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【经验分享】STM32系列单片机在进入main函数前都在干些什么?

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STMCU小助手 发布时间:2022-3-21 13:41
        在刚开始学习单片机的时候,一直以为程序启动后就直接进入到了main函数,但是随着学习的深入才发现,程序在进入main函数前其实还要干好多事情。现在就来分析一下,STM32系列单片机程序在进入main函数前都在干些什么?

R}CAY_WL)2P2SXEM{4@MD@K.png

       单片机上电后,程序首先跳转到地址0处,此时主堆栈指针MSP的初值也为0。然后单片机产生了复位信号,主堆栈指针加1,由于单片机内核为32位,所以地址增加一位,实际上是增加了32位,也就是增加了4个字节。此时MSP指针就指向了复位向量。而Cortex-M内核处理器的向量表可以重新定位,所以此时程序就会跳转到复位向量重新映射的地址处。

_%3]EKZKPMAOD}WXWJBQI.png
JMNH_KOQ~%[TAO`]QQPV9{W.png

          通过上面的两个图可以看到,通过复位向量的重映射后,MSP指针就会跳转到复位向量处,在STM32系列单片机中,复位向量的函数通常在启动文件startup_stm32f10x_xx.s中实现。

下来接着看一下复位函数都实现了哪些功能。

1]CWCQQKY{~GC$I5_LXV(MR.png

        可以看到复位函数首先获取到了main()函数和系统初始化函数SystemInit()的地址,然后跳转到系统初始化函数中SystemInit()中,接着就会跳转到main函数中。

  1. void SystemInit ( void )
  2. {
  3.     /* Reset the RCC clock configuration to the default reset state(for debug purpose) */
  4.     /* Set HSION bit */
  5.     RCC->CR |= ( uint32_t )0x00000001;

  6.     /* Reset SW, HPRE, PPRE1, PPRE2, ADCPRE and MCO bits */
  7. #ifndef STM32F10X_CL
  8.     RCC->CFGR &= ( uint32_t )0xF8FF0000;
  9. #else
  10.     RCC->CFGR &= ( uint32_t )0xF0FF0000;
  11. #endif /* STM32F10X_CL */

  12.     /* Reset HSEON, CSSON and PLLON bits */
  13.     RCC->CR &= ( uint32_t )0xFEF6FFFF;

  14.     /* Reset HSEBYP bit */
  15.     RCC->CR &= ( uint32_t )0xFFFBFFFF;

  16.     /* Reset PLLSRC, PLLXTPRE, PLLMUL and USBPRE/OTGFSPRE bits */
  17.     RCC->CFGR &= ( uint32_t )0xFF80FFFF;

  18. #ifdef STM32F10X_CL
  19.     /* Reset PLL2ON and PLL3ON bits */
  20.     RCC->CR &= ( uint32_t )0xEBFFFFFF;

  21.     /* Disable all interrupts and clear pending bits  */
  22.     RCC->CIR = 0x00FF0000;

  23.     /* Reset CFGR2 register */
  24.     RCC->CFGR2 = 0x00000000;
  25. #elif defined (STM32F10X_LD_VL) || defined (STM32F10X_MD_VL) || (defined STM32F10X_HD_VL)
  26.     /* Disable all interrupts and clear pending bits  */
  27.     RCC->CIR = 0x009F0000;

  28.     /* Reset CFGR2 register */
  29.     RCC->CFGR2 = 0x00000000;
  30. #else
  31.     /* Disable all interrupts and clear pending bits  */
  32.     RCC->CIR = 0x009F0000;
  33. #endif /* STM32F10X_CL */

  34. #if defined (STM32F10X_HD) || (defined STM32F10X_XL) || (defined STM32F10X_HD_VL)
  35. #ifdef DATA_IN_ExtSRAM
  36.     SystemInit_ExtMemCtl();
  37. #endif /* DATA_IN_ExtSRAM */
  38. #endif

  39.     /* Configure the System clock frequency, HCLK, PCLK2 and PCLK1 prescalers */
  40.     /* Configure the Flash Latency cycles and enable prefetch buffer */
  41.     SetSysClock();

  42. #ifdef VECT_TAB_SRAM
  43.     SCB->VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal SRAM. */
  44. #else
  45.     SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH. */
  46. #endif
  47. }
复制代码

         在系统复位函数SystemInit()中,主要是复位各个寄存器,将寄存器值设置位默认值,最后调用时钟设置函数 SetSysClock()对系统时钟进行设置。

  1. static void SetSysClock( void )
  2. {
  3. #ifdef SYSCLK_FREQ_HSE
  4.     SetSysClockToHSE();
  5. #elif defined SYSCLK_FREQ_24MHz
  6.     SetSysClockTo24();
  7. #elif defined SYSCLK_FREQ_36MHz
  8.     SetSysClockTo36();
  9. #elif defined SYSCLK_FREQ_48MHz
  10.     SetSysClockTo48();
  11. #elif defined SYSCLK_FREQ_56MHz
  12.     SetSysClockTo56();
  13. #elif defined SYSCLK_FREQ_72MHz
  14.     SetSysClockTo72();
  15. #endif

  16.     /* If none of the define above is enabled, the HSI is used as System clock
  17.        source (default after reset) */
  18. }
复制代码

系统设置函数,根据不同的晶振和单片机型号,选择相应频率的时钟进行设置。

  1. static void SetSysClockTo72( void )
  2. {
  3.     __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;

  4.     /* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration ---------------------------*/
  5.     /* Enable HSE */
  6.     RCC->CR |= ( ( uint32_t )RCC_CR_HSEON );

  7.     /* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */
  8.     do
  9.     {
  10.         HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
  11.         StartUpCounter++;
  12.     }
  13.     while( ( HSEStatus == 0 ) && ( StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT ) );

  14.     if ( ( RCC->CR & RCC_CR_HSERDY ) != RESET )
  15.     {
  16.         HSEStatus = ( uint32_t )0x01;
  17.     }
  18.     else
  19.     {
  20.         HSEStatus = ( uint32_t )0x00;
  21.     }

  22.     if ( HSEStatus == ( uint32_t )0x01 )
  23.     {
  24.         /* Enable Prefetch Buffer */
  25.         FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;

  26.         /* Flash 2 wait state */
  27.         FLASH->ACR &= ( uint32_t )( ( uint32_t )~FLASH_ACR_LATENCY );
  28.         FLASH->ACR |= ( uint32_t )FLASH_ACR_LATENCY_2;


  29.         /* HCLK = SYSCLK */
  30.         RCC->CFGR |= ( uint32_t )RCC_CFGR_HPRE_DIV1;

  31.         /* PCLK2 = HCLK */
  32.         RCC->CFGR |= ( uint32_t )RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;

  33.         /* PCLK1 = HCLK */
  34.         RCC->CFGR |= ( uint32_t )RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;

  35. #ifdef STM32F10X_CL
  36.         /* Configure PLLs ------------------------------------------------------*/
  37.         /* PLL2 configuration: PLL2CLK = (HSE / 5) * 8 = 40 MHz */
  38.         /* PREDIV1 configuration: PREDIV1CLK = PLL2 / 5 = 8 MHz */

  39.         RCC->CFGR2 &= ( uint32_t )~( RCC_CFGR2_PREDIV2 | RCC_CFGR2_PLL2MUL |
  40.                                      RCC_CFGR2_PREDIV1 | RCC_CFGR2_PREDIV1SRC );
  41.         RCC->CFGR2 |= ( uint32_t )( RCC_CFGR2_PREDIV2_DIV5 | RCC_CFGR2_PLL2MUL8 |
  42.                                     RCC_CFGR2_PREDIV1SRC_PLL2 | RCC_CFGR2_PREDIV1_DIV5 );

  43.         /* Enable PLL2 */
  44.         RCC->CR |= RCC_CR_PLL2ON;
  45.         /* Wait till PLL2 is ready */
  46.         while( ( RCC->CR & RCC_CR_PLL2RDY ) == 0 )
  47.         {
  48.         }


  49.         /* PLL configuration: PLLCLK = PREDIV1 * 9 = 72 MHz */
  50.         RCC->CFGR &= ( uint32_t )~( RCC_CFGR_PLLXTPRE | RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLMULL );
  51.         RCC->CFGR |= ( uint32_t )( RCC_CFGR_PLLXTPRE_PREDIV1 | RCC_CFGR_PLLSRC_PREDIV1 |
  52.                                    RCC_CFGR_PLLMULL9 );
  53. #else
  54.         /*  PLL configuration: PLLCLK = HSE * 9 = 72 MHz */
  55.         RCC->CFGR &= ( uint32_t )( ( uint32_t )~( RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE |
  56.                                    RCC_CFGR_PLLMULL ) );
  57.         RCC->CFGR |= ( uint32_t )( RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL9 );
  58. #endif /* STM32F10X_CL */

  59.         /* Enable PLL */
  60.         RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;

  61.         /* Wait till PLL is ready */
  62.         while( ( RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY ) == 0 )
  63.         {
  64.         }

  65.         /* Select PLL as system clock source */
  66.         RCC->CFGR &= ( uint32_t )( ( uint32_t )~( RCC_CFGR_SW ) );
  67.         RCC->CFGR |= ( uint32_t )RCC_CFGR_SW_PLL;

  68.         /* Wait till PLL is used as system clock source */
  69.         while ( ( RCC->CFGR & ( uint32_t )RCC_CFGR_SWS ) != ( uint32_t )0x08 )
  70.         {
  71.         }
  72.     }
  73.     else
  74.     {
  75.         /* If HSE fails to start-up, the application will have wrong clock
  76.              configuration. User can add here some code to deal with this error */
  77.     }
  78. }
  79. #endif
复制代码

在系统时钟设置函数中,设置锁相环,及各个时钟的频率。

关于时钟的具体设置,可以参考下面这张图。

W9ZU$~E9LX({OMI8O)X0]1Q.png

3A}_~OIORAZLV9YV4I[SU(W.png

通过上面的分析,可以知道,程序在进入main之前执行流程为

6XRPB5A8`0YI~)S7$RKYD4B.png

这里大概分析了单片机在进入main函数之前,大概都做了哪些工作,对于具体的启动文件代码没做分析。对于启动文件startup_stm32f10x_hd.s的详细分析,在另一篇文章中进行说明。



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