STM32啟動過程分析

硬體: stm32f1系列

軟體環境：keil 4.54

注：本文中提到的rtos以rt-thread為例，不涵蓋所有rtos的情況

在keil mdk中新建工程時會根據所選的device自動生成啟動**檔案startup.s，該檔案的作用可根據其頭部的注釋看出

this module performs:

;* - set the initial sp

;* - set the initial pc == reset_handler

;* - set the vector table entries with the exceptions isr address

;* - configure the clock system

;* - branches to __main in the c library (which eventually

;* calls main()).

;* after reset the cortexm3 processor is in thread mode,

;* priority is privileged, and the stack is set to main.

在startup.s中，完成了堆疊大小和中斷向量表的設定。預設的棧大小為400位元組，堆大小為200位元組，可自行更改。這個棧在bare-metal系統中為全域性所使用，在帶rtos的系統中被作業系統核心和中斷所使用，如果無多層函式巢狀呼叫，通常是夠用的。堆在使用malloc()的時候會被用到。堆疊的設定必須用組合語言完成，因為c語言通常會用到函式，而函式呼叫是依賴於堆疊的。關於startup.s的詳細分析請參考004：stm32啟動檔案詳解及systeminit函式分析一文

系統上電後，預設從位址為0的地方開始執行。在stm32中，若根據boot引腳選擇從主快閃儲存器儲存器啟動，則主快閃儲存器儲存器被對映到啟動空間(0x0000 0000)，但仍然能夠在它原有的位址(0x0800 0000)訪問它。0x08000000開始的一段區域存放的是中斷向量表(即startup.s中__vectors開始的部分)

area reset, data, readonly

export __vectors

export __vectors_end

export __vectors_size

__vectors dcd __initial_sp ; top of stack

dcd reset_handler ; reset handler 先是執行__initial_sp設定主堆疊指標msp(相關概念請參考宋岩翻譯的《cortex-m3權威指南》)，而後執行復位操作reset_handler

reset_handler    proc
export  reset_handler             [weak]
import  __main
import  systeminit
ldr     r0, =systeminit
blx     r0
ldr     r0, =__main
bx      r0
endp

reset_handler中首先執行systeminit()函式(在system_stm32f10x.c檔案中定義)，該函式主要完成了rcc時鐘的設定。接著執行__main()處的**。在keil ide的工程視窗中，是無法搜尋到__main()的定義的，但在彙編**和工程map檔案中可以找到它的身影

__main                  0x08000121   thumb code     0  entry.o(.arm.collect$$$$00000000)

推測應該是在entry.c檔案中，而entry.c檔案應該是在keil自帶的library裡。

參考mdk __main()**執行過程分析一文，__main()中主要通過

1. __scatterload()把rw/ro輸出段從裝載域位址複製到執行域位址，並完成zi執行域的初始化工作。

2. __rt_entry()初始化堆疊，完成庫函式的初始化，最後自動跳轉向main()函式。其中__user_initial_stackheap()是在startup.s中定義的

export  __user_initial_stackheap                 
__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

根據aapcs的規定，棧任何時候都得4位元組對齊，在呼叫入口得8位元組對齊。對於帶rtos的系統，該函式根據

area stack, noinit, readwrite, align=3

area heap, noinit, readwrite, align=3

preserve8

保證了主堆疊指標msp是遵守規定的，而執行緒堆疊指標psp全靠自己來保證每次進入c世界時是8位元組對齊，通常的做法是在程式中使用__attribute__((aligned(8)))來告知編譯器在分配空間時採用8位元組對齊。在發生中斷時，如果當前正在使用的棧指標不是8位元組對齊，則先把sp-4，調整為8位元組對齊，參考

cortex-m3 棧的8位元組對齊一文

補充：startup.s定義了中斷處理函式

nmi_handler     proc        ;過程的開始
export  nmi_handler  [weak]
b    .      ;原地跳轉(即無限迴圈)，
endp        ;過程的結束

其中weak作為若定義，意思是如果在別處也定義該symbol，在鏈結時用別處的位址，而stm3210x_it.c這個檔案通常會進行這些中斷處理函式的重新定義

STM32啟動過程分析

stm32啟動過程

STM32的啟動過程

STM32 啟動過程簡述

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stm32啟動過程

STM32的啟動過程

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