STM32的启动过程如何分析

本文分析STM32单片机从上电到运行的过程，目的在于了解STM32单片机从启动到运行的整个过程。
 

一般我们在使用STM32单片机的时候，都是使用官方提供的驱动文件，移植到自己即将要使用的工程中，移植完成之后再编写自己的逻辑代码，放到main( )函数中，就可以完美的运行起来了。相信很多的人都没有去关注过STM32从启动到运行这个过程都发生了什么，现在就简单分析一些这个过程。

 本文以STM32F103为例进行分析。在官方给我们提供的启动文件中，将整个单片机的启动过程要做的事情都已经帮我们做好了，以至于我们在使用这款单片机的时候，几乎可以不会吹灰之力就可以运行起来。STM32F103的启动文件形如：

 

 

根据不同的芯片容量，都有相对应的启动文件可供选择，实际使用根据芯片容量选择合适的启动文件即可。
 

启动文件的主要作用有：
 

1）设置栈

2）初始化 SP 指针

3）设置堆

4）复位中断服务函数

5）调用 SystemInit()函数来完成初始化工作

6）调用__main，该函数内部会调用 main()函数

1、设置栈

    从启动文件中可以看到：

 

 

    上述代码中：    1）35行，将栈的大小设为0x00000400（即1024 = 1KB）。    2）37行，栈名称为STACK，不初始化，可读可写，8（2^3）字节对齐。    3）38行，分配一片连续的存储区域并初始化为 0，大小为0x400个字节。    4）39行，__initial_sp表示栈的结束地址，即栈顶地址，STM32中栈是由高地址向低地址生长。

2、设置堆

 

 

上述代码中：    1）45行，将堆的大小设为0x00000200（即512B = 0.5KB）。    2）47行，栈名为HEAP，不初始化，可读可写，8（2^3）字节对齐。    3）48行，堆空间起始地址。    4）49行，堆空间:0x200个字节。    5）50行，堆空间结束地址。

3、对堆栈属性进行设置

 

 

 

    1）PRESERVE8 指令指定当前文件保持堆栈八字节对齐。    2）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。

4、设置中断向量表

 

    1）57行，定义一块数据段，只可读，段名字是RESET。

     2）58行，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。

     3）59行，在程序中声明一个全局的标号__Vectors_End。

     4）60行，在程序中声明一个全局的标号__Vectors_Size。

    
 

    之后的是中断的定义，可以分为两部分：
 

    一部分是系统内部中断：
 

 

    另一部分是外部中断：
 

 

 

    在之后是中断向量表的其他设置：
 

 

    1）142行，得到向量表的大小。

    2）144行，定义一个代码段，可读，段名字是.text。

 

5、中断功能的定义

    复位中断：
 

 

    1）149行，IMPORT:伪指令用于通知编译器要使用的标号在其他的源文件中定义。    2）150行，系统初始化。    3）151行，R0的值为SystemInit的地址。

    4）152行，切换指令集,跳到SystemInit。    5）153行，R0的值为__main的地址。__main是库提供的函数。用于完成堆栈，堆的初始化等工作，还会调用__user_initial_stackheap。   6）154行，切换指令集,跳到__main，并且最终会跳转到main()，进入C语言运行环境。

6、用户栈和堆初始化

 

    1）333行，如果勾选了micro lib，使用微库。    2）339行，没有勾选微库。

 

    1）344，用户堆栈初始化程序入口。    2）346，保存堆起始地址。    3）347行，保存栈结束地址。    4）348行，保存堆结束地址。    5）349行，保存栈起始地址。

7、中断跳转

    中断发生之后，是怎么实现跳转到相应的中断服务函数里面的呢？    1）首先，前面

定义好了中断的响应函数，即中断向量表，标号__Vectors，表示中断向量表的入口地址。    2）我们假设STM32从FLASH启动，则中断向量表起始地址为0x8000000，STM32上电后根据boot引脚来决定PC位置，即启动后PC跳到0x08000000。    3）然后CPU会先取2个地址，第一个是栈顶地址，第二个是复位异常地址（Reset_Handler），Reset_Handler最终会进入到C语言的运行环境，这个时候会先配置NVIC，使用NVIC_SetVectorTable()可以配置中断向量表的起始地址和偏移，告诉CPU该向量表是位于Flash还是Ram，偏移是多少。    4）在发生中断后，CPU找到中断向量表地址，然后根据偏移（对号入座）再找到中断地址，这样就完成了跳转了。