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STM32的三种启动模式解析

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flyingstar 发布时间:2025-3-21 09:12
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- K, O& ]% R9 _/ L6 c4 u& Q
STM32三种启动模式
3 U! X$ d+ c4 m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。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。
6 t  W+ [" z% }% w4 l  {, L* n$ |7 D4 t. H$ ^1 e+ @! X. \
! ]3 Z$ w+ _# z/ m; k
三种启动模式如下:3 O: b2 O9 F$ N2 e  p

% c' j2 e0 b5 u3 ~( u1 a! r

! [5 i0 W2 J' z: s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。
4 w& N5 R% b, u6 V9 F" E6 ?
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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。$ W* B  p/ p) r
. g2 v4 f$ f9 X2 y' J  d; B: T$ u) C

% |4 Q( ]; J. E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。& p$ u7 j9 G! l0 i9 f& x

1 r- I. ^; \, V. T4 i* h! [% m

' a8 @. @! ^! ~# D) W8 G; c* C9 x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:
0 Q8 [, K' N9 Z v2-e28b00157f20aab42e821c50e425e5c2_1440w.jpg 0 h! g/ C' W' C- f

4 \' c: |- r6 s9 r! @; p/ _; h; |' _: Q

* e  \) F- z* `. S$ e串口下载程序原理* v) J1 {9 T2 ?5 O+ J% w: a
( F! V4 O3 G2 }5 G5 }! i' n& K
1 M0 I; m9 ^' ~0 `  w5 T
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。; L& @8 T7 Q  `2 e( u4 I5 k3 Z

& K0 p  q  ^- Y& d* e0 {
3 i- B+ Y- R. G4 W  _2 |
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。
; r! m$ v5 z) o5 n, C& @7 f" b/ |4 B; f  E

7 N7 ]- i: `' s. ^9 _' [这个下载方式需要以下步骤:
- Y# u. j/ B5 H5 H1 a5 @" Y
5 V4 ~/ R: U2 x4 u: L) i
  • 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。
    5 j; }5 a& D+ p3 \% d

( G6 c: J9 t; S7 u7 v8 M* c7 F  ]9 J$ m; \( y

0 @) j; c$ D( z从汇编代码分析STM32启动过程
( N% p' t1 h7 m6 c- C2 |
9 j3 J$ q' r7 z6 }0 W5 X; ]

* B7 }  f$ ~3 k8 ?+ ?  T5 V7 XSTM32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。
4 \, o7 u) H1 q) _3 n. u
v2-04e4994c833f9d8e3bfb942285a31c8b_1440w.jpg ! U* B( {1 V; a# H4 }4 W7 A
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[STM32](https://www.21ic.com/tags/STM32)CubeMX对上面的数值大小进行配置:

- E9 W2 o$ g( E7 ]& r v2-7e4cb145dabc534d974470a4cadf676c_1440w.jpg # n9 T$ E" S9 {* K- \, g/ \
在IAR中,是通过工程配置堆栈大小:
# L0 f) e8 X  m* u" V- f- d& D
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6 d; i: ~" T$ ?6 d5 r0 H看下面的汇编代码,程序上电之后,是跳到Reset_Handler这个位置。

7 v9 y0 m( B8 `' S8 Q v2-684df8bf2cff23dafcc1b706697cecf8_1440w.jpg - [- _$ p& Z# d4 f
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。

8 ^9 n! ?9 c* H" z) U9 Y# ]! M9 r v2-df04132669bab96bdde168a6fa31aa79_1440w.jpg 7 q: n- q  e4 ^/ c% f, F/ e% k
执行完SystemInit函数,初始化了系统时钟,之后跳转到main函数执行。

$ u3 K9 ~4 w, c( m$ m% Y% T4 R9 Z+ P" p% E: j8 J
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