STM32H7的启动过程分析
启动文件
$ d6 V- D& L  U; ~8 K) D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。
% D" E! ^/ P7 q, @' K( ?  t8 I6 g: |设置中断向量表。
4 W* d2 V" b; j. C配置系统时钟。
) s2 h6 ]' j+ Y' z. |- t9 [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。
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。
" [0 g3 _" _, F3 \堆栈指针
4 Q1 N5 A; Z8 f4 h& ~$ p& }. N通用寄存器组
' W: c2 k& L0 U3 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。
0 v/ ^: S# w1 M* |0 b+ V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。
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：
. x. b6 p" k) p大多数情况下的应用，只需使用指针 MSP，而 PSP 多用于 RTOS 中。
R13 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。
3 N- Y; C" x" ]+ o' N2 ^- j& u5 I2 W! H
Cortex-M7/M4/M3 向下生长的满栈
PUSH 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
) \7 q2 y" j) v9 R0 n: u: K6 d
分析启动过程
: `; c6 M9 H* {* S; M, y3 o% g( 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)。
4 J# W; P* ]0 s& @0 Q% @将 0x08000004 位置存放的向量地址装入 PC 程序计数器。
CPU 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
2 n% b( ], ~+ h  i3 ?% {, K设置堆栈指针 SP = __initial_sp
设置 PC 指针 = Reset_Handler
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
①、开辟栈（stack）空间，用于局部变量、函数调用、函数的参数等

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
   9 a: N7 S+ l) _5 K, i
2. Stack_Size      EQU     0x00001000   
   * k# y' \: J& e" J1 u' O3 L+ `
3. 
   0 c7 U8 j8 n8 o) c
4. /*
   
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。
   & y5 k4 ~8 g6 r7 a! N( e
6. STACK ：表示这个段的名字，可以任意命名。
   / \2 ~; z5 v9 v& H7 e8 C! e5 W
7. NOINIT：表示此数据段不需要填入初始数据。
   
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)。
   
10. */
    # Y- ~1 P$ @$ ^+ l# y) z1 w
11.                 AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
    ; X/ q' G- |9 \
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
    7 h7 T1 [9 M2 F) e. s# S% c$ S2 _
15. 
    
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。
    $ w/ a9 }! B5 ~% [3 A0 V% c3 J) I
18. */
    ; Y, r5 f: c4 j( e0 m
19. __initial_sp

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# }4 z) Y; T0 w7 Q- Z# X  d) E+ F①、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
分配的变量空间是在堆上

1. //定义堆空间大小
   , a3 n7 ^. D! K3 ?$ J4 @  C3 D
2. Heap_Size       EQU     0x0000800
   
3. 
   8 j/ H' x- C2 ]6 T& q1 g
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
   . }" ?4 j% V# m8 ?; G
5.                 AREA    HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
   7 r# }# g' u8 U+ u
6. 
   5 f5 D1 J: d7 J1 C0 p2 Q
7. //__heap_base 表示堆的开始地址。
   
8. __heap_base
   
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
    6 a# i5 `8 F, j
12. 
    
13. __heap_limit 表示堆的结束地址
    4 ~$ a, }( G4 H
14. __heap_limit

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③、生成属性设置、定义RESET代码段
, Z& M* J4 k- w" P2 k
$ U  N0 g' N1 S: |8 j

1. //PRESERVE8 指定当前文件保持堆栈八字节对齐。
   # o' A8 I4 d4 K* z( |
2.                 PRESERVE8
   
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
   
5.                 THUMB
   
6. 
   ) E, F" O3 B9 p, }7 i$ o2 K
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。
   
8. ; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset
   0 ?9 _5 x& P5 i3 k) I6 r  U/ L  J
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。
    * _6 V+ R. k$ g; U/ L2 s
12.                 EXPORT  __Vectors
    ) D; x0 {# P0 `/ w1 a9 [
13.                 EXPORT  __Vectors_End
    % ^0 I! ?! D0 [$ e: H' g
14.                 EXPORT  __Vectors_Size

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④、中断向量变定义

/ _+ K6 X  S' r+ K1 E

1. __Vectors       DCD     __initial_sp                      ; Top of Stack
   1 ^, h0 N4 E0 G6 a; r& K
2.                 DCD     Reset_Handler                     ; Reset Handler
   
3.                 DCD     NMI_Handler                       ; NMI Handler
   
4.                 DCD     HardFault_Handler                 ; Hard Fault Handler
   
5. /*  省略部分代码 */                              
   $ v5 e5 j- M7 y0 j( D+ M
6.                 DCD     0                                 ; Reserved                                    
   
7.                 DCD     WAKEUP_PIN_IRQHandler             ; Interrupt for all 6 wake-up pins
   9 v0 t7 A* d8 U% I/ q
8. 
   
9. 
   3 v( k2 U# z. s% \% o/ c
10. __Vectors_End
    
11. 
    ! H" N9 a5 i  [& D+ D/ b. c1 r
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：
) T% g% i7 M3 k1 B2 f0 v

1 u# Z( C9 @, U8 e6 _" i7 @
DCD 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

7 s0 U% V# i2 n  I) ^6 |⑤、代码段定义、Reset_Handler过程处理
8 p4 b! l0 e. ?" K5 u# A. x- C
9 e( r% @7 c! E3 P! ]: R

1.                 AREA    |.text|, CODE, READONLY
   
2. 
   % \) ~2 Q: Q9 B3 k6 d/ [4 Q
3. ; Reset handler
   
4. Reset_Handler    PROC
   
5.                  EXPORT  Reset_Handler                    [WEAK]
   
6.         IMPORT  SystemInit
   8 u/ r& P. ~+ [; w) U% v
7.         IMPORT  __main
   , ]5 Q7 x1 v& ?7 z3 B+ Q5 m" H
8. 
   ; F$ {0 j* G' p7 n# ~- b
9.                  LDR     R0, =SystemInit
   ) ]. @( U) M0 q5 x! r  \
10.                  BLX     R0
    ; I' O; J* B8 d) j4 Y
11.                  LDR     R0, =__main
    + x4 A1 A- n- r! Y( Q3 E
12.                  BX      R0
    / N* L4 f, r1 i& G
13.                  ENDP

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8 d6 q4 @. |: @, B1 p! M1 bAREA 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。
IMPORT：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。
SystemInit 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。
__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。
) T/ I7 ?+ ^7 k
⑥、缺省中断服务函数定义

1. ; Dummy Exception Handlers (infinite loops which can be modified)
   ; \! \* n: Z3 r0 L, _
2. 
   & j  ]6 K% Z9 l- F6 z+ ~
3. NMI_Handler     PROC
   
4.                 EXPORT  NMI_Handler                      [WEAK]
   , K7 A$ k3 E2 V' R7 j( |- A6 q
5.                 B       .      //死循环
   
6.                 ENDP
   / U4 M5 o0 H7 Q- C$ X& V# |4 S/ [
7. ...省略
   ; A$ X. J# B3 t; }* f
8.                 EXPORT  PendSV_Handler                    [WEAK]
   , c; a. P+ {' n
9.                 B       .
   
10.                 ENDP
    
11. SysTick_Handler PROC
    " @' f4 F% w1 M' k; l
12.                 EXPORT  SysTick_Handler                   [WEAK]
    
13.                 B       .
    8 L4 k- l7 D3 I! d) N
14.                 ENDP                                    
    + S/ c* `7 b2 q. y( J1 U
15. 
    
16. Default_Handler PROC                                      
    
17. 
    
18.                 EXPORT  WWDG_IRQHandler                   [WEAK]                                       
    
19.                 EXPORT  PVD_AVD_IRQHandler                [WEAK]                        
    ' }. s" q  U+ z: F. Z
20. ...省略                                                                                 
    ' w2 M1 a" ^+ h& W/ ^6 J
21.                 EXPORT  WAKEUP_PIN_IRQHandler             [WEAK]
    8 q( |: P3 j  D8 K8 \2 y
22. 
    
23. 
    . s3 |2 l! t) ]: t& K
24. WWDG_IRQHandler                                                         
    8 O. Y5 A& z+ b; {+ a: E- W$ F6 L
25. ...省略     
    ( O! m$ R/ a2 a  j& `
26. WAKEUP_PIN_IRQHandler
    " x8 {0 @1 R6 g5 A( a
27. 
    % M) H" Y8 Y9 W! X3 R, N
28.                 B       .
    0 C; ~. G1 y. J
29. 
    
30.                 ENDP
    # D0 R- h( X5 I/ O6 ~# B3 y* i
31. 
    : R* p; \/ Y( P/ I& h6 Z/ t
32.                 ALIGN

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$ K" A' ]! n3 \% L, |4 B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。

⑦、堆和栈的初始化

1. ;*******************************************************************************
   7 I/ o1 I/ G* H! i( l6 M
2. ; User Stack and Heap initialization
   
3. ;*******************************************************************************
   % Z- `% R+ L1 x  [/ P
4. //假如定义了MICROLIB，这里类似于if...else...
   
5.                  IF      :DEF:__MICROLIB
   
6. 
   
7.                  EXPORT  __initial_sp
   
8.                  EXPORT  __heap_base
   
9.                  EXPORT  __heap_limit
   ! `- q& A  W* a" F7 b
10. 
    . A0 W; J7 U" G) H  R# t1 W: b
11.                  ELSE
    ' E# A- Z  O; V. p- K
12. 
    ) _8 M) D/ ], G( M
13.                  IMPORT  __use_two_region_memory
    * @$ w$ @+ W. r9 T5 q3 c
14.                  EXPORT  __user_initial_stackheap
    
15. 
    " C, M4 r; I7 e" W
16. //__user_initial_stackheap 将由__main 函数进行调用。                 
    / Q7 M" W2 o# \
17. __user_initial_stackheap
    7 Z4 v0 b& U- Y! x) d
18. 
    0 `3 d& p$ z, w3 q2 N4 P
19.                  LDR     R0, =  Heap_Mem
    - v* O+ M8 }: Z# T. H& S5 _2 |. v
20.                  LDR     R1, =(Stack_Mem + Stack_Size)
    # T% y  L6 c+ s+ b* X6 [' n
21.                  LDR     R2, = (Heap_Mem +  Heap_Size)
    
22.                  LDR     R3, = Stack_Mem
    5 @7 s! J! H7 _) u+ {; E
23.                  BX      LR
    - q+ ^1 r. b! y/ G4 }  S
24. 
    
25.                  ALIGN
    
26. 
    , }: G, k) o# L; ]- a
27.                  ENDIF
    
28. 
    
29.                  END

复制代码

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)]
" f/ R1 g* G$ B$ }4 ~$ Q% JBOOT_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：

( k7 |. M' Z8 U, {0 B所有 Flash 地址空间。
' q6 _5 X; L, I, h% J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：
# c9 q: o1 `7 W0 a9 ~! @' }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。
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


1 l9 |$ J4 y- B) _5 V# U, e
1 Z; K5 ~, D* X# r5 A* J7 |