STM32F4XX启动过程学习笔记
来源:互联网 发布:md文件js 编辑:程序博客网 时间:2024/05/22 12:09
启动文件主要未完成如下工作,程序的执行过程:
—设置堆栈指针SP = __initial_sp
—设置PC指针 = Reset_Handler
—配置系统时钟
—软件设置SP
—加载.data,.bss.并初始化栈区
—跳转到C库中的__main,最终会调用(Call)用户程序的main()函数
程序在FLASH上的存储结构:
硬件复位后,CPU内的时序逻辑电路首先将0x08000000位置存放的堆栈栈顶地址装入SP寄存器;然后将0x08000000位置存放的向量地址装入PC程序计数器。CPU从PC寄存器指向物理地址取出第1条指令开始执行程序,也就是开始执行复位中断服务程序Reset_Handler。
复位中断服务程序会调用 SystemInit()函数(C 语言的) 来配置系统时钟、配置 FSMC 总线上的外部 SRAM,然后跳转到 C 库中__main 函数。由 C 库中的__main 函数完成用户程序的初始化工作(比如:变量赋初值等), 后由__main 函数调用用户写的 main()函数开始执行 C 程序。
我们来看一下startup_stm32f40_41xxxx.s文件。
//此语句等价于#define Stack_Size 0x00000400Stack_Size EQU 0x00000400 AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3Stack_Mem SPACE Stack_Size__initial_sp
EQU 是表示宏定义的伪指令,类似于 C 语言中的#define。伪指令的意思是指这个“指令”并不会生成二进制程序代码,也不会引起变量空间分配。
0x00000400 表示堆栈大小,注意这里是以字节为单位。
开辟一段数据空间可读可写,段名 STACK,按照 8 字节对齐。
ARER 伪指令表示下面将开始定义一个代码段或者数据段。此处是定义数据段。ARER 后面的关键字表示这个段的属性。
STACK :表示这个段的名字,可以任意命名。
NOINIT:表示此数据段不需要填入初始数据。
READWRITE:表示此段可读可写。
ALIGN=3 :表示首地址按照 2 的 3 次方对齐,也就是按照 8 字节对齐。
SPACE 这行指令告诉汇编器给 STACK 段分配 0x00004000 字节的连续内存空间。
__initial_sp 只是一个标号。这里解释一下什么是标号,标号主要用于表示一片内存空间的某个位置,等价于 C 语言中的“地址”概念。地址仅仅表示存储空间的一个位置,从 C 语言的角度来看,变量的地址,数组的地址或是函数的入口地址在本质上并无区别。
__initial_sp 紧接着 SPACE 语句放置,表示了栈空间顶地址。M4 堆栈是由高地址空间向低地址空间增长的。压栈(PUSH)时,堆栈指针 SP 递减。弹栈(POP)时,SP 递增。栈(STACK)用于存储局部变量、保存函数返回地址。
; <h> Heap Configuration; <o> Heap Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8>; </h>Heap_Size EQU 0x00000200 AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3__heap_baseHeap_Mem SPACE Heap_Size__heap_limit PRESERVE8 THUMB
分配一片连续的内存空间给名字叫 HEAP 的段,也就是分配堆空
间。堆的大小为 0x00000200。堆的首地址是 8 字节对齐。堆主要用于动态内存分配,也就是说用 malloc 函数分配的空间位于堆空间。
__heap_base 表示堆的开始地址。
__heap_limit 表示堆的结束地址。
PRESERVE8 指定当前文件保持堆栈八字节对齐。
THUMB 表示后面的指令是 THUMB 指令集 (CM4 采用的是 16 位 THUMB 指令集,这是相对于
ARM7,ARM9,ARM11 的 32 位的 ARM 指令集而言的)
; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset AREA RESET, DATA, READONLY EXPORT __Vectors EXPORT __Vectors_End EXPORT __Vectors_Size
AREA 定义一块代码段,只读,段名字是 RESET。READONLY 表示只读,缺省就表示代码段了。
3 行 EXPORT 语句将 3 个标号申明为可被外部引用,主要提供给连接器用于连接库文件或其他其他文件。
__Vectors DCD __initial_sp ; Top of Stack DCD Reset_Handler ; Reset Handler DCD NMI_Handler ; NMI Handler DCD HardFault_Handler ; Hard Fault Handler DCD MemManage_Handler ; MPU Fault Handler DCD BusFault_Handler ; Bus Fault Handler DCD UsageFault_Handler ; Usage Fault Handler ······省略······ DCD DCMI_IRQHandler ; DCMI DCD CRYP_IRQHandler ; CRYP crypto DCD HASH_RNG_IRQHandler ; Hash and Rng DCD FPU_IRQHandler ; FPU__Vectors_End__Vectors_Size EQU __Vectors_End - __Vectors
建立中断向量表,中断向量表定位在代码段的前面。具体的物理地址由连接器的配置参数(IROM1的地址)决定。如果程序在Flash 运行,则中断向量表的起始地址是0x08000000。
DCD 表示分配 1 个 4 字节的空间。每行 DCD都会生成一个 4 字节的二进制代码。中断向量表存放的实际上是中断服务程序的入口地址。当异常(也即是中断事件)发生时,CPU 的中断系统会将相应的入口地址赋值给 PC程序计数器,之后就开始执行中断服务程序。
AREA |.text|, CODE, READONLY ; Reset handler Reset_Handler PROC EXPORT Reset_Handler [WEAK] IMPORT SystemInit IMPORT __main LDR R0, =SystemInit BLX R0 LDR R0, =__main BX R0 ENDP … 下面是其他的中断服务程序 … ; Dummy Exception Handlers (infinite loops which can be modified) NMI_Handler PROC EXPORT NMI_Handler [WEAK] B . <------ 死循环,用户可以自己编写中断服务程 ENDP HardFault_Handler\ PROC EXPORT HardFault_Handler [WEAK] B . ENDP … 中间的代码已省略 … Default_Handler PROC <------ 缺省的中断服务程序(开始) EXPORT WWDG_IRQHandler [WEAK] EXPORT PVD_IRQHandler [WEAK] … 中间的代码已省略 … CRYP_IRQHandler HASH_RNG_IRQHandler FPU_IRQHandler B . <------ 死循环 ENDP <------ 缺省的中断服务程序(结束)
汇编代码实现的中断服务程序,重点把这个复位中断服务程序说一下。
- 利用 PROC、ENDP这一对伪指令把程序段分为若干个过程,使程序的结构加清晰。
- WEAK 声明其他的同名标号优先于该标号被引用,就是说如果外面声明了的话会调用外面的。这个申明很重要,它让我们可以在 C 文件中任意地方放置中断服务程序,只要保证 C 函数的名字和向量表中的名字一致即可。
- IMPORT:伪指令用于通知编译器要使用的标号在其他的源文件中定义。但要在当前源文件中引用,而且无论当前源文件是否引用该标号,该标号均会被加入到当前源文件的符号表中。
- SystemInit 函数在文件 system_stm32f4xx.c 里面,这个文件在下期教程有详细讲解。
- 这里重点说明一下__main标号,__main标号并不表示C程序中的main函数入口地址,因此LDR R0,=_main 也并不是跳转至 main 函数开始执行 C 程序。__main 标号表示 C/C++标准实时库函数里的一个初始化子程序__main 的入口地址。该程序的一个主要作用是初始化堆栈(跳转__user_initial_stackheap标号进行初始化堆栈的,下面会讲到这个标号),并初始化映像文件,后跳转到 C 程序中的 main 函数。这就解释了为何所有的 C 程序必须有一个 main 函数作为程序的起点。因为这是由 C/C++标准实时库所规,并且不能更改。
;*******************************************************************************; User Stack and Heap initialization;******************************************************************************* 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 END;************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE*****
汇编语言实现的IF…ELSE…语句,判断是否定义了使用了MICROLIB
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