STM32第二章-啓動過程詳解

講解啓動過程以前先簡單瞭解一下內存五區：程序員

1.棧區stack：由編譯器自動分配釋放,存放函數的參數值,局部變量的值。數組

2.堆區heap：由程序員分配和釋放,若程序員不釋放,程序結束時由OS回收。服務器

3.全局區（靜態區 static）：全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊的，初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域,未初始化的全局變量、未初始化的靜態變量在相鄰的另外一塊區域。markdown

4.文字常量區：常量字符串就是放在這裏的。函數

5.程序代碼區 : 存放函數體的二進制代碼。話很少說先看一段代碼：學習

int a = 0;         //全局初始化區, 能夠被其餘c文件 extern 引用
static int ss = 0; //靜態變量，只容許在本文件使用
char *p1;          //全局未初始化區
void main(void)
{
int b;             //棧
char s[] = "abc";  //棧
char *p2;          //棧
char *p3 = "123456"; //123456\0在常量區，p3在棧上。
static int c =0;         //全局（靜態）初始化區
p1 = (char *)malloc(10); //在堆區申請了10個字節空間
p2 = (char *)malloc(20); //在堆區申請了20個字節空間
strcpy(p1, "123456"); /* 123456字符串（結束符號是0，總長度7）放在常量區，編譯器可能會
將它與p3所指向的"123456"優化成一個地方 */
}
複製代碼

簡單的瞭解了內存五區以後再來看看STM32 的啓動過程。優化

STM32 的啓動過程是指從 CPU 上電覆位執行第 1 條指令開始到進入 C 程序 main()函數入口之間的部分。啓動過程相對來講仍是比較重要的，雖然很差理解但必須瞭解掌握。spa

不一樣的系列芯片的的啓動代碼不一樣。
啓動過程主要完成的工做：(startup_stm32xxxx.s)

STM32 的啓動過程，啓動過程是指從 CPU 上電覆位執行第 1 條指令開始（彙編文件）到進入 C 程序 main()函數入口之間的部分。啓動過程相對來講仍是比較重要的，雖然難但必須瞭解掌握。code

3.打開你的工程，鼠標雙擊工程文件。就會出來對應的.out文件查看中斷向量列表在內部flash的存儲。 4.復位序列硬件復位以後，就是按下復位開關後。CPU 內的時序邏輯電路首先完成以下兩個工做（程序代碼下載到內部flash爲例，flash首地址 0x0800 0000）orm

將 0x08000000 位置存放的堆棧棧頂地址存放到 SP 中(MSP)。
將 0x08000004 位置存放的向量地址裝入 PC 程序計數器。

CPU 從 PC 寄存器指向的物理地址取出第 1 條指令開始執行程序，也就是開始執行復位中斷服務程序 Reset_Handler。復位中斷服務程序會調用SystemInit()函數來配置系統時鐘、配置FMC總線上的外部SRAM/SDRAM，而後跳轉到 C 庫中__main 函數。由 C 庫中的__main 函數完成用戶程序的初始化工做（好比：變量賦初值等），最後由__main 函數調用用戶寫的 main()函數開始執行 C 程序。

學習啓動文件以前先來了解一下彙編語言中的一些指令操做。

第 1 部分代碼分析

下面的代碼實現開闢棧(stack)空間，用於局部變量、函數調用、函數的參數等。

棧的做用是用於局部變量，函數調用，函數形參等的開銷，棧的大小不能超過內部SRAM 的大小。若是編寫的程序比較大，定義的局部變量不少，那麼就須要修改棧的大小。若是某一天，你寫的程序出現了莫名奇怪的錯誤，並進入了硬 fault的時候，這時你就要考慮下是否是棧不夠大，溢出了。 第 7 行：EQU 是表示宏定義的僞指令，相似於 C 語言中的#define。僞指令的意思是指這個「指令」並不會生成二進制程序代碼，也不會引發變量空間分配。0x00008000 表示棧大小，注意這裏是以字節爲單位。0x00008000 =32768字節=32KB

第 8 行：開闢一段數據空間可讀可寫，段名 STACK，按照 8 字節對齊。ARER 僞指令表示下面將開始定義一個代碼段或者數據段。此處是定義數據段。ARER 後面的關鍵字表示這個段的屬性。

STACK ：表示這個段的名字，能夠任意命名。
NOINIT：表示此數據段不須要填入初始數據。
READWRITE：表示此段可讀可寫。
ALIGN=3 ：表示首地址按照 2 的 3 次方對齊，也就是按照 8 字節對齊(地址對 8 求餘數等於0)。

第 9 行：SPACE 這行指令告訴彙編器給 STACK 段分配 0x00000800 字節的連續內存空間。 第 10 行： __initial_sp 緊接着 SPACE 語句放置，表示了棧頂地址。__initial_sp 只是一個標號，標號主要用於表示一片內存空間的某個位置，等價於 C 語言中的「地址」概念。地址僅僅表示存儲空間的一個位置，從 C 語言的角度來看，變量的地址，數組的地址或是函數的入口地址在本質上並沒有區別。

第 2 部分代碼分析

下面的代碼實現開闢堆(heap)空間，主要用於動態內存分配，像 malloc，calloc, realloc 等函數分配的變量空間是在堆上。這幾行語句和上面第 1 部分代碼相似。分配一片連續的內存空間給名字叫 HEAP 的段，也就是分配堆空間。堆的大小爲 0x00000400，也就是1024字節=1KB。 __heap_base 表示堆的開始地址。 __heap_limit 表示堆的結束地址。

第 3部分代碼分析

第 24 行：PRESERVE8 指定當前文件保持堆棧8字節對齊。 第 25 行：THUMB 表示後面的指令是 THUMB 指令集，CM4 採用的是 THUMB - 2 指令集。 第 29 行：AREA 定義一塊代碼段，只讀，段名字是 RESET。READONLY 表示只讀，缺省就表示代碼段了。 第 30-32 行：3 行 EXPORT 語句將 3 個標號申明爲可被外部引用，主要提供給連接器用於鏈接庫文件或其餘文件。當內核響應了一個發生的異常後，對應的異常服務例程(ESR)就會執行。爲了決定 ESR的入口地址，內核使用了―向量表查表機制‖。這裏使用一張向量表。向量表實際上是一個WORD（ 32 位整數）數組，每一個下標對應一種異常，該下標元素的值則是該 ESR 的入口地址。向量表在地址空間中的位置是能夠設置的，經過 NVIC 中的一個重定位寄存器來指出向量表的地址。在復位後，該寄存器的值爲 0。所以，在地址 0 （即 FLASH 地址 0）處必須包含一張向量表，用於初始時的異常分配。要注意的是這裏有個另類： 0 號類型並非什麼入口地址，而是給出了復位後 MSP 的初值。

第 4部分代碼分析

上面的這段代碼是創建中斷向量表，中斷向量表定位在代碼段的最前面。具體的物理地址由連接器的配置參數（IROM1 的地址）決定。若是程序在 Flash 運行，則中斷向量表的起始地址是 0x08000000。以 MDK 爲例，就是以下配置選項： DCD 表示分配 1 個 4 字節的空間。每行 DCD 都會生成一個 4 字節的二進制代碼。中斷向量表存放的其實是中斷服務程序的入口地址。當異常（也便是中斷事件）發生時，CPU 的中斷系統會將相應的入口地址賦值給 PC 程序計數器，以後就開始執行中斷服務程序。

第 5 部分代碼分析

第 53 行：AREA 定義一塊代碼段，只讀，段名字是 .text 。READONLY 表示只讀。 第 56 行：利用 PROC、ENDP 這一對僞指令把程序段分爲若干個過程，使程序的結構加清晰。 第 57 行：WEAK 聲明其餘的同名標號優先於該標號被引用,就是說若是外面聲明瞭的話會調用外面的。這個聲明很重要，它讓咱們能夠在 C 文件中任意地方放置中斷服務程序，只要保證 C 函數的名字和向量表中的名字一致便可。 第 58 行：IMPORT：僞指令用於通知編譯器要使用的標號在其餘的源文件中定義。但要在當前源文件中引用，並且不管當前源文件是否引用該標號，該標號均會被加入到當前源文件的符號表中。 第 61 行：SystemInit()是一個標準的庫函數，在 system_stm32f4xx.c這個庫文件總定義。主要做用是配置系統時鐘，這裏調用這個函數以後，F429的系統時鐘配被配置爲 180M。 第 63 行：__main 標號表示 C/C++標準實時庫函數裏的一個初始化子程序__main 的入口地址。該程序的一個主要做用是初始化堆棧，並初始化映像文件，最後跳轉到 C 程序中的 main 函數。這就解釋了爲什麼全部的 C 程序必須有一個 main 函數做爲程序的起點。由於這是由 C/C++標準實時庫所規，而且不能更改。若是咱們在這裏不調用__main，那麼程序最終就不會調用咱們 C文件裏面的 main，若是是調皮的用戶就能夠修改主函數的名稱，而後在這裏面 IMPORT 你寫的主函數名稱便可。這個時候你在 C文件裏面寫的主函數名稱就不是 main 了，而是 __main 了。 LDR、BLX、BX 是 CM4內核的指令:

第 6 部分代碼分析

第 71 行：死循環，用戶能夠在此實現本身的中斷服務程序。不過不多在這裏實現中斷服務程序，通常可能是在其它的 C 文件裏面從新寫一個一樣名字的中斷服務程序，由於這裏是 WEEK 弱定義的。若是沒有在其它文件中寫中斷服務器程序，且使能了此中斷，進入到這裏後，會讓程序卡在這個地方。 第 81 行：缺省中斷服務程序（開始）第 92 行：死循環，若是用戶使能中斷服務程序，而沒有在 C 文件裏面寫中斷服務程序的話，都會進入到這裏。好比在程序裏面使能了串口 1 中斷，而沒有寫中斷服務程序 ART1_IRQHandle，那麼串口中斷來了，會進入到這個死循環。 第 94 行：缺省中斷服務程序（結束）。

第 7 部分代碼分析

啓動代碼的最後一部分： 第 101 行：簡單的彙編語言實現 IF…….ELSE…………語句。若是定義了 MICROLIB，那麼程序是不會執行 ELSE分支的代碼。__MICROLIB 可能你們並不陌生，就在 MDK 的 Target Option 裏面設置。局外話，這一步的配置工做很重要，不少人串口用不了 printf 函數，編譯有問題，下載有問題，都是這個步驟的配置出了錯。Target中選中微庫「 Use MicroLib」，爲的是在往後編寫串口驅動的時候可使用printf 函數。並且有些應用中若是用了 STM32 的浮點運算單元 FPU，必定要同時開微庫，否則有時會出現各類奇怪的現象。FPU 的開關選項在微庫配置選項下方的「Use Single Precision」中，默認是開的。