STM32 keil mdk启动代码发分析

学习STM32,看了一堆乱七八糟的文档,准备写程序了,先分析了下STM32的启动代码,看着这堆鬼鬼的汇编代码,挺吓人的,看看帮助,查查网路,还是不那么难懂。

  1. ;//  Stack Configuration  
  2. ;//    Stack Size (in Bytes)   
  3. ;//   
  4. Stack_Size      EQU     0x00000200                           ;//定义堆栈大小  
  5.                 AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3    ;//定义一个数据段 按8字节对齐  
  6. Stack_Mem       SPACE   Stack_Size                           ;//保留Stack_Size大小的堆栈空间  
  7. __initial_sp                                                 ;//标号,代表堆栈顶部地址,后面有用  
  8.   
  9. ;//  Heap Configuration  
  10. ;//     Heap Size (in Bytes)   
  11. ;//   
  12. Heap_Size       EQU     0x00000020                            ;//定义堆空间大小  
  13.                 AREA    HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3      ;//定义一个数据段,8字节对齐  
  14. __heap_base  
  15. Heap_Mem        SPACE   Heap_Size                             ;//保留Heap_Size的堆空间  
  16. __heap_limit                                                  ;//标号,代表堆末尾地址,后面有用  
  17.   
  18.                 PRESERVE8                                     ;//指示编译器8字节对齐  
  19.                 THUMB                                         ;//指示编译器为THUMB指令  
  20.   
  21. ; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset  
  22.                 AREA    RESET, DATA, READONLY                  ;//定义只读数据段,其实放在CODE区,位于0地址  
  23.                   
  24.                 EXTERN  NMIException  
  25.                 EXTERN  HardFaultException  
  26.                 EXTERN  MemManageException  
  27.                 EXTERN  BusFaultException  
  28.                 EXTERN  UsageFaultException  
  29.                 EXTERN  SVCHandler  
  30.                 EXTERN  DebugMonitor  
  31.                 EXTERN  PendSVC  
  32.                 EXTERN  SysTickHandler                         ;//声明这些符号在外部定义,同C  
  33.                                                                ;//在××it.c中实现这些函数 ,中断就能自动调用了  
  34.                 EXPORT  __Vectors  
  35. __Vectors       DCD     __initial_sp              ; Top of Stack         //Cotex-M  要求此处为堆栈顶部地址  
  36.                 DCD     Reset_Handler             ; Reset Handler  
  37.                 DCD     NMIException              ; NMI Handler  
  38.                 DCD     HardFaultException        ; Hard Fault Handler  
  39.                 DCD     MemManageException        ; MPU Fault Handler  
  40.                 DCD     BusFaultException         ; Bus Fault Handler  
  41.                 DCD     UsageFaultException       ; Usage Fault Handler  
  42.                 DCD     0                         ; Reserved  
  43.                 DCD     0                         ; Reserved  
  44.                 DCD     0                         ; Reserved  
  45.                 DCD     0                         ; Reserved  
  46.                 DCD     SVCHandler                ; SVCall Handler  
  47.                 DCD     DebugMonitor              ; Debug Monitor Handler  
  48.                 DCD     0                         ; Reserved  
  49.                 DCD     PendSVC                   ; PendSV Handler  
  50.                 DCD     SysTickHandler            ; SysTick Handler      //一大堆的异常处理函数地址  
  51.                 ; External Interrupts  
  52.                 EXTERN  WWDG_IRQHandler  
  53.                 EXTERN  PVD_IRQHandler  
  54.                 EXTERN  TAMPER_IRQHandler  
  55.                 EXTERN  RTC_IRQHandler  
  56.                 EXTERN  FLASH_IRQHandler  
  57.                 EXTERN  RCC_IRQHandler  
  58.                 EXTERN  EXTI0_IRQHandler  
  59.                 EXTERN  EXTI1_IRQHandler  
  60.                 EXTERN  EXTI2_IRQHandler  
  61.                 EXTERN  EXTI3_IRQHandler  
  62.                 EXTERN  EXTI4_IRQHandler  
  63.                 EXTERN  DMAChannel1_IRQHandler  
  64.                 EXTERN  DMAChannel2_IRQHandler  
  65.                 EXTERN  DMAChannel3_IRQHandler  
  66.                 EXTERN  DMAChannel4_IRQHandler  
  67.                 EXTERN  DMAChannel5_IRQHandler  
  68.                 EXTERN  DMAChannel6_IRQHandler  
  69.                 EXTERN  DMAChannel7_IRQHandler  
  70.                 EXTERN  ADC_IRQHandler  
  71.                 EXTERN  USB_HP_CAN_TX_IRQHandler  
  72.                 EXTERN  USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler  
  73.                 EXTERN  CAN_RX1_IRQHandler  
  74.                 EXTERN  CAN_SCE_IRQHandler  
  75.                 EXTERN  EXTI9_5_IRQHandler  
  76.                 EXTERN  TIM1_BRK_IRQHandler  
  77.                 EXTERN  TIM1_UP_IRQHandler  
  78.                 EXTERN  TIM1_TRG_COM_IRQHandler  
  79.                 EXTERN  TIM1_CC_IRQHandler  
  80.                 EXTERN  TIM2_IRQHandler  
  81.                 EXTERN  TIM3_IRQHandler  
  82.                 EXTERN  TIM4_IRQHandler  
  83.                 EXTERN  I2C1_EV_IRQHandler  
  84.                 EXTERN  I2C1_ER_IRQHandler  
  85.                 EXTERN  I2C2_EV_IRQHandler  
  86.                 EXTERN  I2C2_ER_IRQHandler  
  87.                 EXTERN  SPI1_IRQHandler  
  88.                 EXTERN  SPI2_IRQHandler  
  89.                 EXTERN  USART1_IRQHandler  
  90.                 EXTERN  USART2_IRQHandler  
  91.                 EXTERN  USART3_IRQHandler  
  92.                 EXTERN  EXTI15_10_IRQHandler  
  93.                 EXTERN  RTCAlarm_IRQHandler  
  94.                 EXTERN  USBWakeUp_IRQHandler                    ;//同上,  
  95.                   
  96.                 DCD     WWDG_IRQHandler           ; Window Watchdog  
  97.                 DCD     PVD_IRQHandler            ; PVD through EXTI Line detect  
  98.                 DCD     TAMPER_IRQHandler         ; Tamper  
  99.                 DCD     RTC_IRQHandler            ; RTC  
  100.                 DCD     FLASH_IRQHandler          ; Flash  
  101.                 DCD     RCC_IRQHandler            ; RCC  
  102.                 DCD     EXTI0_IRQHandler          ; EXTI Line 0  
  103.                 DCD     EXTI1_IRQHandler          ; EXTI Line 1  
  104.                 DCD     EXTI2_IRQHandler          ; EXTI Line 2  
  105.                 DCD     EXTI3_IRQHandler          ; EXTI Line 3  
  106.                 DCD     EXTI4_IRQHandler          ; EXTI Line 4  
  107.                 DCD     DMAChannel1_IRQHandler    ; DMA Channel 1  
  108.                 DCD     DMAChannel2_IRQHandler    ; DMA Channel 2  
  109.                 DCD     DMAChannel3_IRQHandler    ; DMA Channel 3  
  110.                 DCD     DMAChannel4_IRQHandler    ; DMA Channel 4  
  111.                 DCD     DMAChannel5_IRQHandler    ; DMA Channel 5  
  112.                 DCD     DMAChannel6_IRQHandler    ; DMA Channel 6  
  113.                 DCD     DMAChannel7_IRQHandler    ; DMA Channel 7  
  114.                 DCD     ADC_IRQHandler            ; ADC  
  115.                 DCD     USB_HP_CAN_TX_IRQHandler  ; USB High Priority or CAN TX  
  116.                 DCD     USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler ; USB Low  Priority or CAN RX0  
  117.                 DCD     CAN_RX1_IRQHandler        ; CAN RX1  
  118.                 DCD     CAN_SCE_IRQHandler        ; CAN SCE  
  119.                 DCD     EXTI9_5_IRQHandler        ; EXTI Line 9..5  
  120.                 DCD     TIM1_BRK_IRQHandler       ; TIM1 Break  
  121.                 DCD     TIM1_UP_IRQHandler        ; TIM1 Update  
  122.                 DCD     TIM1_TRG_COM_IRQHandler   ; TIM1 Trigger and Commutation  
  123.                 DCD     TIM1_CC_IRQHandler        ; TIM1 Capture Compare  
  124.                 DCD     TIM2_IRQHandler           ; TIM2  
  125.                 DCD     TIM3_IRQHandler           ; TIM3  
  126.                 DCD     TIM4_IRQHandler           ; TIM4  
  127.                 DCD     I2C1_EV_IRQHandler        ; I2C1 Event  
  128.                 DCD     I2C1_ER_IRQHandler        ; I2C1 Error  
  129.                 DCD     I2C2_EV_IRQHandler        ; I2C2 Event  
  130.                 DCD     I2C2_ER_IRQHandler        ; I2C2 Error  
  131.                 DCD     SPI1_IRQHandler           ; SPI1  
  132.                 DCD     SPI2_IRQHandler           ; SPI2  
  133.                 DCD     USART1_IRQHandler         ; USART1  
  134.                 DCD     USART2_IRQHandler         ; USART2  
  135.                 DCD     USART3_IRQHandler         ; USART3  
  136.                 DCD     EXTI15_10_IRQHandler      ; EXTI Line 15..10  
  137.                 DCD     RTCAlarm_IRQHandler       ; RTC Alarm through EXTI Line  
  138.                 DCD     USBWakeUp_IRQHandler      ; USB Wakeup from suspend   ;//同上  
  139.   
  140.                 AREA    |.text|, CODE, READONLY        ;//定义代码段  
  141.   
  142. ; Reset Handler  
  143. Reset_Handler   PROC                                        ;//Rset_Handler的实现  
  144.                 EXPORT  Reset_Handler             [WEAK]    ;//在外部没有定义该符号时导出该符号,见HELP中[WEAK]  
  145.                 IMPORT  __main                              ;//导入符号,__main为 运行时库提供的函数;完成堆栈,堆的初始话  
  146.                 LDR     R0, =__main                         ;//等工作,会调用下面定义的__user_initial_stackheap;  
  147.                 BX      R0                                  ;//跳到__main,进入C的世界  
  148.                 ENDP  
  149.   
  150.                 ALIGN  
  151.   
  152. ; User Initial Stack & Heap  
  153.                 IF      :DEF:__MICROLIB                     ;//如果使用micro lib,micro lib 描述见armlib.chm  
  154.                   
  155.                 EXPORT  __initial_sp  
  156.                 EXPORT  __heap_base  
  157.                 EXPORT  __heap_limit                        ;//只导出几个定义  
  158.                   
  159.                 ELSE                                        ;//如果使用默认C运行时库  
  160.                   
  161.                 IMPORT  __use_two_region_memory  
  162.                 EXPORT  __user_initial_stackheap  
  163. __user_initial_stackheap                                    ;//则进行堆栈和堆的赋值,在__main函数执行过程中调用。  
  164.                 LDR     R0, =  Heap_Mem  
  165.                 LDR     R1, =(Stack_Mem + Stack_Size)  
  166.                 LDR     R2, = (Heap_Mem +  Heap_Size)  
  167.                 LDR     R3, = Stack_Mem  
  168.                 BX      LR  
  169.                 ALIGN  
  170.                 ENDIF  
  171.   
  172.                 END                                         ;//OK ,完了  

版本二

 

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51AVRMSP430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  “可读写”段保存于SRAM区,即0x2000000地址后
__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      具有只读属性的段保存于FLASH区,即0x8000000地址后
EXPORT __Vectors ;83
__Vectors ;84
DCD __initial_sp ;85   其意义等价于C语言中的地址符“&”。因此从第84行开始建立的中断向量表则类似于使用C语言定义了一个指针数组,其每一个成员都是一个函数指针,分别指向各个中断服务函数。

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   声明__main标号
LDR R0, =__main ;203   跳转__main地址执行
BX R0 ;204                __main标号表示C/C++标准实时库函数里的一个初始化子程序__main的入口地址。该程序的一个主要作用是初始化堆栈(对于程序清单一来说则是跳转__user_initial_stackheap标号进行初始化堆栈的),并初始化映像文件,最后跳转C程序中的main函数。
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_memory ;212
EXPORT __user_initial_stackheap ;213
__user_initial_stackheap ;214    用户堆栈初始化程序入口
LDR R0, = Heap_Mem ;215        保存栈顶指针和栈大小
LDR R1, = (Stack_Mem + Stack_Size) ;216 
LDR R2, = (Heap_Mem + Heap_Size) ;217  堆始地址和堆大小
LDR R3, = Stack_Mem ;218
BX LR ;219
ALIGN ;220
ENDIF ;221
END ;222
ENDIF ;223
END ;224

如程序清单一,STM32的启动代码一共224行,使用了汇编语言编写,这其中的主要原因下文将会给出交代。现在从第一行开始分析:
 第1行:定义是否使用外部SRAM,为1则使用,为0则表示不使用。此语行若用C语言表达则等价于:
#define DATA_IN_ExtSRAM 0
 第2行:定义栈空间大小为0x00000400个字节,即1Kbyte。1024  此语行亦等价于:
#define Stack_Size 0x00000400
 第3行:伪指令AREA,表示
 第4行:开辟一段大小为Stack_Size的内存空间作为栈。Stack_Mem SPACE Stack_Size
 第5行:标号__initial_sp,表示栈空间顶地址。
 第6行:定义堆空间大小为0x00000400个字节,也为1Kbyte。
 第7行:伪指令AREA,表示
 第8行:标号__heap_base,表示堆空间起始地址。
 第9行:开辟一段大小为Heap_Size的内存空间作为堆。
 第10行:标号__heap_limit,表示堆空间结束地址。
 第11行:告诉编译器使用THUMB指令集。
 第12行:告诉编译器以8字节对齐。
 第13—81行:IMPORT指令,指示后续符号是在外部文件定义的(类似C语言中的全局变量声明),而下文可能会使用到这些符号。
 第82行:定义只读数据段,实际上是在CODE区(假设STM32从FLASH启动,则此中断向量表起始地址即为0x8000000)
 第83行:将标号__Vectors声明为全局标号,这样外部文件就可以使用这个标号。EXPORT __Vectors ;
 第84行:标号__Vectors,表示中断向量表入口地址。
 第85—160行:建立中断向量表。
 第161行:
 第162行:复位中断服务程序,PROC…ENDP结构表示程序的开始和结束。Reset_Handler PROC
 第163行:声明复位中断向量Reset_Handler为全局属性,这样外部文件就可以调用此复位中断服务。
 第164行:IF…ENDIF为预编译结构,判断是否使用外部SRAM,在第1行中已定义为“不使用”。
 第165—201行:此部分代码的作用是设置FSMC总线以支持SRAM,因不使用外部SRAM因此此部分代码不会被编译。
 第202行:声明__main标号。
 第203—204行:跳转__main地址执行。
 第207行:IF…ELSE…ENDIF结构,判断是否使用DEF:__MICROLIB(此处为不使用)。
 第208—210行:若使用DEF:__MICROLIB,则将__initial_sp,__heap_base,__heap_limit亦即栈顶地址,堆始末地址赋予全局属性,使外部程序可以使用。
 第212行:定义全局标号__use_two_region_memory。
 第213行:声明全局标号__user_initial_stackheap,这样外程序也可调用此标号。
 第214行:标号__user_initial_stackheap,表示用户堆栈初始化程序入口。
 第215—218行:分别保存栈顶指针和栈大小,堆始地址和堆大小至R0,R1,R2,R3寄存器。
 第224行:程序完毕。
以上便是STM32的启动代码的完整解析,接下来对几个小地方做解释:
1、 AREA指令:伪指令,用于定义代码段或数据段,后跟属性标号。其中比较重要的一个标号为“READONLY”或者“READWRITE”,其中“READONLY”表示该段为只读属性,联系到STM32的内部存储介质,可知具有只读属性的段保存于FLASH区,即0x8000000地址后。而“READWRITE”表示该段为“可读写”属性,可知“可读写”段保存于SRAM区,即0x2000000地址后。由此可以从第3、7行代码知道,堆栈段位于SRAM空间。从第82行可知,中断向量表放置与FLASH区,而这也是整片启动代码中最先被放进FLASH区的数据。因此可以得到一条重要的信息:0x8000000地址存放的是栈顶地址__initial_sp,0x8000004地址存放的是复位中断向量Reset_Handler(STM32使用32位总线,因此存储空间为4字节对齐)。
2、 DCD指令:作用是开辟一段空间,其意义等价于C语言中的地址符“&”。因此从第84行开始建立的中断向量表则类似于使用C语言定义了一个指针数组,其每一个成员都是一个函数指针,分别指向各个中断服务函数。
3、 标号:前文多处使用了“标号”一词。标号主要用于表示一片内存空间的某个位置,等价于C语言中的“地址”概念。地址仅仅表示存储空间的一个位置,从C语言的角度来看,变量的地址,数组的地址或是函数的入口地址在本质上并无区别。
4、 第202行中的__main标号并不表示C程序中的main函数入口地址,因此第204行也并不是跳转至main函数开始执行C程序。__main标号表示C/C++标准实时库函数里的一个初始化子程序__main的入口地址。该程序的一个主要作用是初始化堆栈(对于程序清单一来说则是跳转__user_initial_stackheap标号进行初始化堆栈的),并初始化映像文件,最后跳转C程序中的main函数。这就解释了为何所有的C程序必须有一个main函数作为程序的起点——因为这是由C/C++标准实时库所规定的——并且不能更改,因为C/C++标准实时库并不对外界开发源代码。因此,实际上在用户可见的前提下,程序在第204行后就跳转至.c文件中的main函数,开始执行C程序了。
至此可以总结一下STM32的启动文件和启动过程。首先对栈和堆的大小进行定义,并在代码区的起始处建立中断向量表,其第一个表项是栈顶地址,第二个表项是复位中断服务入口地址。然后在复位中断服务程序中跳转¬¬C/C++标准实时库的__main函数,完成用户堆栈等的初始化后,跳转.c文件中的main函数开始执行C程序。假设STM32被设置为从内部FLASH启动(这也是最常见的一种情况),中断向量表起始地位为0x8000000,则栈顶地址存放于0x8000000处,而复位中断服务入口地址存放于0x8000004处。当STM32遇到复位信号后,则从0x80000004处取出复位中断服务入口地址,继而执行复位中断服务程序,然后跳转__main函数,最后进入mian函数,来到C的世界。 

STM32启动代码问题

能否讲解一下startup_stm32f10x_cl.s启动代码含义,谢谢!

我现在看反汇编如下
0x08000000 0678      LSLS     r0,r7,#25            (查看Memory窗口0x08000000  :  78 06 00 20 ---STM32小端缘故)

0x08000002 2000      MOVS     r0,#0x00
0x08000004 1105      ASRS     r5,r0,#408
0x08000006 0800      LSRS     r0,r0,#00A
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

上面应该对应
__Vectors       DCD     __initial_sp              ; Top of Stack
                DCD     Reset_Handler             ; Reset Handler
                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

0x08001104 4808      LDR      r0,[pc,#32]  ;  程序一运行跳到这里,why?
0x08001106 4700      BX       r0,r0,#0

上面对应
Reset_Handler    PROC
                 EXPORT  Reset_Handler             [WEAK]
        IMPORT  __main
                 LDR     R0, =__main
                 BX      R0
                 ENDP

那位能说一下为什么跳到0x08001104,即PC =0x08001104, 我想应该PC应该先跳到0x08000000? 

解答

cortex-M3和ARM9的架构有很大区别,ARM7、ARM9在复位后是从地址0处开始执行指令,也就是说地址0x00000000的内容是指令。而cortex-M3的异常向量表中的内容并不是指令,0x00000000处(当然也可能映射到别的范围)是主堆栈指针的数值,0x00000004的内容是复位后需要跳转到的地址,是一个地址而不是一条指令。 

stm32选择flash启动方式,中断向量表映射到0x08000000,由楼主给出的反汇编可知,复位后主堆栈指针的位置是0x20000678,0x08000004位置的数值是0x08001105,由于cortex-M3只能运行在thumb2状态,所以要保证向PC(R15)写入的数值的bit0必须是1(如果向PC写入的数值的bit0是0,则处理器认为试图切入ARM状态,会产生fault),而实际上stm32的指令是半字对齐的,所以复位后会跳转到0x08001104。

永不止步步 发表于02-08 09:26 浏览65535次
分享到:

已有1条评论

  • Junior
    Junior 05-07 11:14

    解释很经典!

添加一条新评论

只有登录用户才能评论,请先登录注册哦!

话题作者

永不止步步
金币:67417个|学分:378341个
立即注册
畅学电子网,带你进入电子开发学习世界
专业电子工程技术学习交流社区,加入畅学一起充电加油吧!

x

畅学电子网订阅号