stm32启动文件

不管是51还是32,在编写程序的时候,都需要一个头文件,里面包含了大部分的程序内容,缩短了我们的开发周期,32的头文件中定义了器件、中断线、数据类型、结构体封装的寄存器、寄存器地址映射、寄存器位操作以及防C++编译的条件编译等信息。而在进行32编程的时候,无可避免的我们都会添加一个启动文件。它可以说是,程序的基石了。

1.启动文件简介

启动文件是由汇编写的(我也不会汇编,就大致认识一下启动文件的流程),它是系统上电复位后第一个执行的程序。主要做了以下工作:

1.初始化堆栈指针 SP = ------initial_sp

2.初始化PC指针=Rest_Handler

3.初始化中断向量表

4.配置系统时钟

5.调用C库函数_main初始化用户堆栈,从而最终调用main函数去C的世界。

2.查找ARM汇编指令

由于启动文件中都是用汇编写的,涉及ARM和Cortex内核的指令,有关cortex内核的指令可以参考《CM3权威指南CnR2》第四章:指令集。剩下的ARM指令可以在MDK->Help->Uvision Help中搜索到,感兴趣可以了解一下

3.启动文件代码讲解

(所有代码均startup_stm32f10x_hd.s源代码,可以看那个代码的顺序)

3.1Stack------栈

开辟栈的大小为1KB(0x00000400),名字为STACK,NOINIT(不初始化),可读可写,8(2^3)字节对齐(EQU类似于宏定义,AREA告诉汇编器汇编一个新的代码段或数据段,SPACE用于开辟一定大小的内存空间,单位是字节)

栈的作用是用于局部变量,函数调用,函数形参等的开销,大小不能超过内部SRAM的大小。若编写的程序较大,局部变量多,则需修改栈的大小。

标号__initial_sp 紧挨着 SPACE 语句放置,表示栈的结束地址,即栈顶地址,栈是由

高向低生长的

3.2 Heap------堆

与前面类似开辟堆的大小为512字节,名字为HEAP,NOINIT(不初始化),可读可写,8(2^3)字节对齐

标号__heap_base 表示堆的起始地址, __heap_limit 表示堆的结束地址。堆是由低向高生长的,跟栈的生长方向相反。

堆主要是分配动态内存的分配,malloc()函数申请的内存就在堆上,这个在32里用的少

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 的超集。

3.3 中断向量表

定义一个可读的数据段RESET,并声明具有全局属性的三个标号,可供外部文件使用

当内核响应了一个发送的异常后,对应的异常服务例程就会执行。为了决定 ESR

的入口地址, 内核使用了―向量表查表机制。(详细可以看《STM32中文参考手册》第九章-中断和事件向量表部分。

(太长了截图不完整贴代码了)

__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
                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
                DCD     DMA2_Channel1_IRQHandler   ; DMA2 Channel1
                DCD     DMA2_Channel2_IRQHandler   ; DMA2 Channel2
                DCD     DMA2_Channel3_IRQHandler   ; DMA2 Channel3
                DCD     DMA2_Channel4_5_IRQHandler ; DMA2 Channel4 & Channel5
__Vectors_End

__Vectors_Size  EQU  __Vectors_End - __Vectors

__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 0 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。(DCD:分配一个或者多个以字为单位的内存,以四字节对齐,并要求初始化这些内存。在向量表中, DCD 分配了一堆内存,并且以 ESR 的入口地址初始化它们。

3.4.复位程序

定义一个可读代码段

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_mian,最终调用 main 函数去到 C 的世界(LDR、 BLX、 BX 是 CM4 内核的指令)

WEAK:表示弱定义,如果外部文件优先定义了该标号则首先引用该标号,如果外部

文件没有声明也不会出错。这里表示复位子程序可以由用户在其他文件重新实现,这里并

不是唯一的。

IMPORT:表示该标号来自外部文件,跟 C 语言中的 EXTERN 关键字类似。这里表

示 SystemInit 和__main 这两个函数均来自外部的文件。

SystemInit()是一个标准的库函数,在 system_stm32f10x.c 这个库文件中定义。主要作

用是配置系统时钟,这里调用这个函数之后, 单片机的系统时钟配被配置为 72M。(前面那个介绍库函数的文章中定义了一个这个函数就是这个道理。必须要有这个函数)

__main 是一个标准的 C 库函数,主要作用是初始化用户堆栈,并在函数的最后调用

main 函数去到 C 的世界。这就是为什么我们写的程序都有一个 main 函数的原因。

3.5中断服务函数

在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(大多数中断有固定参数名称和函数名)

代码大致在启动文件的159到326行

; Dummy Exception Handlers (infinite loops which can be modified)

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
BusFault_Handler\
                PROC
                EXPORT  BusFault_Handler           [WEAK]
                B       .
                ENDP
UsageFault_Handler\
                PROC
                EXPORT  UsageFault_Handler         [WEAK]
                B       .
                ENDP
//代码较长省略一部分
SysTick_Handler PROC
                EXPORT  SysTick_Handler            [WEAK]
                B       .
                ENDP

Default_Handler PROC

                EXPORT  WWDG_IRQHandler            [WEAK]
                EXPORT  PVD_IRQHandler             [WEAK]
                EXPORT  TAMPER_IRQHandler          [WEAK]
                EXPORT  RTC_IRQHandler             [WEAK]
//代码较长省略一部分
                EXPORT  DMA2_Channel1_IRQHandler   [WEAK]
                EXPORT  DMA2_Channel2_IRQHandler   [WEAK]
                EXPORT  DMA2_Channel3_IRQHandler   [WEAK]
                EXPORT  DMA2_Channel4_5_IRQHandler [WEAK]

WWDG_IRQHandler
PVD_IRQHandler
TAMPER_IRQHandler
//代码较长省略一部分

SPI3_IRQHandler
UART4_IRQHandler
UART5_IRQHandler
TIM6_IRQHandler
TIM7_IRQHandler
DMA2_Channel1_IRQHandler
DMA2_Channel2_IRQHandler
DMA2_Channel3_IRQHandler
DMA2_Channel4_5_IRQHandler
                B       .

                ENDP

B:跳转到一个标号。这里跳转到一个'.',即表示无线循环。

3.6用户堆栈初始化

首先判断是否定义了__MICROLIB ,如果定义了这个宏则赋予标号__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。有关这个宏我们在 KEIL 里面配置,具体见图。 然后堆栈的初始化就由 C 库

函数_main 来完成

如果没有定义__MICROLIB,则插入标号__use_two_region_memory,这个函数需要

自己实现, 具体要实现成什么样,可在 KEIL 的帮助文档里面查询到

然后声明标号__user_initial_stackheap 具有全局属性, 可供外部文件调用,并实现这个

标号的内容。

IF,ELSE,ENDIF:汇编的条件分支语句,跟 C 语言的 if ,else 类似

END:文件结束

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