纬图虚拟仪器论坛

 找回密码
 立即注册
搜索
查看: 6636|回复: 3

STM32启动代码详解

[复制链接]
发表于 2012-9-28 14:23:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
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  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      EF:__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

LDR     R0, = Heap_Mem                                                ;215

LDR     R1, = (Stack_Mem + Stack_Size)                        ;216

LDR     R2, = (Heap_Mem +  Heap_Size)                        ;217

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。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。

        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。

        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。

        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“READONLY”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。

原文来自:http://bbs.eeworld.com.cn/thread-293020-1-1.html
回复

使用道具 举报

发表于 2012-9-28 16:01:54 | 显示全部楼层
什么 我恰好在学汇编 看看
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2012-9-28 16:03:10 | 显示全部楼层
而且启动程序恰好需要 谢谢
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2012-11-7 15:53:42 | 显示全部楼层
啥也不说了,楼主就是给力!
回复 支持 反对

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

Archiver|手机版|小黑屋|纬图虚拟仪器

GMT+8, 2024-12-22 12:18 , Processed in 0.112990 second(s), 14 queries .

Powered by Discuz! X3.4

Copyright © 2001-2020, Tencent Cloud.

快速回复 返回顶部 返回列表