stm32启动文件详解.doc

STM32启动文件详解
一、启动文件的作用
1.初始化堆栈指针 SP；
2.初始化程序计数器指针 PC；
3.设置堆、栈的大小；
4.设置异常向量表的入口地址；
5.配置外部 SRAM作为数据存储器（这个由用户配置，一般的开发板可没有外部 SRAM）；
6.设置 C库的分支入口__main（最终用来调用 main函数）；
7.在 3.5版的启动文件还调用了在 system_stm32f10x.c文件中的SystemIni()函数配置系统时钟。

二、汇编指令
指令
作用
EQU
给数字常量取一个符号名，相当于C语言中的define
AREA
汇编一个新的代码段或者数据段
SPACE
分配内存空间
PRESERVE8
当前文件堆栈需按照8字节对齐
EXPORT
声明一个标号具有全局属性，可被外部文件使用
DCD
以字为单位分配内存，要求4字节对齐，并要求初始化这些内存
PROC
定义子程序，与ENDP成对使用，表示子程序结束
WEAK
弱定义，如果外部文件声明了一个标号，则优先使用外部文件定义的定义也不出错
IMPORT
声明标号来自外部文件，跟C语言中的EXTERN关键字类似
B
跳转到一个标号
ALLIGN
编译器对指令或者数据的存放地址进行对齐，一般需要跟一个立即数，缺省值表示4字节对齐。要注意的是：这个不是ARM的指令，是编译器的，这里放在一起只是为了方便
END
到达文件的末尾，文件结束
IF,ELSE,ENDIF
汇编条件分支语句，跟C语言的类似
LDR
从存储器中加载字到一个寄存器中
BL
跳转到由寄存器给出的地址，并把跳转前的下条指令地址保存到LR
BLX
跳转到由寄存器给出的地址，并根据寄存器的LSE确定处理器的状态，还要把跳转前的下条指令地址保存到LR
BX
跳转到由寄存器/标号给出的地址，不用返回

三、启动代码
1.stack ----- 栈
Stack_Size EQU 0x00000400 ; 栈的大小

AREA STACK, NOINIT, READWRITE,ALIGN=3
Stack_Mem SPACE Stack_Size ; 分配栈空间
__initial_sp ; 栈的结束地址(栈顶地址)

分配名为STACK，不初始化，可读可写，8（2^3）字节对齐的1KB空间。
栈：局部变量，函数形参等。栈的大小不能超过内部SRAM大小。
AREA：汇编一个新的代码段或者数据段。STACK段名，任意命名；NOINIT表示不初始化；READWRITE可读可写；ALIGN=3（2^3= 8字节对齐）。
__initial_sp紧挨了SPACE放置，表示栈的结束地址，栈是从高往低生长，结束地址就是栈顶地址。
2.heap ----- 堆
Heap_Size EQU 0x00000200 ; 堆的大小(512Bytes)

AREA HEAP, NOINIT, READWRITE,ALIGN=3
__heap_base ; 堆的起始地址
Heap_Mem SPACE Heap_Size ; 分配堆空间
__heap_limit ; 堆的结束地址

分配名为HEAP，不初始化，可读可写，8（2^3）字节对齐的512字节空间。__heap_base堆的起始地址，__heap_limit堆的结束地址。堆由低向高生长。动态分配内存用到堆。

PRESERVE8 -- 指定当前文件的堆/栈按照 8 字节对齐。
THUMB -- 表示后面指令兼容 THUMB 指令。THUBM 是ARM 以前的指令集，16bit；现在 Cortex-M 系列的都使用 THUMB-2 指令集，THUMB-2 是32 位的，兼容 16 位和 32 位的指令，是 THUMB 的超级。

3.向量表
AREA RESET, DATA, READONLY
EXPORT __Vectors
EXPORT __Vectors_End
EXPORT __Vectors_Size
定义一个名为RESET，可读的数据段。并声明 __Vectors、__Vectors_End 和__Vectors_Size 这三个标号可被外部的文件使用。
__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 WWDG_IRQHandler ; Window Watchdog
.
.
.
__Vectors_End
__Vectors_Size EQU __Vectors_End - __Vectors ;向量表大小

__Vectors 为向量表起始地址，__Vectors_End 为向量表结束地址，两个相减即可算出向量表大小。
向量表从 Flash 的 0x0 地址开始放置，以 4 个字节为一个单位，地址 0 存放的是栈顶地址，0x04 存放的是复位程序的地址，以此类推。从代码上看，向量表中存放的都是中断服务函数的函数名，可我们知道 C 语言中的函数名就是一个地址。

4.复位程序
AREA |.text|, CODE, READONLY
定义一个名为.text,可读的代码段
Reset_Handler PROC ;复位子程序开始
EXPORT Reset_Handler [WEAK]
IMPORT __main
IMPORT SystemInit
LDR R0, =SystemInit
BLX R0
LDR R0, =__main
BX R0
ENDP ;子程序结束

复位子程序是系统上电后第一个执行的程序，调用 SystemInit ()函数初始化系统时钟，然后调用 C 库函数_main。
备注：
__main() 和 main()
当所有的系统初始化工作完成之后，就需要把程序流程转入主应用程序，即呼叫主应用程序。最简单的一种情况是：
IMPORT main
B main
直接从启动代码跳转到应用程序的主函数入口，当然主函数名字可以由用户随便定义。
在ARM ADS环境中，还另外提供了一套系统级的呼叫机制。
IMPORT __main
B __main
__main()是编译系统提供的一个函数，负责完成库函数的初始化和初始化应用程序执行环境，最后自动跳转到main()。所以说，前者是库函数，后者就是我们自己编写的main()主函数；
因此我们用的B __main其实是执行库函数,然后该库函数再调用我们的main() 函数,因此在单步调试时会看到先要跑一段程序(其实是库函数),然后再单步到我们自己的main函数(这个同时也说明如果有B __main 则就对应必须有main函数,否则编译出错),如果我们用 B main来进入我们的主函数的话,那在单步调试时就看到直接进入到我们自己的main函数了,中间不会看到其他程序;
那么用B __main和用B main 这两这进入我们的main函数方式有什么不同呢?
如果采用前者则会由编译器加入一段"段拷贝"程序,即我们说的从加载域到执行域转化程序;而采用后者就没有这个了，因此如果要进行 "段拷贝"只能自己动手编写程序来实现了,完成段拷贝后就可以进入我们的主函数了,当然这个主函数不一定是叫做main(),可以起个其他好听的名字,这个有别于使用B __main方式;不管采用哪种方式进入我们的程序,都要有一段"段拷贝"程序,跑完了段拷贝后才能可以进入我们主程序了!（顺便提一下:startup.s这个文件并没有所谓的"段拷贝"功能,再看也无益!）
对含有启动程序来说,"执行地址与加载地址相同"不容易实现：
如果执行地址与加载地址相同那当然不需要做"段拷贝",但是个人理解编译器还会加入"段拷贝"程序(如果用B __main的话),只是因为条件不满足而不执行而已;但是对含有启动程序来说,"执行地址与加载地址相同"就不容易了。因为启动程序是要烧到非易失存储器里,用来在上电执行的,而这个程序必定会有RW段,如果RW放在非易失存储器,如FLASH,那就不好实现RW功能了,因此要给RW移动到能够实现RW功能的存储器,如SRAM等。因此,对含有启动程序来说,"执行地址与加载地址相同"就不容易实现;程序的入口点在C 库中的__main 处，在该点，库代码执行以下操作：
1. 将非零（只读和读写）运行区域从其载入地址复制到运行地址。
2. 清零ZI 区域。
3. 跳转到__rt_entry。

5.终端服务程序
NMI_Handler PROC
EXPORT NMI_Handler [WEAK]
B .
ENDP
HardFault_Handler\
PROC
EXPORT HardFault_Handler [WEAK]
B .
ENDP
MemManage_Handler\
PROC
EXPORT MemManage_Handler [WEAK]
B .
ENDP
此处省略部分……
启动文件里面已经帮我们写好所有中断的中断服务函数，跟我们平时写的中断服务函数不一样的就是这些函数都是空的，真正的中断复服务程序需要我们在外部的 C 文件里面重新实现，这里只是提前占了一个位置而已。
如果我们在使用某个外设的时候，开启了某个中断，但是又忘记编写配套的中断服务程序或者函数名写错，那当中断来临的时，程序就会跳转到启动文件预先写好的空的中断服务程序中，并且在这个空函数中无线循环，即程序就死在这里。
B：跳到一个“ .”，表示无限循环。

6.用户堆栈初始化
ALIGN：对指令或者数据存放的地址进行对齐，后面会跟一个立即数。缺省表示 4 字节对齐。
IF :DEF:__MICROLIB
EXPORT __initial_sp
EXPORT __heap_base
EXPORT __heap_limit

ELSE

IMPORT __use_two_region_memory
EXPORT __user_initial_stackheap
;初始化堆&&栈
__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

ALIGN

ENDIF

END

判断是否定义了__MICROLIB ，如果定义了则赋予标号__initial_sp（栈顶地址）、__heap_base（堆起始地址）、__heap_limit（堆结束地址）全局属性，可供外部文件调用；如果没有定义（实际的情况就是我们没定义__MICROLIB）则使用默认的 C 库，然后初始化用户堆栈大小，这部分有 C 库函数__main 来完成。

四、附录
;******************** (C) COPYRIGHT 2011 STMicroelectronics ********************
;* File Name : startup_stm32f10x_hd.s
;* Author : MCD Application Team
;* Version : V3.5.0
;* Date : 11-March-2011
;* Description : STM32F10x High Density Devices vector table for MDK-ARM
;* toolchain.
;* This module performs:
;* - Set the initial SP
;* - Set the initial PC == Reset_Handler
;* - Set the vector table entries with the exceptions ISR address
;* - Configure the clock system and also configure the external
;* SRAM mounted on STM3210E-EVAL board to be used as data
;* memory (optional, to be enabled by user)
;* - Branches to __main in the C library (which eventually
;* calls main()).
;* After Reset the CortexM3 processor is in Thread mode,
;* priority is Privileged, and the Stack is set to Main.
;* <<< Use Configuration Wizard in Context Menu >>>
;*******************************************************************************
; THE PRESENT FIRMWARE WHICH IS FOR GUIDANCE ONLY AIMS AT PROVIDING CUSTOMERS
; WITH CODING INFORMATION REGARDING THEIR PRODUCTS IN ORDER FOR THEM TO SAVE TIME.
; AS A RESULT, STMICROELECTRONICS SHALL NOT BE HELD LIABLE FOR ANY DIRECT,
; INDIRECT OR CONSEQUENTIAL DAMAGES WITH RESPECT TO ANY CLAIMS ARISING FROM THE
; CONTENT OF SUCH FIRMWARE AND/OR THE USE MADE BY CUSTOMERS OF THE CODING
; INFORMATION CONTAINED HEREIN IN CONNECTION WITH THEIR PRODUCTS.
;*******************************************************************************

; Amount of memory (in bytes) allocated for Stack
; Tailor this value to your application needs
;/*********************栈定义*********************/
; <h> Stack Configuration
; <o> Stack Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8>
; </h>

Stack_Size EQU 0x00000400 ;EQU伪指令，作用是左边的符号名代表右边的表达式

AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3 ;定义栈段：名称为STACK，未初始化，可读写，ELF 的栈段按2^3=8对齐
Stack_Mem SPACE Stack_Size ;分配一片连续的存储区域并初始化为 0，栈空间：0x400(1024B)个字节
__initial_sp ;栈空间顶地址

;/*********************堆定义*********************/
; <h> Heap Configuration
; <o> Heap Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8>
; </h>

Heap_Size EQU 0x00000200

AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3

__heap_base ;堆空间起始地址
Heap_Mem SPACE Heap_Size ;堆空间:0x200(512B)个字节
__heap_limit ;堆空间结束地址

PRESERVE8 ;PRESERVE8 指令指定当前文件保持堆栈八字节对齐
THUMB ;告诉汇编器下面是32位的Thumb指令，如果需要汇编器将插入位以保证对齐

; 中断向量表定义
; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset
; 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0x08000000）
AREA RESET, DATA, READONLY ;定义一块数据段<DATA>，只可读<READONLY，默认READWRITE>，段名字是RESET
EXPORT __Vectors ;EXPORT:在程序中声明一个全局的标号__Vectors，该标号可在其他的文件中引用
EXPORT __Vectors_End ;在程序中声明一个全局的标号__Vectors_End
EXPORT __Vectors_Size ;在程序中声明一个全局的标号__Vectors_Size

;DCD(DCDU)用于分配一片连续的字存储单元并用指定的数据初始化。
__Vectors DCD __initial_sp ; Top of Stack ;该处物理地址值存储__initial_sp所表示的地址值,即为 __Vetors 标号所表示的值
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 ; 以下为外部中断向量表
DCD WWDG_IRQHandler ; Window Watchdog
DCD PVD_IRQHandler ; PVD through EXTI Line detect
DCD TAMPER_IRQHandler ; Tamper
DCD RTC_IRQHandler ; RTC
DCD FLASH_IRQHandler ; Flash
DCD RCC_IRQHandler ; RCC
DCD EXTI0_IRQHandler ; EXTI Line 0
DCD EXTI1_IRQHandler ; EXTI Line 1
DCD EXTI2_IRQHandler ; EXTI Line 2
DCD EXTI3_IRQHandler ; EXTI Line 3
DCD EXTI4_IRQHandler ; EXTI Line 4
DCD DMA1_Channel1_IRQHandler ; DMA1 Channel 1
DCD DMA1_Channel2_IRQHandler ; DMA1 Channel 2
DCD DMA1_Channel3_IRQHandler ; DMA1 Channel 3
DCD DMA1_Channel4_IRQHandler ; DMA1 Channel 4
DCD DMA1_Channel5_IRQHandler ; DMA1 Channel 5
DCD DMA1_Channel6_IRQHandler ; DMA1 Channel 6
DCD DMA1_Channel7_IRQHandler ; DMA1 Channel 7
DCD ADC1_2_IRQHandler ; ADC1 & ADC2
DCD USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler ; USB High Priority or CAN1 TX
DCD USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler ; USB Low Priority or CAN1 RX0
DCD CAN1_RX1_IRQHandler ; CAN1 RX1
DCD CAN1_SCE_IRQHandler ; CAN1 SCE
DCD EXTI9_5_IRQHandler ; EXTI Line 9..5
DCD TIM1_BRK_IRQHandler ; TIM1 Break
DCD TIM1_UP_IRQHandler ; TIM1 Update
DCD TIM1_TRG_COM_IRQHandler ; TIM1 Trigger and Commutation
DCD TIM1_CC_IRQHandler ; TIM1 Capture Compare
DCD TIM2_IRQHandler ; TIM2
DCD TIM3_IRQHandler ; TIM3
DCD TIM4_IRQHandler ; TIM4
DCD I2C1_EV_IRQHandler ; I2C1 Event
DCD I2C1_ER_IRQHandler ; I2C1 Error
DCD I2C2_EV_IRQHandler ; I2C2 Event
DCD I2C2_ER_IRQHandler ; I2C2 Error
DCD SPI1_IRQHandler ; SPI1
DCD SPI2_IRQHandler ; SPI2
DCD USART1_IRQHandler ; USART1
DCD USART2_IRQHandler ; USART2
DCD USART3_IRQHandler ; USART3
DCD EXTI15_10_IRQHandler ; EXTI Line 15..10
DCD RTCAlarm_IRQHandler ; RTC Alarm through EXTI Line
DCD USBWakeUp_IRQHandler ; USB Wakeup from suspend
DCD TIM8_BRK_IRQHandler ; TIM8 Break
DCD TIM8_UP_IRQHandler ; TIM8 Update
DCD TIM8_TRG_COM_IRQHandler ; TIM8 Trigger and Commutation
DCD TIM8_CC_IRQHandler ; TIM8 Capture Compare
DCD ADC3_IRQHandler ; ADC3
DCD FSMC_IRQHandler ; FSMC
DCD SDIO_IRQHandler ; SDIO
DCD TIM5_IRQHandler ; TIM5
DCD SPI3_IRQHandler ; SPI3
DCD UART4_IRQHandler ; UART4
DCD UART5_IRQHandler ; UART5
DCD TIM6_IRQHandler ; TIM6
DCD TIM7_IRQHandler ; TIM7