【STM32】启动过程分析

本文记录一下STM32F4系列的启动过程也就是从STM32芯片上电复位执行的第一条指令到执行用户编写的main函数这之间的过程。1.启动模式上电复位硬件复位和软件复位。当产生复位并且离开复位状态后CM4 内核做的第一件事就是读取下列两个 32 位整数的值1从地址 0x0000 0000 处取出堆栈指针 MSP 的初始值该值就是栈顶地址。2从地址 0x0000 0004 处取出程序计数器指针 PC 的初始值该值指向复位后执行的第一条指令。事实上0x0000 0000 和 0x0000 0004 两个的地址可以被重映射到其他的地址空间。例如我们将 0x0800 0000 映射到 0x0000 0000即从内部 FLASH 启动那么内核会从地址 0x0800 0000 处取出堆栈指针 MSP 的初始值从地址 0x0800 0004 处取出程序计数器指针PC 的初始值。CPU 会从 PC 寄存器指向的地址空间取出的第 1 条指令开始执行程序就是开始执行复位中断服务程序 Reset_Handler。将 0x0000 0000 和 0x0000 0004 两个的地址重映射到其他地址空间就是启动模式选择。2.启动文件STM32 启动文件由 ST 官方提供在官方的 STM32Cube 固件包里对于 STM32F407 系列芯片的启动文件我们选用的是 startup_stm32f407xx.s 这个文件。启动文件用汇编编写是系统上电复位后第一个执行的程序。启动文件主要做了以下工作1、初始化堆栈指针 SP _initial_sp2、初始化程序计数器指针 PC Reset_Handler3、设置堆和栈的大小4、初始化中断向量表5、配置外部 SRAM 作为数据存储器可选6、配置系统时钟通过调用 SystemInit 函数可选7、调用 C 库中的 _main 函数初始化用户堆栈最终调用 main 函数3.启动流程以代码下载到内部 FLASH的情况举例即代码从地址 0x0800 0000 开始被执行。当产生复位并且离开复位状态后CM4 内核做的第一件事就是读取下列两个 32 位整数的值1从地址 0x0800 0000 处取出堆栈指针 MSP 的初始值该值就是栈顶地址。2从地址 0x0800 0004 处取出程序计数器指针 PC 的初始值该值指向中断服务程序Reset_Handler。4.map文件分析为了更好的分析 map 文件我们先对需要用到的一些基础概念进行一个简单介绍相关概念如下⚫ Section描述映像文件的代码或数据块我们简称程序段⚫ RORead Only 的缩写包括只读数据RO data和代码RO code两部分内容占用 FLASH 空间⚫ RWRead Write 的缩写包含可读写数据RW data有初值且不为 0占用FLASH存储初值和 RAM读写操作⚫ ZIZero initialized 的缩写包含初始化为 0 的数据ZI data占用 RAM 空间⚫ .text相当于 RO code⚫ .constdata相当于 RO data⚫ .bss相当于 ZI data⚫ .data相当于 RW data.map 文件是编译器链接时生成的一个文件它主要包含了交叉链接信息。通过.map 文件我们可以知道整个工程的函数调用关系、FLASH 和 RAM 占用情况及其详细汇总信息能具体到单个源文件.c/.s的占用情况根据这些信息我们可以对代码进行优化。.map 文件可以分为以下 5 个组成部分1 程序段交叉引用关系Section Cross References2 删除映像未使用的程序段Removing Unused input sections from the image3 映像符号表Image Symbol Table4 映像内存分布图Memory Map of the image5 映像组件大小Image component sizes