【STM32】启动流程

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 复制代码
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 复制代码
__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 复制代码
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 复制代码
                 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)

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。
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