深入理解MCU啟動(dòng)原理

1、MCU最開始一啟動(dòng)后去哪里讀代碼？

CPU上電啟動(dòng)后被設(shè)計(jì)為去地址0x00000000位置處讀取代碼；首先會(huì)連續(xù)讀取兩個(gè)字，分別是棧指針初始值和復(fù)位異常處理函數(shù)的地址；然后跳去執(zhí)行復(fù)位異常處理函數(shù)。

當(dāng)然在一些早期的ARM處理器設(shè)計(jì)中，如Arm7TDMI，復(fù)位后會(huì)直接讀取0地址處的代碼進(jìn)行執(zhí)行，由軟件初始化棧指針，0地址處存放的直接就是中斷處理函數(shù)，而不是函數(shù)地址。

所以我們可以有理由推測(cè)出，第一個(gè)字是棧地址是因?yàn)榻酉聛?lái)的復(fù)位中斷處理函數(shù)涉及函數(shù)跳轉(zhuǎn)，可能已經(jīng)需要存放內(nèi)容在棧里了。

2. 0x0地址處是bootROM代碼嗎，還是用戶bootloader代碼？

答案是都可以。這其實(shí)取決于用戶的代碼是存放在哪里的。

比如說(shuō)對(duì)于一些性能強(qiáng)的MCU（如Cortex-A系列）來(lái)說(shuō)，代碼本身體積比較大，存放在SD卡里或者QSPI/SPI Flash里都有可能，這些MCU啟動(dòng)一定是先去bootROM執(zhí)行代碼，因?yàn)镾D卡、SPI Flash的儲(chǔ)存不在MCU的統(tǒng)一編址空間里，沒初始化這些外設(shè)前根本無(wú)法訪問(wèn)，bootROM這塊Nor Flash就一定是可以被MCU直接通過(guò)總線地址訪問(wèn)的，0地址的代碼位于bootROM中。

代碼從bootROM中起來(lái)后，通過(guò)啟動(dòng)引腳判斷從哪個(gè)外設(shè)中搬用戶程序，并去初始化相應(yīng)外設(shè)，將外設(shè)中存儲(chǔ)的用戶代碼搬到內(nèi)部SRAM中執(zhí)行。后續(xù)的啟動(dòng)流程不贅述。



對(duì)于一些小容量的MCU來(lái)說(shuō)，比如Cortex-M3/M4，他們的芯片里有內(nèi)置Flash，這個(gè)Flash的特點(diǎn)跟上面說(shuō)的bootROM很像，是MCU可以直接通過(guò)地址總線去訪問(wèn)到的，不需要進(jìn)行外設(shè)初始化的。

當(dāng)然，這些MCU內(nèi)部也是有bootROM的，因此這些MCU一上電可以選擇從bootROM中啟動(dòng)，也可以選擇從內(nèi)置Flash中啟動(dòng)，是通過(guò)外部引腳進(jìn)行選擇的，選擇了誰(shuí)，就把誰(shuí)的起始地址映射到0地址處。

3. 類似Cortex-M3/M4是如何保證Flash起始地址是棧指針和復(fù)位異常處理函數(shù)指針的？

這一點(diǎn)實(shí)際是通過(guò)編譯的鏈接文件制定的。比如說(shuō)如下是我截取的IAR的鏈接文件.icf。

4. MCU有可能不從0地址開始讀代碼嗎？

M7內(nèi)核芯片比較靈活了，改變了固定從0x0000 0000地址讀取中斷向量表的問(wèn)題，以STM32H7為例，可以從 0x0000 0000 到 0x3FFF 0000 所有地址進(jìn)行啟動(dòng)。專門安排了個(gè)選項(xiàng)字節(jié)來(lái)配置。

審核編輯：劉清