STM32H7的启动过程分析
" N5 Q3 G/ F- Z2 ]+ B; x! p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。
$ Q, Z4 Y7 l% \: A+ z# V. N2 c! \0 T设置 PC 指针 = Reset_Handler。
设置中断向量表。
配置系统时钟。
配置外部 SRAM/SDRAM 用于程序变量等数据存储（这是可选的）。
: {0 P8 f0 H/ |7 x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。
堆栈指针
1 h& U: r8 Z( C0 @" G通用寄存器组
Cortex – 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。
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。
5 g* d% \" f+ s  X- u2 ^) AR13 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
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
6 T" N" U+ p( S+ Y) z* x
分析启动过程
% b+ Q9 L- X- U7 A  K! ?7 q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）

  p3 }+ b# P( a; r% Y将 0x08000000 位置存放的堆栈栈顶地址存放到 SP 中(MSP)。
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
9 i4 j" h/ U+ F) x5 q1 w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。
% b  ?7 n: r7 X1 U* e
8 R9 L- K# m" C/ c; Y8 i代码分析
4 ]1 A; g, Q- t8 T①、开辟栈（stack）空间，用于局部变量、函数调用、函数的参数等

% R+ p% |: L2 c# H- X9 h6 q7 T

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
   0 Y) O6 p8 c. q$ ^
2. Stack_Size      EQU     0x00001000   
   
3. 
   2 t, z( Q% }% k, p2 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。
   & f) A9 X; z4 Q. D( j. L  ^. q  }/ ~1 \
6. STACK ：表示这个段的名字，可以任意命名。
   * c2 [1 O  y0 F: u/ H# y; e
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. */
    # G" s# }+ k, B7 F/ f: {6 i
11.                 AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
    
12. 
    7 W. S8 y3 k# |+ s
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。
    / I1 f7 N; J) ]5 P6 F" n* j
14. Stack_Mem       SPACE   Stack_Size
    
15. 
    % c, X( ]  X- y; L
16. /*
    * s, B: s. p: x5 K" D
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。
    ' }3 S6 m% `' T4 e' x7 X
18. */
    $ C$ y0 Q6 H. t- b. |) L
19. __initial_sp

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①、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
- C) F, O4 [- @分配的变量空间是在堆上

8 |+ B! [+ E* M) P9 d0 A  b" Z

1. //定义堆空间大小
   6 e1 ?! t. U) M: ^2 f8 E
2. Heap_Size       EQU     0x0000800
   
3. 
   ) ]3 j0 U! ]# `( p! b9 p" E6 e. [
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
   # C& |  f/ U, F1 V
5.                 AREA    HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
   
6. 
   9 U0 G" u. v; e( `
7. //__heap_base 表示堆的开始地址。
   
8. __heap_base
   8 [; A# x6 s9 x1 z5 {
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。
    : Y& s. \2 W9 K) f8 E
11. Heap_Mem        SPACE   Heap_Size
    ' C# _1 L6 j# s. b
12. 
    9 y9 P* V9 l6 A( L
13. __heap_limit 表示堆的结束地址
    
14. __heap_limit

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③、生成属性设置、定义RESET代码段

1. //PRESERVE8 指定当前文件保持堆栈八字节对齐。
   3 B, p, p! J1 H& ]( W
2.                 PRESERVE8
   
3. 
   ) d# V( w4 ^& Q2 V' @
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. 
   
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
   : J: k. D9 g% ?4 I1 U
9.                 AREA    RESET, DATA, READONLY
   
10. 
    6 S; X+ G: m; H2 U, p2 q
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。
    2 f' Z+ Z  I- O/ N
12.                 EXPORT  __Vectors
      D% J" t/ X/ a" _: x8 r" L
13.                 EXPORT  __Vectors_End
    4 b" |6 H2 I1 q; L1 n% P) _
14.                 EXPORT  __Vectors_Size

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④、中断向量变定义

4 L5 \0 l7 {5 q/ \7 w+ k

1. __Vectors       DCD     __initial_sp                      ; Top of Stack
   
2.                 DCD     Reset_Handler                     ; Reset Handler
   
3.                 DCD     NMI_Handler                       ; NMI Handler
   + \- |) u& B& \$ |
4.                 DCD     HardFault_Handler                 ; Hard Fault Handler
   & D( x5 T  }; ]' e
5. /*  省略部分代码 */                              
   
6.                 DCD     0                                 ; Reserved                                    
   
7.                 DCD     WAKEUP_PIN_IRQHandler             ; Interrupt for all 6 wake-up pins
   % E. k( o0 r$ y  [- l  I" O
8. 
   % P+ `8 p5 F( V. A- U) V
9. 
   
10. __Vectors_End
    
11. 
    
12. //定义向量表大小
    # k$ \- N# t. e% g8 C
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 d8 k3 l$ ~5 D. \" D0 k
; `" I4 N, X3 ]& {, R: ^

: z% r- J2 t. S: {0 i1 r: Q4 aDCD 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

, Q8 }. M+ r) H3 n& j" W⑤、代码段定义、Reset_Handler过程处理

1.                 AREA    |.text|, CODE, READONLY
   
2. 
   
3. ; Reset handler
   
4. Reset_Handler    PROC
   % ]) E) K7 }; ], a2 ?
5.                  EXPORT  Reset_Handler                    [WEAK]
   ! h% m: z( L6 ~3 @$ N
6.         IMPORT  SystemInit
   
7.         IMPORT  __main
   
8. 
   " L3 p7 v% U( }7 e" C
9.                  LDR     R0, =SystemInit
   4 v, }. W5 h- T3 `7 _
10.                  BLX     R0
    
11.                  LDR     R0, =__main
    # K6 Y% h4 n: q* }3 k! x- C' Z8 }
12.                  BX      R0
    9 Z* N" x/ |1 Y/ B" ^
13.                  ENDP

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" R4 o" y# l0 pAREA 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。
. ~6 `" r; h5 DWEAK 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。
8 ]. O& K0 E9 s4 u5 ]5 F__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。

⑥、缺省中断服务函数定义

1. ; Dummy Exception Handlers (infinite loops which can be modified)
   1 ^/ T7 J# |( O- T
2. 
   
3. NMI_Handler     PROC
   * X3 o+ c9 P( ^! T/ Z# v
4.                 EXPORT  NMI_Handler                      [WEAK]
   
5.                 B       .      //死循环
   
6.                 ENDP
   1 i' x7 f" A  j0 g
7. ...省略
   
8.                 EXPORT  PendSV_Handler                    [WEAK]
   
9.                 B       .
   
10.                 ENDP
    $ x- C! X/ L5 c9 I/ \; |+ O# w6 `. u
11. SysTick_Handler PROC
    
12.                 EXPORT  SysTick_Handler                   [WEAK]
    
13.                 B       .
    
14.                 ENDP                                    
    7 o: {1 T& X4 j; s5 r9 W
15. 
    4 R  g# N7 q. ?6 V5 {5 H  |
16. Default_Handler PROC                                      
    $ r  u4 k  G6 ~# \, b3 i
17. 
    3 B) c6 p0 n( O3 v
18.                 EXPORT  WWDG_IRQHandler                   [WEAK]                                       
    
19.                 EXPORT  PVD_AVD_IRQHandler                [WEAK]                        
    8 N8 _, a  E! l
20. ...省略                                                                                 
    # }! d- U+ t( f4 u& h
21.                 EXPORT  WAKEUP_PIN_IRQHandler             [WEAK]
    
22. 
    
23. 
    
24. WWDG_IRQHandler                                                         
    
25. ...省略     
    1 v; e7 F; G2 }8 e+ t. Y
26. WAKEUP_PIN_IRQHandler
    / q2 U3 t/ y+ o  c- v, ~
27. 
    
28.                 B       .
    
29. 
    " Z9 y  h+ |$ K, I7 ~
30.                 ENDP
    5 s, X- M6 ^( M. {+ Y1 B% d
31. 
    / Q0 ~+ g8 D# t  G/ m
32.                 ALIGN

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! _9 [, H% A+ ]* j$ I* P1 \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  s, d5 p1 e1 X! |8 Z
⑦、堆和栈的初始化
; [  Y& m3 j7 |  q0 t: q
! x: b4 y+ a) e# m. V9 P. |; a6 |

1. ;*******************************************************************************
   - h6 v, w+ b: [0 ^1 f" o
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
   3 _1 t8 k# V4 \4 v) z9 q
6. 
   5 _4 A$ k# P) H- @3 f$ h1 l9 F3 ]
7.                  EXPORT  __initial_sp
     Z1 P, K) E& R# {; J
8.                  EXPORT  __heap_base
   
9.                  EXPORT  __heap_limit
   
10. 
    
11.                  ELSE
    ! ~, V2 h3 {5 p
12. 
    
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。                 
    
17. __user_initial_stackheap
    . s( a1 ^: x+ u* [; ^0 ?3 o& t
18. 
    
19.                  LDR     R0, =  Heap_Mem
    ' t: z3 I+ z! L" M8 C
20.                  LDR     R1, =(Stack_Mem + Stack_Size)
    * v9 [& {' G( Y+ Q# `9 u
21.                  LDR     R2, = (Heap_Mem +  Heap_Size)
    
22.                  LDR     R3, = Stack_Mem
    
23.                  BX      LR
    
24. 
    
25.                  ALIGN
    
26. 
    * h& B" F) _, v, ~4 x; V+ G
27.                  ENDIF
    
28. 
    3 j' `6 f& _6 |$ o& ?- x  x3 u* x
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：
9 D& b7 x! R+ c0 o6 V3 O! X  {
' _6 y5 _# q# `5 s# C% a所有 Flash 地址空间。
% p+ a& j. G$ J, P! b" D; n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。
/ o! S( k7 q/ Q: G0 y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。
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


+ z! n# a: x! A
' h# z2 s4 R* \6 h