1、.s启动文件解析
STM32的启动文件(一般是.s汇编文件,如startup_stm32f407xx.s
)是STM32上电后执行的第一段代码,承担着"系统初始化化引导员"的角色。
它的主要作用是设置初始化栈指针(SP
)、程序计数器(PC
)、定义向量表、跳转到C库中__main
函数,最终调用用户main
函数。
1.1、栈和堆的初始化配置
定义栈和堆的大小,并指定分配内存空间。
c
Stack_Size EQU 0x400
AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
Stack_Mem SPACE Stack_Size
__initial_sp
Heap_Size EQU 0x200
AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
__heap_base
Heap_Mem SPACE Heap_Size
__heap_limit
1.2、向量表
定义储存中断服务程序地址的数组,即中断向量表。
c
__Vectors DCD __initial_sp ; Top of Stack
DCD Reset_Handler ; Reset Handler
DCD NMI_Handler ; NMI Handler
...
1.3、复位处理程序
Reset_Handler
是复位处理程序,当MCU复位时,程序会跳转到这里执行。其中主要包括SystemInit
函数和__main
函数。
c
Reset_Handler PROC
EXPORT Reset_Handler [WEAK]
IMPORT SystemInit
IMPORT __main
LDR R0, =SystemInit
BLX R0
LDR R0, =__main
BX R0
ENDP
1.4、其它中断处理程序
这里都是默认的异常处理程序,如非屏蔽中断(NMI)、硬故障(HardFault)等。可以在用户程序中重新定义这些中断处理程序,例如,在main.c中定义void SysTick_Handler(void)
会覆盖启动文件中的弱定义。
1.5、用户栈和堆初始化
如果使用 MicroLIB,则导出栈顶指针、堆基地址和堆限制地址。否则,导入 __use_two_region_memory
符号,并定义__user_initial_stackheap
函数,用于初始化用户栈和堆。
这里是用于初始化栈和堆的内存布局,并根据不同的工具链和库配置提供相应的接口。
c
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
ALIGN
ENDIF
- 1、MicroLIB分支
- 适用于Flash/RAM较小的场景(如F1系列)。
- 减小代码体积。
- 直接通过全局变量管理堆和栈,无需函数调用开销。
- 2、标准库
- 适用于需要完整的C库功能的场景(如
malloc()
,printf()
)。 - 通过
__user_initial_stackheap
函数动态配置堆和栈,支持更灵活的内存管理。 - 双区域模型避免栈和堆的冲突(如栈溢出导致覆盖堆数据)
- 适用于需要完整的C库功能的场景(如
2、STM32启动流程
- 1、复位:当 STM32 微控制器复位时,处理器从地址 0 处读取栈顶指针(SP)的值,并将其加载到 SP 寄存器中。
- 2、跳转到复位处理程序 :接着从地址 4 处读取复位处理程序的地址,并将其加载到程序计数器(PC)中,程序跳转到
Reset_Handler
执行。 - 3、系统初始化 :在
Reset_Handler
中,首先调用SystemInit
函数进行系统时钟等硬件配置的初始化。 - 4、进入 C 库启动函数 :然后调用
__main
函数,__main
函数会完成一些初始化工作,如全局变量的初始化等,最终调用用户的main
函数。 - 5、用户程序执行 :程序进入用户的
main
函数,开始执行用户编写的代码。 - 6、异常处理:当发生异常或中断时,处理器会根据向量表中的地址跳转到相应的异常处理程序执行。
3、常见使用技巧
- 1、增大栈内存,解决栈溢出问题
- 2、重映射中断向量表(IAP升级或双程序)
- 3、裁剪启动流程,适配应用场景。