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【经验分享】STM32单片机的启动过程

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STMCU小助手 发布时间:2022-3-12 22:23
STM32三种启动模式    下好程序后,重启芯片时,SYSCLK的第4个上升沿,BOOT引脚的值将被锁存,这就是所谓的启动过程。   
( ?& a) ]: u* a, L5 L3 F9 ]: |+ `STM32上电或者复位后,代码区始终从0x00000000开始,其实就是将存储空间的地址映射到0x00000000中。三种启动模式如下:
  • 从主闪存存储器启动,将主Flash地址0x08000000映射到0x00000000,这样代码启动之后就相当于从0x08000000开始。主闪存存储器是STM32内置的Flash,作为芯片内置的Flash,是正常的工作模式。一般我们使用JTAG或者SWD模式下载程序时,就是下载到这个里面,重启后也直接从这启动程序。
  • 从系统存储器启动。首先控制BOOT0、BOOT1管脚,复位后,STM32与上述两种方式类似,从系统存储器地址0x1FFF F000开始执行代码。系统存储器是芯片内部一块特定的区域,芯片出厂时在这个区域预置了一段Bootloader,就是通常说的ISP程序。这个区域的内容在芯片出厂后没有人能够修改或擦除,即它是一个ROM区。启动的程序功能由厂家设置。系统存储器存储的其实就是STM32自带的bootloader代码。
  • 从内置SRAM启动,将SRAM地址0x20000000映射到0x00000000,这样代码启动之后就相当于从0x20000000开始。内置SRAM,也就是STM32的内存,既然是SRAM,自然也就没有程序存储的能力了,这个模式一般用于程序调试。假如我只修改了代码中一个小小的地方,然后就需要重新擦除整个Flash,比较的费时,可以考虑从这个模式启动代码,用于快速的程序调试,等程序调试完成后,在将程序下载到SRAM中。
    7 m7 {9 b4 s; n, X

    - d2 F+ r! `- i5 b. e( s
    用户可以通过设置BOOT1和BOOT0引脚的状态,来选择在复位后的启动模式。STM32三种启动模式对应的存储介质均是芯片内置的,如下图:
& K* l- P( ]# A5 P4 L( ~
) P- \" }8 S; R2 H" ^2 v

& C' U) x! K1 e6 M7 j9 D: h5 L3 Y4 q `9SB88`0R[O`MU(UC4}E]0I.png 6 J5 k" {/ x( _
  ?* }8 T. e. \0 d; D9 v

' \/ u* p2 M: R% g串口下载程序原理    4 T$ T/ t3 \2 n" m
从系统存储器启动,这种模式启动的程序功能是由厂家设置的。一般来说,这种启动方式用的比较少。系统存储器是芯片内部一块特定的区域,STM32在出厂时,由ST在这个区域内部预置了一段BootLoader,也就是我们常说的ISP程序,这是一块ROM,出厂后无法修改。   
9 y; L6 l7 l% m: L' e% v; d一般来说,我们选用这种启动模式时,是为了从串口下载程序,因为在厂家提供的BootLoader中,提供了串口下载程序的固件,可以通过这个BootLoader将程序下载到系统的Flash中。  
. B0 z& b4 |  a$ B, J7 b/ F! L" q7 |0 Z这个下载方式需要以下步骤:
. f5 ^$ ]4 Z8 X
  • 将BOOT0设置为1,BOOT1设置为0,然后按下复位键,这样才能从系统存储器启动BootLoader;
  • 在BootLoader的帮助下,通过串口下载程序到Flash中;
  • 程序下载完成后,又有需要将BOOT0设置为GND,手动复位,这样,STM32才可以从Flash中启动。
    " `- L2 d" P7 r3 i/ n5 Y& }6 E

% X8 ?' ~7 _: v/ K

# A) u- h( ~& Z/ q: i从汇编代码分析STM32启动过程
   
& Q& {; C7 i4 X* |
STM32的启动文件与编译器有关,不同编译器,它的启动文件不同。虽然启动文件(汇编)代码各有不同,但它们原理类似,都属于汇编程序。拿基于MDK-ARM的启动文件来举例,说一下要点内容。在基于MDK的启动文件开始,有一段汇编代码是分配堆栈大小的。
& ]% t) |' l# _5 [
: R3 S: l" J: e! L9 v! f* p

; a7 X/ E5 D2 T7 ^0 o% |' H( B Q7]@R4[9TQ5R2~IO)WF7(O7.png 2 B% B! U0 M3 e

; u" L! h/ S0 I

; l8 z( A4 H) U% Z9 e0 @$ {$ y这里重点知道堆栈数值大小就行。还有一段AREA(区域),表示分配一段堆栈数据段。可以使用STM32CubeMX对上面的数值大小进行配置:( |* i% T% X1 _3 Z/ s) }" x

$ A9 G' v1 B7 @' y
% j0 U8 {) X% w% r6 M- M
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6 l+ W; ]+ m7 f" Y
2 f4 \' {! E; D
6 N( x9 T5 [* Y* j1 F) `$ [! F0 v
在IAR中,是通过工程配置堆栈大小:
6 e: Q+ k1 v. }( [2 c5 H! k' f7 \7 {3 e& b
$ a1 r% l4 v9 H% V3 A
L[5$Z9Z0DC`V_`~KXVFDU}D.png
( r+ H. T0 v+ ^. |. s6 U. H看下面的汇编代码,程序上电之后,是跳到Reset_Handler这个位置。+ h! a: |5 a) A, R
7 V% C0 E6 X5 d

1 S, f) S) _8 s7 y4 } 7UV43U[)43I36SN}]5_LIWD.png
8 r6 }0 }- L+ o' y$ J! B, f: |( o9 G; i
5 C  ~, k$ A" N. i: ?8 E
知道代码是从Reset_Handler开始执行,再来看如下Reset_Handler汇编代码。在启动的时候,执行了SystemInit这个函数。
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$ w+ [/ L/ ?, ?, @  z& D 072U}K0EKFAGV9HJBC}(XVU.png 9 I7 \3 E: N/ ^
' ?9 O  S/ Z. s' z$ t( h9 L

- U8 w9 v( v4 I" ~+ l, ~+ p3 Q执行完SystemInit函数,初始化了系统时钟,之后跳转到main函数执行。  E; _5 @# d$ n3 q; ], O1 ~
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