stm32FXX系列MCU汇编启动文件分析

汇编代码

c 复制代码

;******************** (C) COPYRIGHT 2011 STMicroelectronics ********************
; 文件名: startup_stm32f10x_md.s
; 作用  : STM32F10x 中等容量（MD）器件启动文件（Keil MDK-ARM）
; 功能  :
;   1. 定义初始堆栈（SP）
;   2. 定义中断向量表（Vector Table）
;   3. 提供默认的中断/异常处理函数（弱定义）
;   4. 复位后调用 SystemInit() 完成系统时钟初始化
;   5. 跳转到 C 运行库 __main，最终进入 main()
;*******************************************************************************

;------------------------------------------------------------------------------
; 栈大小配置（单位：字节）
;------------------------------------------------------------------------------
Stack_Size      EQU     0x00000800     ; 栈大小 = 2KB，可根据应用调整

                AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
Stack_Mem       SPACE   Stack_Size     ; 在 RAM 中为栈分配空间
__initial_sp                        ; 栈顶地址（MSP 初始值）


;------------------------------------------------------------------------------
; 堆大小配置（单位：字节）
;------------------------------------------------------------------------------
Heap_Size       EQU     0x00000400     ; 堆大小 = 1KB

                AREA    HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
__heap_base                         ; 堆起始地址
Heap_Mem        SPACE   Heap_Size      ; 在 RAM 中为堆分配空间
__heap_limit                        ; 堆结束地址

                PRESERVE8              ; 保证 8 字节对齐（ARM ABI 要求）
                THUMB                  ; 使用 Thumb 指令集


;------------------------------------------------------------------------------
; 中断向量表（复位后映射到地址 0x00000000）
;------------------------------------------------------------------------------
                AREA    RESET, DATA, READONLY
                EXPORT  __Vectors
                EXPORT  __Vectors_End
                EXPORT  __Vectors_Size

__Vectors
                DCD     __initial_sp           ; 0x00: 初始主栈指针 MSP
                DCD     Reset_Handler          ; 0x04: 复位中断入口
                DCD     NMI_Handler            ; 0x08: NMI
                DCD     HardFault_Handler      ; 0x0C: 硬件错误
                DCD     MemManage_Handler      ; 0x10: MPU 错误
                DCD     BusFault_Handler       ; 0x14: 总线错误
                DCD     UsageFault_Handler     ; 0x18: 用法错误
                DCD     0                      ; 保留
                DCD     0                      ; 保留
                DCD     0                      ; 保留
                DCD     0                      ; 保留
                DCD     SVC_Handler            ; SVCall（系统调用）
                DCD     DebugMon_Handler       ; 调试监控
                DCD     0                      ; 保留
                DCD     PendSV_Handler         ; PendSV（RTOS 上下文切换）
                DCD     SysTick_Handler        ; SysTick 定时器

                ;------------------ 外部中断向量 ------------------
                DCD     WWDG_IRQHandler
                DCD     PVD_IRQHandler
                DCD     TAMPER_IRQHandler
                DCD     RTC_IRQHandler
                DCD     FLASH_IRQHandler
                DCD     RCC_IRQHandler
                DCD     EXTI0_IRQHandler
                DCD     EXTI1_IRQHandler
                DCD     EXTI2_IRQHandler
                DCD     EXTI3_IRQHandler
                DCD     EXTI4_IRQHandler
                DCD     DMA1_Channel1_IRQHandler
                DCD     DMA1_Channel2_IRQHandler
                DCD     DMA1_Channel3_IRQHandler
                DCD     DMA1_Channel4_IRQHandler
                DCD     DMA1_Channel5_IRQHandler
                DCD     DMA1_Channel6_IRQHandler
                DCD     DMA1_Channel7_IRQHandler
                DCD     ADC1_2_IRQHandler
                DCD     USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler
                DCD     USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler
                DCD     CAN1_RX1_IRQHandler
                DCD     CAN1_SCE_IRQHandler
                DCD     EXTI9_5_IRQHandler
                DCD     TIM1_BRK_IRQHandler
                DCD     TIM1_UP_IRQHandler
                DCD     TIM1_TRG_COM_IRQHandler
                DCD     TIM1_CC_IRQHandler
                DCD     TIM2_IRQHandler
                DCD     TIM3_IRQHandler
                DCD     TIM4_IRQHandler
                DCD     I2C1_EV_IRQHandler
                DCD     I2C1_ER_IRQHandler
                DCD     I2C2_EV_IRQHandler
                DCD     I2C2_ER_IRQHandler
                DCD     SPI1_IRQHandler
                DCD     SPI2_IRQHandler
                DCD     USART1_IRQHandler
                DCD     USART2_IRQHandler
                DCD     USART3_IRQHandler
                DCD     EXTI15_10_IRQHandler
                DCD     RTCAlarm_IRQHandler
                DCD     USBWakeUp_IRQHandler

__Vectors_End

__Vectors_Size  EQU  __Vectors_End - __Vectors   ; 向量表大小


;------------------------------------------------------------------------------
; 代码段
;------------------------------------------------------------------------------
                AREA    |.text|, CODE, READONLY

;------------------------------------------------------------------------------
; 复位中断处理函数
;------------------------------------------------------------------------------
Reset_Handler   PROC
                EXPORT  Reset_Handler [WEAK]
                IMPORT  __main
                IMPORT  SystemInit

                ; 调用系统初始化（时钟、PLL、Flash 等）
                LDR     R0, =SystemInit
                BLX     R0

                ; 跳转到 C 运行库入口 __main
                LDR     R0, =__main
                BX      R0
                ENDP


;------------------------------------------------------------------------------
; Cortex-M 内核异常默认处理函数（死循环）
;------------------------------------------------------------------------------
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

SVC_Handler     PROC
                EXPORT  SVC_Handler [WEAK]
                B       .
                ENDP

DebugMon_Handler PROC
                EXPORT  DebugMon_Handler [WEAK]
                B       .
                ENDP

PendSV_Handler  PROC
                EXPORT  PendSV_Handler [WEAK]
                B       .
                ENDP

SysTick_Handler PROC
                EXPORT  SysTick_Handler [WEAK]
                B       .
                ENDP


;------------------------------------------------------------------------------
; 外设中断默认处理函数（统一跳转到死循环）
;------------------------------------------------------------------------------
Default_Handler PROC

                EXPORT  WWDG_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  PVD_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  TAMPER_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  RTC_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  FLASH_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  RCC_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  EXTI0_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  EXTI1_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  EXTI2_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  EXTI3_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  EXTI4_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  DMA1_Channel1_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  DMA1_Channel2_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  DMA1_Channel3_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  DMA1_Channel4_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  DMA1_Channel5_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  DMA1_Channel6_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  DMA1_Channel7_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  ADC1_2_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  CAN1_RX1_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  CAN1_SCE_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  EXTI9_5_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  TIM1_BRK_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  TIM1_UP_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  TIM1_TRG_COM_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  TIM1_CC_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  TIM2_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  TIM3_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  TIM4_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  I2C1_EV_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  I2C1_ER_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  I2C2_EV_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  I2C2_ER_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  SPI1_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  SPI2_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  USART1_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  USART2_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  USART3_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  EXTI15_10_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  RTCAlarm_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  USBWakeUp_IRQHandler [WEAK]

WWDG_IRQHandler
PVD_IRQHandler
TAMPER_IRQHandler
RTC_IRQHandler
FLASH_IRQHandler
RCC_IRQHandler
EXTI0_IRQHandler
EXTI1_IRQHandler
EXTI2_IRQHandler
EXTI3_IRQHandler
EXTI4_IRQHandler
DMA1_Channel1_IRQHandler
DMA1_Channel2_IRQHandler
DMA1_Channel3_IRQHandler
DMA1_Channel4_IRQHandler
DMA1_Channel5_IRQHandler
DMA1_Channel6_IRQHandler
DMA1_Channel7_IRQHandler
ADC1_2_IRQHandler
USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler
USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler
CAN1_RX1_IRQHandler
CAN1_SCE_IRQHandler
EXTI9_5_IRQHandler
TIM1_BRK_IRQHandler
TIM1_UP_IRQHandler
TIM1_TRG_COM_IRQHandler
TIM1_CC_IRQHandler
TIM2_IRQHandler
TIM3_IRQHandler
TIM4_IRQHandler
I2C1_EV_IRQHandler
I2C1_ER_IRQHandler
I2C2_EV_IRQHandler
I2C2_ER_IRQHandler
SPI1_IRQHandler
SPI2_IRQHandler
USART1_IRQHandler
USART2_IRQHandler
USART3_IRQHandler
EXTI15_10_IRQHandler
RTCAlarm_IRQHandler
USBWakeUp_IRQHandler

                B       .           ; 所有未实现中断进入死循环
                ENDP

                ALIGN


;------------------------------------------------------------------------------
; 用户栈和堆初始化（供 C 运行库使用）
;------------------------------------------------------------------------------
                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
                ; R0 = 堆起始地址
                ; R1 = 栈结束地址
                ; R2 = 堆结束地址
                ; R3 = 栈起始地址
                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

这是 STM32F10x（Cortex-M3）在 Keil MDK-ARM 下的启动文件（startup），它的作用可以一句话概括：

在 CPU 上电 / 复位后，用最少的汇编代码把系统"拉起来"，再把控制权交给 C 运行库，最终进入 main()。

下面我 按模块 + 按时间顺序 给你系统性解读一遍，偏"嵌入式软件工程师视角"。

一、这个文件在系统里的"地位"

在 STM32 工程中：

复制代码

上电 / 复位
   ↓
startup_stm32f10x_md.s   ←【你贴的这个】
   ↓
SystemInit()             ← system_stm32f10x.c
   ↓
C 运行库 (__main)
   ↓
main()

👉 这是 MCU 启动链路的第 1 个软件节点

二、整体工作流程（先给你一张"脑图"）

完整启动流程：

CPU 复位
从 Flash 0x08000000 取：
- MSP（主堆栈指针）
- Reset_Handler 地址
跳转执行 Reset_Handler
Reset_Handler：
- 调用 SystemInit()（时钟 / Flash / PLL）
- 跳转到 __main
__main：
- 初始化 .data / .bss
- 初始化堆 / 栈
- 调用 main()
进入用户程序

三、Stack / Heap 定义（内存布局基础）

1️⃣ 栈（Stack）

asm 复制代码

Stack_Size      EQU     0x00000800  ; 2KB

AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
Stack_Mem       SPACE   Stack_Size
__initial_sp

关键点

栈向下生长
__initial_sp = 栈顶地址
上电后 MSP = __initial_sp
中断 / 异常 / main 都用它（除非你切 PSP）

👉 这是 中断安全 + RTOS 能跑 的基础

2️⃣ 堆（Heap）

asm 复制代码

Heap_Size       EQU     0x00000400  ; 1KB

AREA    HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
__heap_base
Heap_Mem        SPACE   Heap_Size
__heap_limit

作用

给 malloc / free / new 用
不用 C 动态内存时可以设为 0

四、向量表（Vector Table）------最核心的部分

asm 复制代码

AREA    RESET, DATA, READONLY
EXPORT  __Vectors

__Vectors
    DCD __initial_sp
    DCD Reset_Handler
    DCD NMI_Handler
    DCD HardFault_Handler
    ...

1️⃣ 向量表本质

表项	含义
第 0 项	MSP 初始值
第 1 项	Reset_Handler
后面	各种异常 / 中断 ISR

📌 Cortex-M 硬件强制规定的格式

2️⃣ 外设中断向量

asm 复制代码

DCD USART1_IRQHandler
DCD USART2_IRQHandler
DCD USART3_IRQHandler

这些名字 必须和 ST 标准库 / HAL / LL 对应

否则 NVIC 触发了也找不到函数

3️⃣ `__Vectors_Size`

asm 复制代码

__Vectors_Size  EQU  __Vectors_End - __Vectors

供 调试器 / 链接器 使用，没业务逻辑

五、Reset_Handler ------ 启动核心

asm 复制代码

Reset_Handler PROC
    IMPORT  __main
    IMPORT  SystemInit

    LDR R0, =SystemInit
    BLX R0

    LDR R0, =__main
    BX  R0
ENDP

1️⃣ 这段代码"刻意很短"

原因：

此时堆栈刚建立
不适合复杂逻辑
所有初始化交给 C 层

2️⃣ SystemInit() 干啥？

在 system_stm32f10x.c：

时钟源切换（HSI / HSE）
PLL 配置
Flash 等待周期
向量表偏移（SCB->VTOR）

👉 "裸机能不能跑、跑多快"全在这

3️⃣ `__main` 是谁？

不是你写的，是 ARM C Runtime

负责：

.data 拷贝（Flash → SRAM）
.bss 清零
堆 / 栈初始化
调用 main()

六、异常 / 中断处理机制

1️⃣ WEAK 定义的意义

asm 复制代码

EXPORT  USART1_IRQHandler [WEAK]

含义：

你在 C 文件里写同名函数，会自动覆盖
否则走默认死循环

👉 这就是 "中断函数不用手动注册" 的原理

2️⃣ 默认中断行为

asm 复制代码

USART1_IRQHandler
USART2_IRQHandler
...
    B .

无限死循环
防止"中断乱飞"
调试时一进来就卡住，方便定位

3️⃣ HardFault / UsageFault 等

asm 复制代码

HardFault_Handler
    B .

你以后如果做 HardFault 调试 ，

就是在这里改成 C 函数 + 寄存器打印

七、Microlib / 非 Microlib 的区别

1️⃣ Microlib（精简库）

asm 复制代码

IF :DEF:__MICROLIB
EXPORT __initial_sp
EXPORT __heap_base
EXPORT __heap_limit

Keil 精简运行库
省空间
启动更简单

2️⃣ 非 Microlib（完整库）

asm 复制代码

__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

👉 这是 告诉 C 运行库：

堆从哪到哪
栈从哪到哪

八、从"工程实践"角度的总结

这个 startup 文件做了什么？

✔ 定义 栈 / 堆

✔ 建立 中断向量表

✔ 提供 默认中断实现（弱符号）

✔ 调用 SystemInit()

✔ 跳转到 __main → main()

你可以改 / 常改的地方

位置	场景
Stack_Size	RTOS / 中断多
Heap_Size	malloc / LVGL
HardFault_Handler	崩溃定位
向量表	Bootloader / APP 跳转

一句话终极总结

startup 文件 = MCU 从"硅片"进入"C 世界"的桥梁

如果你愿意，下一步我可以帮你：

✅ 画一张 "复位到 main 的时序图"
✅ 结合 RT-Thread / FreeRTOS 讲 PendSV / SVC
✅ 拆解 Bootloader → APP 跳转时这个文件如何配合

你想往哪个方向继续？

stm32FXX系列MCU汇编启动文件分析

汇编代码

一、这个文件在系统里的"地位"

二、整体工作流程（先给你一张"脑图"）

三、Stack / Heap 定义（内存布局基础）

1️⃣ 栈（Stack）

关键点

2️⃣ 堆（Heap）

作用

四、向量表（Vector Table）------最核心的部分

1️⃣ 向量表本质

2️⃣ 外设中断向量

3️⃣ __Vectors_Size

五、Reset_Handler ------ 启动核心

1️⃣ 这段代码"刻意很短"

2️⃣ SystemInit() 干啥？

3️⃣ __main 是谁？

六、异常 / 中断处理机制

1️⃣ WEAK 定义的意义

含义：

2️⃣ 默认中断行为

3️⃣ HardFault / UsageFault 等

七、Microlib / 非 Microlib 的区别

1️⃣ Microlib（精简库）

2️⃣ 非 Microlib（完整库）

八、从"工程实践"角度的总结

这个 startup 文件做了什么？

你可以改 / 常改的地方

一句话终极总结

3️⃣ `__Vectors_Size`

3️⃣ `__main` 是谁？