STM32F7系列MCU上电启动流程

在部分 Cortex-M3 / M4 MCU 中,如果需要从 Flash 或 RAM 启动,通常需要通过 地址重映射(memory remap),将 Flash 或 RAM 映射到 地址 0x00000000,以满足内核对中断向量表取址的要求。

而 STM32F7 系列 MCU 不需要进行地址映射,可以指定起始地址。

启动源由BOOT引脚决定

STM32F7系列MCU通过BOOT引脚与启动地址选项字节(BOOT_ADD0/BOOT_ADD1)共同决定启动方式,支持两种启动模式:

启动模式选择 BOOT 启动地址选项字节 启动区域
模式 0 0 BOOT_ADD0[15:0] 由用户在 BOOT_ADD0[15:0] 中定义的启动地址,ST 默认值:ITCM-Flash,0x0020 0000
模式 1 1 BOOT_ADD1[15:0] 由用户在 BOOT_ADD1[15:0] 中定义的启动地址,ST 默认值:系统 Bootloader,0x0010 0000
  • BOOT_ADD0 / BOOT_ADD1 允许用户灵活配置启动地址,支持 Flash、RAM 以及 System Memory
  • 在实际产品中,通常配置为:
    • BOOT = 0 → 从 Flash 启动用户应用
    • BOOT = 1 → 进入系统 Bootloader,用于固件升级或恢复

从Flash启动流程

中断向量表

这是 Cortex-M 的中断/异常向量表(vector table),用来告诉处理器启动时的初始栈指针和各异常/中断的入口地址。

中断向量表如何放入Flash

在链接脚本 FLASH.ld 中,通过如下方式指定:

  • .isr_vector 段被放置在 Flash 起始地址
  • flash 默认起始地址为 0x08000000

因此,中断向量表最终就位于 0x08000000, 当系统配置为 从 Flash 启动 时, 这是系统上电后 CPU 默认取指的位置。

上电后的执行过程

  • 读取Flash起始地址的第一个32位值,作为初始栈指针,写入SP寄存器
  • 读取第二个32位值,作为Reset_Handler地址,写入PC程序寄存器
  • 从Reset_Handler开始执行程序

Reset_Handler代码解析

复制代码
Reset_Handler:  
  ldr   sp, =_estack      /* set stack pointer */

/* Call the clock system initialization function.*/
  bl  SystemInit 

/* Copy the data segment initializers from flash to SRAM */  
  ldr r0, =_sdata
  ldr r1, =_edata
  ldr r2, =_sidata
  movs r3, #0
  b LoopCopyDataInit

CopyDataInit:
  ldr r4, [r2, r3]
  str r4, [r0, r3]
  adds r3, r3, #4

LoopCopyDataInit:
  adds r4, r0, r3
  cmp r4, r1
  bcc CopyDataInit
  
/* Zero fill the bss segment. */
  ldr r2, =_sbss
  ldr r4, =_ebss
  movs r3, #0
  b LoopFillZerobss

FillZerobss:
  str  r3, [r2]
  adds r2, r2, #4

LoopFillZerobss:
  cmp r2, r4
  bcc FillZerobss
  
/* Call static constructors */
    bl __libc_init_array
/* Call the application's entry point.*/
  bl  main
  bx  lr    
.size  Reset_Handler, .-Reset_Handler

这段代码可以总结为六个关键步骤:

  • 设置栈指针(上电的时候硬件已经做过一次,这里可以忽略)
  • 调用SystemInit,配置系统时钟等
  • 初始化.data段: FPU、向量表地址等基础环境
  • 清零 .bss 段:未初始化的全局 / 静态变量全部置零
  • 初始化 C 运行库: 准备C/C++运行环境
  • 进入 main():应用程序正式开始运行
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