2018年02月03日 | STM32启动流程分析

     我们写嵌入式程序，基本上采用C语言来编写，以main( )作为程序的入口。但实际上，mian()并不是最先要执行的，在这之前需要做一些基本的工作，如堆、栈的定义;main函数的复位连接等，这些工作就需要一个专门的启动程序来完成，由于需要做的工作内容不多，并且需要更直接的管理内存，一般采用汇编编写。

    无论是STM32、ARM系列的单片机，还是简单的如51，PIC等，都以为上述原因，需要启动程序，只不过51，PIC等单片机的启动程序已经在相应的IDE编译、链接的时候隐含的编译了，故在写单片机程序的时候无需考虑。而STM32的启动有相应的启动文件，本文将采用KEIL MDK自带的启动文件STM32F10x.s进行分析。

    1 启动模式的选择

    STM32芯片自带的启动方式有3种如下表

    STM32的启动选择，通过设置BOOT1、BOOT0的引脚的高低电平即可选择。其中主闪存启动是将程序下载到内置的Flash进行启动(该flash可运行程序)，该程序可以掉电保存，下次开机可自动启动;系统存储器启动是将程序写入到一快特定的区域，一般由厂家直接写入，不能被随意更改或擦除。内置SRAM启动，由于SRAM掉电丢失，不能保存程序，一般只用于程序的调试。

    就程序的启动而言，采用以上3种方式启动，但对于一个嵌入式系统的程序来说，如果程序执行文件很大，而STM32内置的存储空间有限，就需要外置Nand flash/Nor flash 和SDRAM，即程序存储在flash中，程序执行在SDRAM中，既节约了成本有提高了运行效率。如果采用外置的Flash+SDRAM的方式，就需要一个更加复杂的启动文件(bootloader),需要考虑flash的COPY，Flash的驱动，内存的管理，通信机制等，本文暂不涉及此内容，以后有机会专门讲述。

    2 启动文件STM32F10x.s分析

    关于STM32F10x.s的启动文件，主要做了3个工作：分配和初始化堆、栈;定义复位向量并初始化;中断向量表及其相应的异常处理程序。

    2.1 定义堆、栈及其初始化

    堆和栈是能够运行C语言的前提，如以下程序：

    定义栈：

    Stack_Size EQU 0x00000200

    AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3

    Stack_Mem SPACE Stack_Size

    __initial_sp

    定义堆：

    Heap_Size EQU 0x00000000

    AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3

    __heap_base

    Heap_Mem SPACE Heap_Size

    __heap_limit

    初始化堆、栈：

    _user_initial_stackheap

    LDR R0, = Heap_Mem

    LDR R1, =(Stack_Mem + Stack_Size)

    LDR R2, = (Heap_Mem + Heap_Size)

    LDR R3, = Stack_Mem

    BX LR

    2.2 定义复位向量

    Boot引脚的设置不同，复位时，起始地址的位置不同，SRAM的起始地址为0x2000000, flash的起始地址为0x8000000。Cortex-M3内核规定，起始地址必须存放堆定指针，而第二个地址必须存放复位中断入口向量。在系统复位时，内核会自动从其实地址的下一个地址(即32位)空间取出复位中断入口向量，然后跳转到复位中断服务程序，该服务程序就会跳转到main()执行程序。

    中断向量表(部分向量)：

    __Vectors

    DCD __initial_sp ; Top of Stack // 初始化堆跳转

    DCD Reset_Handler ; Reset Handler // 复位中断向量跳转

    DCD NMI_Handler ; NMI Handler

    DCD HardFault_Handler ; Hard Fault Handler

    DCD MemManage_Handler ; MPU Fault Handler

    DCD BusFault_Handler ; Bus Fault Handler

    DCD UsageFault_Handler ; Usage Fault Handler

    DCD 0 ; Reserved

    DCD 0 ; Reserved

    DCD 0 ; Reserved

    DCD 0 ; Reserved

    DCD SVC_Handler ; SVCall Handler

    DCD DebugMon_Handler ; Debug Monitor Handler

    DCD 0 ; Reserved

    DCD PendSV_Handler ; PendSV Handler

    DCD SysTick_Handler ; SysTick Handler

    复位中断服务程序

    ; Reset Handler // 该程序会跳转到main()

    Reset_Handler PROC

    EXPORT Reset_Handler [WEAK]

    IMPORT __main

    LDR R0, =__main

    BX R0

    ENDP

    3 其他中断向量及服务子程序

    在启动文件中，只定义了中断向量，其相应的服务子程序跳转到空操作。为以后扩展中断服务程序做了准备。

    在以上这些都胜利跑完之后，我们的微处理器(MCU)就开始main函数之旅……