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解析 STM32 的启动过程

时间:11-11 来源:互联网 点击:
当前的嵌入式应用程序开发过程里,并且C语言成为了绝大部分场合的最佳选择。如此一来main函数似乎成为了理所当然的起点——因为C程序往往从main函数开始执行。但一个经常会被忽略的问题是:微控制器单片机)上电后,是如何寻找到并执行main函数的呢?很显然微控制器无法从硬件上定位main函数的入口地址,因为使用C语言作为开发语言后,变量/函数的地址便由编译器在编译时自行分配,这样一来main函数的入口地址在微控制器的内部存储空间中不再是绝对不变的。相信读者都可以回答这个问题,答案也许大同小异,但肯定都有个关键词,叫“启动文件”,用英文单词来描述是“Bootloader”。

无论性能高下,结构简繁,价格贵贱,每一种微控制器(处理器)都必须有启动文件,启动文件的作用便是负责执行微控制器从“复位”到“开始执行main函数”中间这段时间(称为启动过程)所必须进行的工作。最为常见的51,AVR或MSP430等微控制器当然也有对应启动文件,但开发环境往往自动完整地提供了这个启动文件,不需要开发人员再行干预启动过程,只需要从main函数开始进行应用程序的设计即可。

话题转到STM32微控制器,无论是keil
uvision4还是IAR EWARM开发环境,ST公司都提供了现成的直接可用的启动文件,程序开发人员可以直接引用启动文件后直接进行C应用程序的开发。这样能大大减小开发人员从其它微控制器平台跳转至STM32平台,也降低了适应STM32微控制器的难度(对于上一代ARM的当家花旦ARM9,启动文件往往是第一道难啃却又无法逾越的坎)。

相对于ARM上一代的主流ARM7/ARM9内核架构,新一代Cortex内核架构的启动方式有了比较大的变化。ARM7/ARM9内核的控制器在复位后,CPU会从存储空间的绝对地址0x000000取出第一条指令执行复位中断服务程序的方式启动,即固定了复位后的起始地址为0x000000(PC = 0x000000)同时中断向量表的位置并不是固定的。而Cortex-M3内核则正好相反,有3种情况:
1、通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于SRAM区,即起始地址为0x2000000,同时复位后PC指针位于0x2000000处;
2、通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于FLASH区,即起始地址为0x8000000,同时复位后PC指针位于0x8000000处;
3、通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于内置Bootloader区,本文不对这种情况做论述;
而Cortex-M3内核规定,起始地址必须存放堆顶指针,而第二个地址则必须存放复位中断入口向量地址,这样在Cortex-M3内核复位后,会自动从起始地址的下一个32位空间取出复位中断入口向量,跳转执行复位中断服务程序。对比ARM7/ARM9内核,Cortex-M3内核则是固定了中断向量表的位置而起始地址是可变化的。
有了上述准备只是后,下面以STM32的2.02固件库提供的启动文件“stm32f10x_vector.s”为模板,对STM32的启动过程做一个简要而全面的解析。
程序清单一:
;文件“stm32f10x_vector.s”,其中注释为行号
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 RTCAl

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