于使用C语言定义了一个指针数组,其每一个成员都是一个函数指针,分别指向各个中断服务函数。+ Y- V7 I* }* Z: M- I# T' }
. r0 l! V5 w! e+ t6 D
3
、标号:前文多处使用了“标号”一词。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。1 j+ n7 W! c: o4 o" n! d; x9 N

' e4 z+ F  B- u, D( q' B  d
, r5 K. k  ~. d" n1 M1 V
4、第202行中的__main标号并不表示C程序中的main函数入口地址,因此第204行也并不是跳转至main函数开始执行C程序。__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(对于程序清单一来说则是跳转__user_initial_stackheap标号进行初始化堆栈的),并初始化映像文件,最后跳转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++标准实时库所规定的——并且不能更改,因为C/C++标准实时库并不对外界开发源代码。因此,实际上在用户可见的前提下,程序在第204行后就跳转至.c文件中的main函数,开始执行C程序了。
' L* g/ G3 O& n: s  L* W( \: I
, B' F' D* @8 V. S
2 s+ d7 F8 D3 S( w. [5 M( T& h
至此可以总结一下STM32的启动文件和启动过程。首先对栈和堆的大小进行定义,并在代码区的起始处建立中断向量表,其第一个表项是栈顶地址,第二个表项是复位中断服务入口地址。然后在复位中断服务程序中跳转¬¬C/C++标准实时库的__main函数,完成用户堆栈等的初始化后,跳转.c文件中的main函数开始执行C程序。假设STM32被设置为从内部FLASH启动(这也是最常见的一种情况),中断向量表起始地位为0x8000000,则栈顶地址存放于0x8000000处,而复位中断服务入口地址存放于0x8000004处。当STM32遇到复位信号后,则从0x80000004处取出复位中断服务入口地址,继而执行复位中断服务程序,然后跳转__main函数,最后进入mian函数,来到C的世界。# j& o2 s7 f" n
: X4 W6 |2 `% q! I$ Z& U9 n  _3 V
9 }5 _; Z4 |1 B7 `
$ ~: \5 a% @  K" i3 P

$ Q. k( k5 }. S. i/ |9 G$ Y. ]
; }% S3 D+ q+ v; A+ u& u
赞 收藏 1 评论0 发布时间:2017-12-25 15:19

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