stm32 启动文件分析

启动文件前面的介绍

启动文件是后缀为.s的汇编语言文本文件，每行前面的分号表示此行是注释行。

启动文件主要完成如下工作，即程序执行过程：

-      设置堆栈指针SP = __initial_sp。

-      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）。

-      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），堆栈设置为使用主堆栈MSP。

13.3.1 复位序列

硬件复位之后，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）

•   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。

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。

•   第1部分代码分析

下面的代码实现开辟栈(stack)空间，用于局部变量、函数调用、函数的参数等。

EQU 是表示宏定义的伪指令，类似于 C 语言中的#define。伪指令的意思是指这个“指令”并不会生成二进制程序代码，也不会引起变量空间分配。

0x00000400 表示栈大小，注意这里是以字节为单位。

下一行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。

STACK ：表示这个段的名字，可以任意命名。

NOINIT：表示此数据段不需要填入初始数据。

READWRITE：表示此段可读可写。

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)。

SPACE 这行指令告诉汇编器给 STACK 段分配 0x00000400 字节的连续内存空间。

 __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。

• 第2部分代码分析

下面的代码实现开辟堆(heap)空间，主要用于动态内存分配，也就是说用 malloc，calloc, realloc等函数分配的变量空间是在堆上。

这几行语句和上面第1部分代码类似。分配一片连续的内存空间给名字叫 HEAP 的段，也就是分配堆空间。堆的大小为 0x00000200。动态分配。

__heap_base 表示堆的开始地址。

__heap_limit 表示堆的结束地址。

第3部分代码分析

第1行：PRESERVE8 指定当前文件保持堆栈八字节对齐。

第2行：THUMB表示后面的指令是THUMB指令集 ，是ARM以前的指令集，是16bit,  CM7采用的是THUMB - 2指令集,32bit，THUMB - 2指令集包含THUMB指令集 。

第6行：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。

第7-9行：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。

•   第4部分代码分析

                                                   中间省略。。。

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。

1. __Vectors_End：这是一个符号，表示中断向量表的结束地址。

2. __Vectors_Size EQU __Vectors_End - __Vectors：这行代码定义了一个宏__Vectors_Size，它的值是中断向量表的大小，通过计算__Vectors_End和__Vectors之间的差值得到。

向量表就是中断源表，向量其实就是内核发生的异常的源头，启动文件中的向量表的地址都是从flash空间的首地址开始，0x00000000存储的是栈顶指针，0x00000004存放的是复位程序地址......

注：地址映射，ARM Cortex-M微控制器通常使用一种称为“固定映射”的技术，其中特定的内存地址范围被永久地映射到特定的物理内存区域。例如，地址范围0x00000000到0x1FFFFFFF通常被映射到Flash存储器，而地址范围0x20000000到0x3FFFFFFF通常被映射到SRAM。这种映射是在微控制器的内存管理单元(MMU)中配置的，它允许应用程序代码和中断向量表存储在Flash中，同时仍然能够被CPU直接执行。

如果程序在 Flash 运行，则中断向量表的起始地址是 0x08000000。当然也可以自行配置起始和大小，如图

DCD 表示分配 1 个 4 字节的空间（内存单元）。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。

第1行：AREA 定义一块代码段，只读，段名字是 .text 。READONLY 表示只读。

第4行：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。

第5行：WEAK 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。

第6行：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。

第9行：SystemInit 函数在文件system_stm3210xx.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。

第11行：__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。

第6部分代码分析

                                       中间省略。。。

第5行：死循环，用户可以在此实现自己的中断服务程序。不过很少在这里实现中断服务程序，一般多是在其它的C文件里面重新写一个同样名字的中断服务程序，因为这里是WEEK弱定义的。如果没有在其它文件中写中断服务器程序，且使能了此中断，进入到这里后，会让程序卡在这个地方。

第14行：缺省中断服务程序（开始）

第23行：死循环，如果用户使能中断服务程序，而没有在C文件里面写中断服务程序的话，都会进入到这里。比如在程序里面使能了串口1中断，而没有写中断服务程序USART1_IRQHandle，那么串口中断来了，会进入到这个死循环。

第25行：缺省中断服务程序（结束）。

第4行：简单的汇编语言实现IF…….ELSE…………语句。如果定义了MICROLIB，那么程序是不会执行ELSE分支的代码。__MICROLIB可能大家并不陌生，就在MDK的Target Option里面设置。

F1，F4的启动方式，由BOOT0和BOOT1引脚共同决定。

参考：

【安富莱】STM32H7用户手册发布，重在BSP驱动包设计方法，HAL库的框架学习，授人以渔，更新至95章（2024-05-06） - STM32H7 - 硬汉嵌入式论坛 - Powered by Discuz!