GD32F4系列微控制器上电启动流程

根据提供的《GD32F4xx用户手册》及相关文档，GD32F470系列微控制器（基于ARM Cortex-M4内核）的上电启动过程是硬件和软件协同工作的结果。以下是详细的启动步骤，直到执行用户程序的main函数。

整个过程可以分为三个阶段：

上电复位：
- 当给芯片提供稳定的电源（VDD/VDDA）后，内部的上电复位（POR） 电路会产生一个复位信号，将芯片（除备份域外）的所有逻辑复位到初始状态。
- 如果使能了欠压复位（BOR），电源电压需高于设定的阈值，才会释放复位信号。
引导配置（Boot Configuration）：
- 在复位信号释放后的第四个系统时钟（CK_SYS）上升沿，芯片会锁存 BOOT0 和 BOOT1 引脚的电平状态。这两个引脚决定了CPU从哪个存储空间开始取指（引导源）。根据手册 表1-3. 引导模式 ：
  - BOOT0=0：从主FLASH存储器 启动（地址 0x0800 0000）。这是最常见的用户程序运行模式。
  - BOOT0=1, BOOT1=0：从系统存储器 （Bootloader）启动（地址 0x1FFF 0000）。
  - BOOT0=1, BOOT1=1：从片上SRAM 启动（地址 0x2000 0000）。
映射与取向量：
- 根据选择的引导模式，相应的存储空间会被映射到引导存储空间 （即从 0x0000 0000 开始的地址空间）。例如，当选择从主FLASH启动时，FLASH的起始地址 0x0800 0000 被映射到 0x0000 0000。
- Cortex-M4内核 从 0x0000 0000 地址读取数据，并将其作为栈顶指针（MSP） 的初始值。
- 紧接着，内核从 0x0000 0004 地址读取数据，并将其作为复位向量，即复位后要执行的第一条指令的地址。

跳转到复位处理函数：
- CPU跳转到复位向量指向的代码地址，这个地址通常是启动文件（startup_gd32f470.s）中的Reset_Handler函数入口。
Reset_Handler执行 ：

这个函数是启动程序的核心，主要执行以下操作：
- 系统时钟初始化 ：调用SystemInit函数。该函数配置时钟控制单元（RCU），将系统时钟从默认的内部16MRC振荡器（IRC16M） 切换到用户配置的时钟源（如外部高速晶体振荡器（HXTAL） 和锁相环（PLL）），最终设置到最高频率（例如200MHz）。这一步在手册第4章"复位和时钟单元（RCU）"中有详细说明。
- 中断向量表重定位 ：如果程序在SRAM中运行或需要重定位中断向量表，SystemInit或后续代码会配置中断向量表偏移量寄存器（VTOR），将其指向正确的位置。
- 初始化静态数据 ：
  - 将已初始化的全局变量和静态变量 （.data段）从FLASH复制到SRAM中。
  - 将未初始化的全局变量和静态变量 （.bss段）所在的SRAM区域清零。
- 初始化堆和栈 ：为C语言的运行库设置堆栈指针（SP），并可能初始化堆内存（用于malloc等动态内存分配）。

跳转到__main：
- Reset_Handler函数的最后一步通常是跳转到C库的入口函数__main（注意，不是用户写的main）。
C库初始化：
- __main函数负责完成C运行时环境的最后设置，例如初始化C库函数所需的资源。
执行用户main函数：
- C库初始化完成后，最终会调用用户程序中的main函数。至此，用户程序开始执行。

启动文件 ：整个过程的核心是启动文件（通常由芯片厂商提供），它包含了Reset_Handler和SystemInit函数的汇编/C实现。
向量表 ：存储在FLASH起始位置（0x0800_0000）的向量表是程序正确运行的基石。第一个字是栈顶地址，第二个字是Reset_Handler的地址。
SystemInit ：在进入用户main函数之前，一个稳定且高效的时钟配置是必需的。SystemInit函数正是为此而设。你可以在system_gd32f4xx.c文件中找到它并进行配置。
用户入口点 ：尽管启动过程复杂，但最终目标就是可靠地跳转到你编写的main函数，开始应用程序的逻辑。