STM32再學(xué)習(xí)――啟動流程分析

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專門的啟動程序來完成，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，還是簡單的如51，PIC等，都以為上述原因，需要啟動程序，只不過51，PIC等單片機的啟動程序已經(jīng)在相應(yīng)的IDE編譯、鏈接的時候隱含的編譯了，故在寫單片機程序的時候無需考慮。而STM32的啟動有相應(yīng)的啟動文件，本文將采用KEIL MDK自帶的啟動文件STM32F10x.s進行分析。

1 啟動模式的選擇

STM32芯片自帶的啟動方式有3種如下表

STM32的啟動選擇，通過設(shè)置BOOT1、BOOT0的引腳的高低電平即可選擇。其中主閃存啟動是將程序下載到內(nèi)置的Flash進行啟動(該flash可運行程序)，該程序可以掉電保存，下次開機可自動啟動;系統(tǒng)存儲器啟動是將程序?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，由于SRAM掉電丟失，不能保存程序，一般只用于程序的調(diào)試。

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

2 啟動文件STM32F10x.s分析

關(guān)于STM32F10x.s的啟動文件，主要做了3個工作：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，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，而第二個地址必須存放復(fù)位中斷入口向量。在系統(tǒng)復(fù)位時，內(nèi)核會自動從其實地址的下一個地址(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。為以后擴展中斷服務(wù)程序做了準備。

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……