STM32的啟動(dòng)過(guò)程如何分析

本文分析STM32單片機(jī)從上電到運(yùn)行的過(guò)程，目的在于了解STM32單片機(jī)從啟動(dòng)到運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程。

一般我們?cè)谑褂肧TM32單片機(jī)的時(shí)候，都是使用官方提供的驅(qū)動(dòng)文件，移植到自己即將要使用的工程中，移植完成之后再編寫自己的邏輯代碼，放到main( )函數(shù)中，就可以完美的運(yùn)行起來(lái)了。相信很多的人都沒有去關(guān)注過(guò)STM32從啟動(dòng)到運(yùn)行這個(gè)過(guò)程都發(fā)生了什么，現(xiàn)在就簡(jiǎn)單分析一些這個(gè)過(guò)程。

本文以STM32F103為例進(jìn)行分析。在官方給我們提供的啟動(dòng)文件中，將整個(gè)單片機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程要做的事情都已經(jīng)幫我們做好了，以至于我們?cè)谑褂眠@款單片機(jī)的時(shí)候，幾乎可以不會(huì)吹灰之力就可以運(yùn)行起來(lái)。STM32F103的啟動(dòng)文件形如：

根據(jù)不同的芯片容量，都有相對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)文件可供選擇，實(shí)際使用根據(jù)芯片容量選擇合適的啟動(dòng)文件即可。

啟動(dòng)文件的主要作用有：

1）設(shè)置棧

2）初始化 SP 指針

3）設(shè)置堆

4）復(fù)位中斷服務(wù)函數(shù)

5）調(diào)用 SystemInit()函數(shù)來(lái)完成初始化工作

6）調(diào)用__main，該函數(shù)內(nèi)部會(huì)調(diào)用 main()函數(shù)

1、設(shè)置棧

從啟動(dòng)文件中可以看到：

上述代碼中： 1）35行，將棧的大小設(shè)為0x00000400（即1024 = 1KB）。 2）37行，棧名稱為STACK，不初始化，可讀可寫，8（2^3）字節(jié)對(duì)齊。 3）38行，分配一片連續(xù)的存儲(chǔ)區(qū)域并初始化為 0，大小為0x400個(gè)字節(jié)。 4）39行，__initial_sp表示棧的結(jié)束地址，即棧頂?shù)刂?，STM32中棧是由高地址向低地址生長(zhǎng)。

2、設(shè)置堆

上述代碼中： 1）45行，將堆的大小設(shè)為0x00000200（即512B = 0.5KB）。 2）47行，棧名為HEAP，不初始化，可讀可寫，8（2^3）字節(jié)對(duì)齊。 3）48行，堆空間起始地址。 4）49行，堆空間:0x200個(gè)字節(jié)。 5）50行，堆空間結(jié)束地址。

3、對(duì)堆棧屬性進(jìn)行設(shè)置

1）PRESERVE8 指令指定當(dāng)前文件保持堆棧八字節(jié)對(duì)齊。 2）告訴匯編器下面是32位的Thumb指令，如果需要匯編器將插入位以保證對(duì)齊。

4、設(shè)置中斷向量表

1）57行，定義一塊數(shù)據(jù)段，只可讀，段名字是RESET。

2）58行，EXPORT:在程序中聲明一個(gè)全局的標(biāo)號(hào)__Vectors，該標(biāo)號(hào)可在其他的文件中引用。

3）59行，在程序中聲明一個(gè)全局的標(biāo)號(hào)__Vectors_End。

4）60行，在程序中聲明一個(gè)全局的標(biāo)號(hào)__Vectors_Size。

之后的是中斷的定義，可以分為兩部分：

一部分是系統(tǒng)內(nèi)部中斷：

另一部分是外部中斷：

在之后是中斷向量表的其他設(shè)置：

1）142行，得到向量表的大小。

2）144行，定義一個(gè)代碼段，可讀，段名字是.text。

5、中斷功能的定義

復(fù)位中斷：

1）149行，IMPORT:偽指令用于通知編譯器要使用的標(biāo)號(hào)在其他的源文件中定義。 2）150行，系統(tǒng)初始化。 3）151行，R0的值為SystemInit的地址。

4）152行，切換指令集,跳到SystemInit。 5）153行，R0的值為__main的地址。__main是庫(kù)提供的函數(shù)。用于完成堆棧，堆的初始化等工作，還會(huì)調(diào)用__user_initial_stackheap。 6）154行，切換指令集,跳到__main，并且最終會(huì)跳轉(zhuǎn)到main()，進(jìn)入C語(yǔ)言運(yùn)行環(huán)境。

6、用戶棧和堆初始化

1）333行，如果勾選了micro lib，使用微庫(kù)。 2）339行，沒有勾選微庫(kù)。

1）344，用戶堆棧初始化程序入口。 2）346，保存堆起始地址。 3）347行，保存棧結(jié)束地址。 4）348行，保存堆結(jié)束地址。 5）349行，保存棧起始地址。

7、中斷跳轉(zhuǎn)

中斷發(fā)生之后，是怎么實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷服務(wù)函數(shù)里面的呢？ 1）首先，前面

定義好了中斷的響應(yīng)函數(shù)，即中斷向量表，標(biāo)號(hào)__Vectors，表示中斷向量表的入口地址。2）我們假設(shè)STM32從FLASH啟動(dòng)，則中斷向量表起始地址為0x8000000，STM32上電后根據(jù)boot引腳來(lái)決定PC位置，即啟動(dòng)后PC跳到0x08000000。3）然后CPU會(huì)先取2個(gè)地址，第一個(gè)是棧頂?shù)刂罚诙€(gè)是復(fù)位異常地址（Reset_Handler），Reset_Handler最終會(huì)進(jìn)入到C語(yǔ)言的運(yùn)行環(huán)境，這個(gè)時(shí)候會(huì)先配置NVIC，使用NVIC_SetVectorTable()可以配置中斷向量表的起始地址和偏移，告訴CPU該向量表是位于Flash還是Ram，偏移是多少。 4）在發(fā)生中斷后，CPU找到中斷向量表地址，然后根據(jù)偏移（對(duì)號(hào)入座）再找到中斷地址，這樣就完成了跳轉(zhuǎn)了。