STM32再學(xué)習(xí)——啟動(dòng)流程分析

　　我們寫嵌入式程序，基本上采用C語言來編寫，以main( )作為程序的入口。但實(shí)際上，mian()并不是最先要執(zhí)行的，在這之前需要做一些基本的工作，如堆、棧的定義;main函數(shù)的復(fù)位連接等，這些工作就需要一個(gè)專門的啟動(dòng)程序來完成，由于需要做的工作內(nèi)容不多，并且需要更直接的管理內(nèi)存，一般采用匯編編寫。

　　無論是STM32、ARM系列的單片機(jī)，還是簡單的如51，PIC等，都以為上述原因，需要啟動(dòng)程序，只不過51，PIC等單片機(jī)的啟動(dòng)程序已經(jīng)在相應(yīng)的IDE編譯、鏈接的時(shí)候隱含的編譯了，故在寫單片機(jī)程序的時(shí)候無需考慮。而STM32的啟動(dòng)有相應(yīng)的啟動(dòng)文件，本文將采用KEIL MDK自帶的啟動(dòng)文件STM32F10x.s進(jìn)行分析。

　　1 啟動(dòng)模式的選擇

　　STM32芯片自帶的啟動(dòng)方式有3種如下表

　　STM32的啟動(dòng)選擇，通過設(shè)置BOOT1、BOOT0的引腳的高低電平即可選擇。其中主閃存啟動(dòng)是將程序下載到內(nèi)置的Flash進(jìn)行啟動(dòng)(該flash可運(yùn)行程序)，該程序可以掉電保存，下次開機(jī)可自動(dòng)啟動(dòng);系統(tǒng)存儲(chǔ)器啟動(dòng)是將程序?qū)懭氲揭豢焯囟ǖ膮^(qū)域，一般由廠家直接寫入，不能被隨意更改或擦除。內(nèi)置SRAM啟動(dòng)，由于SRAM掉電丟失，不能保存程序，一般只用于程序的調(diào)試。

　　就程序的啟動(dòng)而言，采用以上3種方式啟動(dòng)，但對于一個(gè)嵌入式系統(tǒng)的程序來說，如果程序執(zhí)行文件很大，而STM32內(nèi)置的存儲(chǔ)空間有限，就需要外置Nand flash/Nor flash 和SDRAM，即程序存儲(chǔ)在flash中，程序執(zhí)行在SDRAM中，既節(jié)約了成本有提高了運(yùn)行效率。如果采用外置的Flash+SDRAM的方式，就需要一個(gè)更加復(fù)雜的啟動(dòng)文件(bootloader),需要考慮flash的COPY，F(xiàn)lash的驅(qū)動(dòng)，內(nèi)存的管理，通信機(jī)制等，本文暫不涉及此內(nèi)容，以后有機(jī)會(huì)專門講述。

　　2 啟動(dòng)文件STM32F10x.s分析

　　關(guān)于STM32F10x.s的啟動(dòng)文件，主要做了3個(gè)工作：分配和初始化堆、棧;定義復(fù)位向量并初始化;中斷向量表及其相應(yīng)的異常處理程序。

　　2.1 定義堆、棧及其初始化

　　堆和棧是能夠運(yùn)行C語言的前提，如以下程序：

　　定義棧：

　　Stack_Size EQU 0x00000200

　　AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3

　　Stack_Mem SPACE Stack_Size

　　__initial_sp

　　定義堆：

　　Heap_Size EQU 0x00000000

　　AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3

　　__heap_base

　　Heap_Mem SPACE Heap_Size

　　__heap_limit

　　初始化堆、棧：

　　_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 定義復(fù)位向量

　　Boot引腳的設(shè)置不同，復(fù)位時(shí)，起始地址的位置不同，SRAM的起始地址為0x2000000, flash的起始地址為0x8000000。Cortex-M3內(nèi)核規(guī)定，起始地址必須存放堆定指針，而第二個(gè)地址必須存放復(fù)位中斷入口向量。在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，內(nèi)核會(huì)自動(dòng)從其實(shí)地址的下一個(gè)地址(即32位)空間取出復(fù)位中斷入口向量，然后跳轉(zhuǎn)到復(fù)位中斷服務(wù)程序，該服務(wù)程序就會(huì)跳轉(zhuǎn)到main()執(zhí)行程序。

　　中斷向量表(部分向量)：

　　__Vectors

　　DCD __initial_sp ; Top of Stack // 初始化堆跳轉(zhuǎn)

　　DCD Reset_Handler ; Reset Handler // 復(fù)位中斷向量跳轉(zhuǎn)

　　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

　　復(fù)位中斷服務(wù)程序

　　; Reset Handler // 該程序會(huì)跳轉(zhuǎn)到main()

　　Reset_Handler PROC

　　EXPORT Reset_Handler [WEAK]

　　IMPORT __main

　　LDR R0, =__main

　　BX R0

　　ENDP

　　3 其他中斷向量及服務(wù)子程序

　　在啟動(dòng)文件中，只定義了中斷向量，其相應(yīng)的服務(wù)子程序跳轉(zhuǎn)到空操作。為以后擴(kuò)展中斷服務(wù)程序做了準(zhǔn)備。

　　在以上這些都勝利跑完之后，我們的微處理器(MCU)就開始main函數(shù)之旅……