STM32啟動文件原理分析

時間：2018-08-22 14:20:01

關(guān)鍵字： STM32 啟動文件

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[導(dǎo)讀]當(dāng)前的嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)過程里，并且C語言成為了絕大部分場合的最佳選擇。如此一來main函數(shù)似乎成為了理所當(dāng)然的起點(diǎn)——因?yàn)镃程序往往從main函數(shù)開始執(zhí)行。但一個經(jīng)常會被忽略的問題是：微控制器（單片機(jī)）上電后

當(dāng)前的嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)過程里，并且C語言成為了絕大部分場合的最佳選擇。如此一來main函數(shù)似乎成為了理所當(dāng)然的起點(diǎn)——因?yàn)镃程序往往從main函數(shù)開始執(zhí)行。但一個經(jīng)常會被忽略的問題是：微控制器（單片機(jī)）上電后，是如何尋找到并執(zhí)行main函數(shù)的呢？很顯然微控制器無法從硬件上定位main函數(shù)的入口地址，因?yàn)槭褂肅語言作為開發(fā)語言后，變量/函數(shù)的地址便由編譯器在編譯時自行分配，這樣一來main函數(shù)的入口地址在微控制器的內(nèi)部存儲空間中不再是絕對不變的。相信讀者都可以回答這個問題，答案也許大同小異，但肯定都有個關(guān)鍵詞，叫“啟動文件”，用英文單詞來描述是“Bootloader”。

無論性能高下，結(jié)構(gòu)簡繁，價(jià)格貴賤，每一種微控制器（處理器）都必須有啟動文件，啟動文件的作用便是負(fù)責(zé)執(zhí)行微控制器從“復(fù)位”到“開始執(zhí)行main函數(shù)”中間這段時間（稱為啟動過程）所必須進(jìn)行的工作。最為常見的51，AVR或MSP430等微控制器當(dāng)然也有對應(yīng)啟動文件，但開發(fā)環(huán)境往往自動完整地提供了這個啟動文件，不需要開發(fā)人員再行干預(yù)啟動過程，只需要從main函數(shù)開始進(jìn)行應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)即可。

話題轉(zhuǎn)到STM32微控制器，無論是keil
uvision4還是IAR EWARM開發(fā)環(huán)境，ST公司都提供了現(xiàn)成的直接可用的啟動文件，程序開發(fā)人員可以直接引用啟動文件后直接進(jìn)行C應(yīng)用程序的開發(fā)。這樣能大大減小開發(fā)人員從其它微控制器平臺跳轉(zhuǎn)至STM32平臺，也降低了適應(yīng)STM32微控制器的難度（對于上一代ARM的當(dāng)家花旦ARM9，啟動文件往往是第一道難啃卻又無法逾越的坎）。

相對于ARM上一代的主流ARM7/ARM9內(nèi)核架構(gòu)，新一代Cortex內(nèi)核架構(gòu)的啟動方式有了比較大的變化。ARM7/ARM9內(nèi)核的控制器在復(fù)位后，CPU會從存儲空間的絕對地址0x000000取出第一條指令執(zhí)行復(fù)位中斷服務(wù)程序的方式啟動，即固定了復(fù)位后的起始地址為0x000000（PC = 0x000000）同時中斷向量表的位置并不是固定的。而Cortex-M3內(nèi)核則正好相反，有3種情況:
1、通過boot引腳設(shè)置可以將中斷向量表定位于SRAM區(qū)，即起始地址為0x2000000，同時復(fù)位后PC指針位于0x2000000處；
2、通過boot引腳設(shè)置可以將中斷向量表定位于FLASH區(qū)，即起始地址為0x8000000，同時復(fù)位后PC指針位于0x8000000處；
3、通過boot引腳設(shè)置可以將中斷向量表定位于內(nèi)置Bootloader區(qū)，本文不對這種情況做論述；
而Cortex-M3內(nèi)核規(guī)定，起始地址必須存放堆頂指針，而第二個地址則必須存放復(fù)位中斷入口向量地址，這樣在Cortex-M3內(nèi)核復(fù)位后，會自動從起始地址的下一個32位空間取出復(fù)位中斷入口向量，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行復(fù)位中斷服務(wù)程序。對比ARM7/ARM9內(nèi)核，Cortex-M3內(nèi)核則是固定了中斷向量表的位置而起始地址是可變化的。
有了上述準(zhǔn)備只是后，下面以STM32的2.02固件庫提供的啟動文件“stm32f10x_vector.s”為模板，對STM32的啟動過程做一個簡要而全面的解析。
程序清單一：
；文件“stm32f10x_vector.s”，其中注釋為行號
DATA_IN_ExtSRAM EQU 0；1
Stack_Size EQU 0x00000400；2
AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN = 3；3
Stack_Mem SPACE Stack_Size；4
__initial_sp；5
Heap_Size EQU 0x00000400；6
AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN = 3；7
__heap_base；8
Heap_Mem SPACE Heap_Size；9
__heap_limit；10
THUMB；11
PRESERVE8；12
IMPORT NMIException；13
IMPORT HardFaultException；14
IMPORT MemManageException；15
IMPORT BusFaultException；16
IMPORT UsageFaultException；17
IMPORT SVCHandler；18
IMPORT DebugMonitor；19
IMPORT PendSVC；20
IMPORT SysTickHandler；21
IMPORT WWDG_IRQHandler；22
IMPORT PVD_IRQHandler；23
IMPORT TAMPER_IRQHandler；24
IMPORT RTC_IRQHandler；25
IMPORT FLASH_IRQHandler；26
IMPORT RCC_IRQHandler；27
IMPORT EXTI0_IRQHandler；28
IMPORT EXTI1_IRQHandler；29
IMPORT EXTI2_IRQHandler；30
IMPORT EXTI3_IRQHandler；31
IMPORT EXTI4_IRQHandler；32
IMPORT DMA1_Channel1_IRQHandler；33
IMPORT DMA1_Channel2_IRQHandler；34
IMPORT DMA1_Channel3_IRQHandler；35
IMPORT DMA1_Channel4_IRQHandler；36
IMPORT DMA1_Channel5_IRQHandler；37
IMPORT DMA1_Channel6_IRQHandler；38
IMPORT DMA1_Channel7_IRQHandler；39
IMPORT ADC1_2_IRQHandler；40
IMPORT USB_HP_CAN_TX_IRQHandler；41
IMPORT USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler；42
IMPORT CAN_RX1_IRQHandler；43
IMPORT CAN_SCE_IRQHandler；44
IMPORT EXTI9_5_IRQHandler；45
IMPORT TIM1_BRK_IRQHandler；46
IMPORT TIM1_UP_IRQHandler；47
IMPORT TIM1_TRG_COM_IRQHandler；48
IMPORT TIM1_CC_IRQHandler；49
IMPORT TIM2_IRQHandler；50
IMPORT TIM3_IRQHandler；51
IMPORT TIM4_IRQHandler；52
IMPORT I2C1_EV_IRQHandler；53
IMPORT I2C1_ER_IRQHandler；54
IMPORT I2C2_EV_IRQHandler；55
IMPORT I2C2_ER_IRQHandler；56
IMPORT SPI1_IRQHandler；57
IMPORT SPI2_IRQHandler；58
IMPORT USART1_IRQHandler；59
IMPORT USART2_IRQHandler；60
IMPORT USART3_IRQHandler；61
IMPORT EXTI15_10_IRQHandler；62
IMPORT RTCAlarm_IRQHandler；63
IMPORT USBWakeUp_IRQHandler；64
IMPORT TIM8_BRK_IRQHandler；65
IMPORT TIM8_UP_IRQHandler；66
IMPORT TIM8_TRG_COM_IRQHandler；67
IMPORT TIM8_CC_IRQHandler；68
IMPORT ADC3_IRQHandler；69
IMPORT FSMC_IRQHandler；70
IMPORT SDIO_IRQHandler；71
IMPORT TIM5_IRQHandler；72
IMPORT SPI3_IRQHandler；73
IMPORT UART4_IRQHandler；74
IMPORT UART5_IRQHandler；75
IMPORT TIM6_IRQHandler；76
IMPORT TIM7_IRQHandler；77
IMPORT DMA2_Channel1_IRQHandler；78
IMPORT DMA2_Channel2_IRQHandler；79
IMPORT DMA2_Channel3_IRQHandler；80
IMPORT DMA2_Channel4_5_IRQHandler；81
AREA RESET, DATA, READONLY；82
EXPORT __Vectors；83
__Vectors；84
DCD __initial_sp；85
DCD Reset_Handler；86
DCD NMIException；87
DCD HardFaultException；88
DCD MemManageException；89
DCD BusFaultException；90
DCD UsageFaultException；91
DCD 0；92
DCD 0；93
DCD 0；94
DCD 0；95
DCD SVCHandler；96
DCD DebugMonitor；97
DCD 0；98
DCD PendSVC；99
DCD SysTickHandler；100
DCD WWDG_IRQHandler；101
DCD PVD_IRQHandler；102
DCD TAMPER_IRQHandler；103
DCD RTC_IRQHandler；104
DCD FLASH_IRQHandler；105
DCD RCC_IRQHandler；106
DCD EXTI0_IRQHandler；107
DCD EXTI1_IRQHandler；108
DCD EXTI2_IRQHandler；109
DCD EXTI3_IRQHandler；110
DCD EXTI4_IRQHandler；111
DCD DMA1_Channel1_IRQHandler；112
DCD DMA1_Channel2_IRQHandler；113
DCD DMA1_Channel3_IRQHandler；114
DCD DMA1_Channel4_IRQHandler；115
DCD DMA1_Channel5_IRQHandler；116
DCD DMA1_Channel6_IRQHandler；117
DCD DMA1_Channel7_IRQHandler；118
DCD ADC1_2_IRQHandler；119
DCD USB_HP_CAN_TX_IRQHandler；120
DCD USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler；121
DCD CAN_RX1_IRQHandler；122
DCD CAN_SCE_IRQHandler；123
DCD EXTI9_5_IRQHandler；124
DCD TIM1_BRK_IRQHandler；125
DCD TIM1_UP_IRQHandler；126
DCD TIM1_TRG_COM_IRQHandler；127
DCD TIM1_CC_IRQHandler；128
DCD TIM2_IRQHandler；129
DCD TIM3_IRQHandler；130
DCD TIM4_IRQHandler；131
DCD I2C1_EV_IRQHandler；132
DCD I2C1_ER_IRQHandler；133
DCD I2C2_EV_IRQHandler；134
DCD I2C2_ER_IRQHandler；135
DCD SPI1_IRQHandler；136
DCD SPI2_IRQHandler；137
DCD USART1_IRQHandler；138
DCD USART2_IRQHandler；139
DCD USART3_IRQHandler；140
DCD EXTI15_10_IRQHandler；141
DCD RTCAlarm_IRQHandler；142
DCD USBWakeUp_IRQHandler；143
DCD TIM8_BRK_IRQHandler；144
DCD TIM8_UP_IRQHandler；145
DCD TIM8_TRG_COM_IRQHandler；146
DCD TIM8_CC_IRQHandler；147
DCD ADC3_IRQHandler；148
DCD FSMC_IRQHandler；149
DCD SDIO_IRQHandler；150
DCD TIM5_IRQHandler；151
DCD SPI3_IRQHandler；152
DCD UART4_IRQHandler；153
DCD UART5_IRQHandler；154
DCD TIM6_IRQHandler；155
DCD TIM7_IRQHandler；156
DCD DMA2_Channel1_IRQHandler；157
DCD DMA2_Channel2_IRQHandler；158
DCD DMA2_Channel3_IRQHandler；159
DCD DMA2_Channel4_5_IRQHandler；160
AREA |.text|, CODE, READONLY；161
Reset_Handler PROC；162
EXPORT Reset_Handler；163
IF DATA_IN_ExtSRAM == 1；164
LDR R0,= 0x00000114；165
LDR R1,= 0x40021014；166
STR R0,[R1]；167
LDR R0,= 0x000001E0；168
LDR R1,= 0x40021018；169
STR R0,[R1]；170
LDR R0,= 0x44BB44BB；171
LDR R1,= 0x40011400；172
STR R0,[R1]；173
LDR R0,= 0xBBBBBBBB；174
LDR R1,= 0x40011404；175
STR R0,[R1]；176
LDR R0,= 0xB44444BB；177
LDR R1,= 0x40011800；178
STR R0,[R1]；179
LDR R0,= 0xBBBBBBBB；180
LDR R1,= 0x40011804；181
STR R0,[R1]；182
LDR R0,= 0x44BBBBBB；183
LDR R1,= 0x40011C00；184
STR R0,[R1]；185
LDR R0,= 0xBBBB4444；186
LDR R1,= 0x40011C04；187
STR R0,[R1]；188
LDR R0,= 0x44BBBBBB；189
LDR R1,= 0x40012000；190
STR R0,[R1]；191
LDR R0,= 0x44444B44；192
LDR R1,= 0x40012004；193
STR R0,[R1]；194
LDR R0,= 0x00001011；195
LDR R1,= 0xA0000010；196
STR R0,[R1]；197
LDR R0,= 0x00000200；198
LDR R1,= 0xA0000014；199
STR R0,[R1]；200
ENDIF；201
IMPORT __main；202
LDR R0, =__main；203
BX R0；204
ENDP；205
ALIGN；206
IF :DEF:__MICROLIB；207
EXPORT __initial_sp；208
EXPORT __heap_base；209
EXPORT __heap_limit；210
ELSE；211
IMPORT __use_two_region_