基于ARM的LPC1768微控制器啟動(dòng)過(guò)程

1. 基本概念(CMSIS): Cortex Micro-controller Software Interface Standard，微控制器軟件接口標(biāo)準(zhǔn)。

2. CMSIS標(biāo)準(zhǔn)的文件結(jié)構(gòu)：

a) core_cm.c （stdint.h）

b) system_.c （core_cm, system_）

c) startup_.s

其中core_cm.c以及core_cm中為內(nèi)核設(shè)訪問層，其中定義了定義了內(nèi)核中得外設(shè)幾丁質(zhì)以及一些內(nèi)核的訪問及控制函數(shù)。

startup_.s文件是系統(tǒng)的啟動(dòng)文件，其包括堆和棧的初始化配置、中斷向量表的配置以及將程序引導(dǎo)到main()函數(shù)等功能。

system_和system_.c文件則是由ARM公司提供模版，各芯片制造商根據(jù)自己芯片的特點(diǎn)來(lái)編寫的。

3. 注解startup_.s文件

此文件主要完成三項(xiàng)工作：堆棧以及堆的初始化、定位中斷向量表、調(diào)用Reset Handler

a) 堆棧以及堆的初始化

; Stack Configuration

; ? Stack Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8>

;

Stack_Size ? ? ? ? EQU ? ?? 0x00000200

AREA ? ? STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3 ?

//指明8字節(jié)對(duì)齊（ALIGN=3）

Stack_Mem SPACE ?? Stack_Size

__initial_sp ? ? ? //此標(biāo)號(hào)有一層隱含的意思那就是在M3中堆棧是滿遞減堆 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ?? //棧，因?yàn)樗付硕褩Ｖ羔樜挥诙褩５母叩刂罚ㄔ?//Stack_Mem之后）

; Heap Configuration

; ? ?Heap Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8>

;

Heap_Size ? ? ?? EQU ? ?? 0x00000000

AREA ? ? HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3

__heap_base

Heap_Mem ? ? ?? SPACE Heap_Size

__heap_limit

以上堆和棧的具體地址可以在工程編譯后產(chǎn)生的*.map文件中看到。

b) 定位中斷向量表

PRESERVE8 ??

//PRESERVE8指定了以下的代碼位8字節(jié)對(duì)齊

THUMB

//THUMB指定了接下來(lái)的代碼為THUMB指令集

; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset

AREA ? ?RESET, DATA, READONLY

//此語(yǔ)句聲明RESET數(shù)據(jù)段

EXPORT ?__Vectors

//導(dǎo)出向量表標(biāo)號(hào)，EXPORT作用類似于C語(yǔ)言中的extern

__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

DCD ? ? 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ; Reserved

DCD ? ? 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ; Reserved

DCD ? ? 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ; Reserved

DCD ? ? 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ; Reserved

DCD ? ? SVC_Handler ? ? ? ? ? ? ?? ; SVCall Handler

DCD ? ? DebugMon_Handler ? ? ? ? ? ; Debug Monitor Handler

DCD ? ? 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ; Reserved

DCD ? ? PendSV_Handler ? ? ? ? ? ? ; PendSV Handler

DCD ? ? SysTick_Handler ? ? ? ? ?? ; SysTick Handler

; External Interrupts

DCD ? ? WDT_IRQHandler ? ? ? ? ? ? ; 16: Watchdog Timer

DCD ? ? TIMER0_IRQHandler ? ? ? ?? ; 17: Timer0

DCD ? ? TIMER1_IRQHandler ? ? ? ?? ; 18: Timer1

DCD ? ? TIMER2_IRQHandler ? ? ? ?? ; 19: Timer2

DCD ? ? TIMER3_IRQHandler ? ? ? ?? ; 20: Timer3

DCD ? ? UART0_IRQHandler ? ? ? ? ? ; 21: UART0

（……省略）

c) 調(diào)用Reset Handler

; Reset Handler

Reset_Handler ??

PROC

EXPORT ?Reset_Handler ? ? ? ? ? ? [WEAK]

IMPORT ?SystemInit

IMPORT ?__main

LDR ? ? R0, =SystemInit

BLX ? ? R0

LDR ? ? R0, =__main

BX ? ? ?R0

ENDP

注釋：引導(dǎo)程序進(jìn)入__main(此__main是C_Library中的函數(shù)，非main())

d) 其他的代碼

這段代碼是NXP公司的LPC1700系列的MCU特有的一段代碼，其他公司的Cortex-M3 MCU的啟動(dòng)程序是沒有這段代碼的。

這段代碼是指定LPC1700的CRP加密級(jí)別的代碼段，芯片上電后會(huì)自動(dòng)讀取這一地址的值以確定加密方式，其中CRP_Key = 0xffffffff為不加密（0級(jí)加密），CRP_Key = 0x12345678為1級(jí)加密，CRP_Key = 0x87654321為2級(jí)加密，CRP_Key = 0x43218765為3級(jí)加密（最高級(jí)加密），3級(jí)加密將會(huì)禁止所有的ISP指令，也就是說(shuō)，芯片將不能讀寫、不能擦除。

IF ? ?? :LNOT::DEF:NO_CRP

AREA ? ? |.ARM.__at_0x02FC|, CODE, READONLY

CRP_Key ? ? ? ??

DCD ? ?? 0xFFFFFFFF

ENDIF

AREA ? ? |.text|, CODE, READONLY

e)?堆棧以及堆的初始化行為

; User Initial Stack & Heap

IF ? ? ? :DEF:__MICROLIB

EXPORT ?__initial_sp

EXPORT ?__heap_base

EXPORT ?__heap_limit

ELSE

IMPORT ?__use_two_region_memory

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