（嵌入式 实时操作系统 rtos nuttx 7.1 stm32 源代码分析）



（嵌入式 实时操作系统 rtos nuttx 7.1 stm32 源代码分析）

为什么 __start 是处理器执行的第一条指令？

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在《NuttX 启动流程》一文中提到， __start 是处理器执行的第一条指令。那么，为什么在 NuttX 中 __start 是处理器执行的第一条指令？为什么我要把 __start 称为“处理器执行的第一条指令”，而不是称为“程序入口点”？

nuttx/configs/shenzhou/scripts/ld.script：

[cpp] view plain copy print?

1. ......  
2. OUTPUT_ARCH(arm)  
3. ENTRY(_stext)  
4. SECTIONS  
5. ......  

......OUTPUT_ARCH(arm)ENTRY(_stext)SECTIONS......

这里的 ENTRY(_stext) 定义的程序入口点是 _stext。

nuttx/arch/arm/src/Makefile：

[cpp] view plain copy print?

1. ......  
2. nuttx$(EXEEXT): $(HEAD_OBJ) board/libboard$(LIBEXT)  
3.     $(Q) echo "LD: nuttx"  
4.     $(Q) $(LD) --entry=__start $(LDFLAGS) $(LIBPATHS) $(EXTRA_LIBPATHS) \  
5.         -o $(NUTTX) $(HEAD_OBJ) $(EXTRA_OBJS) \  
6.         --start-group $(LDLIBS) $(EXTRA_LIBS) $(LIBGCC) --end-group  
7. ......  

......nuttx$(EXEEXT): $(HEAD_OBJ) board/libboard$(LIBEXT)    $(Q) echo "LD: nuttx"    $(Q) $(LD) --entry=__start $(LDFLAGS) $(LIBPATHS) $(EXTRA_LIBPATHS) \        -o $(NUTTX) $(HEAD_OBJ) $(EXTRA_OBJS) \        --start-group $(LDLIBS) $(EXTRA_LIBS) $(LIBGCC) --end-group......

这里的 --entry=__start 在链接时重新指定了程序入口点为 __start。

[cpp] view plain copy print?

1. xxx@xxx-desktop ~ $ readelf -h nuttx  
2. ELF Header:  
3.   Magic:   7f 45 4c 46 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00   
4.   Class:                             ELF32  
5.   Data:                              2's complement, little endian  
6.   Version:                           1 (current)  
7.   OS/ABI:                            UNIX - System V  
8.   ABI Version:                       0  
9.   Type:                              EXEC (Executable file)  
10.   Machine:                           ARM  
11.   Version:                           0x1  
12.   Entry point address:               0x80003d1  
13.   Start of program headers:          52 (bytes into file)  
14.   Start of section headers:          145184 (bytes into file)  
15.   Flags:                             0x5000202, has entry point, Version5 EABI, soft-float ABI  
16.   Size of this header:               52 (bytes)  
17.   Size of program headers:           32 (bytes)  
18.   Number of program headers:         3  
19.   Size of section headers:           40 (bytes)  
20.   Number of section headers:         18  
21.   Section header string table index: 15  

xxx@xxx-desktop ~ $ readelf -h nuttxELF Header:  Magic:   7f 45 4c 46 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00   Class:                             ELF32  Data:                              2's complement, little endian  Version:                           1 (current)  OS/ABI:                            UNIX - System V  ABI Version:                       0  Type:                              EXEC (Executable file)  Machine:                           ARM  Version:                           0x1  Entry point address:               0x80003d1  Start of program headers:          52 (bytes into file)  Start of section headers:          145184 (bytes into file)  Flags:                             0x5000202, has entry point, Version5 EABI, soft-float ABI  Size of this header:               52 (bytes)  Size of program headers:           32 (bytes)  Number of program headers:         3  Size of section headers:           40 (bytes)  Number of section headers:         18  Section header string table index: 15

在编译生成的 elf 文件 nuttx 的文件头中可以找到这个程序入口点的地址0x80003d1。

但是，这个程序入口点只对 elf 格式的文件有用，在非 elf 格式的祼机程序中，这个程序入口点不起作用，我们烧写到芯片 flash 中的格式为 .bin 或 .hex 的文件中没有这个程序入口点的定义。把这里的 __start 改成其它函数一样可以正常运行。

根据 cortex-m3 的定义，系统从 flash 启动时，0x08000004中的值就是 PC（程序计数器）的初始值，这才是真正起作用的，它决定了处理器执行的第一条指令。

nuttx.S：

[cpp] view plain copy print?

1. ......  
2. 08000000 <_vectors>:  
3.  8000000:    20005db4     .word    0x20005db4  
4.  8000004:    080003d1     .word    0x080003d1       <---PC 初始值  
5.  8000008:    08000159     .word    0x08000159  
6. ......  
7. 080003d0 <__start>:  
8.  80003d0:    b510          push    {r4, lr}         <---处理器执行的第一条指令  
9.  80003d2:    f000 f827     bl    8000424 <stm32_clockconfig>  
10.  80003d6:    f000 f967     bl    80006a8 <stm32_lowsetup>  
11.  80003de:    4b0c          ldr    r3, [pc, #48]    ; (8000410 <__start+0x40>)  
12. ......  

......08000000 <_vectors>: 8000000:    20005db4     .word    0x20005db4 8000004:    080003d1     .word    0x080003d1       <---PC 初始值 8000008:    08000159     .word    0x08000159......080003d0 <__start>: 80003d0:    b510          push    {r4, lr}         <---处理器执行的第一条指令 80003d2:    f000 f827     bl    8000424 <stm32_clockconfig> 80003d6:    f000 f967     bl    80006a8 <stm32_lowsetup> 80003de:    4b0c          ldr    r3, [pc, #48]    ; (8000410 <__start+0x40>)......

使用《NuttX 安装脚本》一文中的方法安装 NuttX 后，反汇编文件 nuttx.S 位于 Linux 当前用户的主目录。这里的 PC 初始值是0x080003d1，指向 __start 函数的起始地址。

顺便说一下，向量表中的跳转地址都是奇数，这是因为 cortex-m3 是在Thumb状态下执行的。在向量表以外的地方，32位指令的跳转地址是奇数，16位指令的跳转地址是偶数。但指令的实际地址都是偶数，如0x080003d0。

nuttx/arch/arm/src/stm32/stm32_vectors.S：

[cpp] view plain copy print?

1. ......  
2. _vectors:  
3.   
4. /* Processor Exceptions */  
5.   
6.     .word    IDLE_STACK            /* Vector  0: Reset stack pointer */  
7.     .word    __start                /* Vector  1: Reset vector */  
8.     .word    stm32_nmi            /* Vector  2: Non-Maskable Interrupt (NMI) */  
9.     .word    stm32_hardfault        /* Vector  3: Hard fault */  
10. ......  

......_vectors:/* Processor Exceptions */    .word    IDLE_STACK            /* Vector  0: Reset stack pointer */    .word    __start                /* Vector  1: Reset vector */    .word    stm32_nmi            /* Vector  2: Non-Maskable Interrupt (NMI) */    .word    stm32_hardfault        /* Vector  3: Hard fault */......

这里的 .word    __start 定义了 PC 的初始值。

__start 函数的声明与定义如下：

nuttx/arch/arm/src/stm32/stm32_vectors.S：

[cpp] view plain copy print?

1. ......  
2.     .globl        __start  
3. ......  

......    .globl        __start......

在汇编代码中声明了全局符号 __start，相当于声明了函数。

nuttx/arch/arm/src/stm32/stm32_start.c：

[cpp] view plain copy print?

1. ......  
2. void __start(void)  
3. {  
4.   const uint32_t *src;  
5.   uint32_t *dest;  
6.   
7.   /* Configure the uart so that we can get debug output as soon as possible */  
8.   
9.   stm32_clockconfig();  
10.   stm32_fpuconfig();  
11.   stm32_lowsetup();  
12. ......  
13. }  
14. ......  

......void __start(void){  const uint32_t *src;  uint32_t *dest;  /* Configure the uart so that we can get debug output as soon as possible */  stm32_clockconfig();  stm32_fpuconfig();  stm32_lowsetup();......}......

在 C 语言代码中定义了 __start 函数。