STM32F103芯片的启动过程
一、启动概述STM32F103从上电到运行用户程序经历了一个精确的启动序列，主要包括硬件复位、启动模式选择、堆栈指针初始化、跳转到复位处理程序等步骤。
二、启动模式选择
1. 三种启动模式
STM32F103通过BOOT0和BOOT1引脚的电平状态决定启动模式：
主闪存启动 (BOOT1=X, BOOT0=0)
从0x08000000地址启动
这是最常用的模式，运行用户程序
系统存储器启动 (BOOT1=0, BOOT0=1)
从0x1FFFF000地址启动
运行ST出厂固化的Bootloader
用于通过串口等接口下载程序
内置SRAM启动 (BOOT1=1, BOOT0=1)
从0x20000000地址启动
用于调试或运行RAM中的代码
2. 地址映射机制
根据启动模式，0x00000000地址会被映射到不同的物理地址：
主闪存模式：0x00000000映射到0x08000000
系统存储器模式：0x00000000映射到0x1FFFF000
SRAM模式：0x00000000映射到0x20000000
三、详细启动流程
1. 上电复位阶段
上电 → POR/PDR复位 → 等待时钟稳定 → 读取BOOT引脚
电源监控：POR(Power On Reset)和PDR(Power Down Reset)监控电源电压
复位延时：确保电源稳定，典型值约为几毫秒
HSI启动：默认使用8MHz内部高速时钟(HSI)作为系统时钟
2. 向量表读取
芯片首先从启动地址读取两个重要的32位数据：
地址0x00000000: 初始堆栈指针值(MSP)
地址0x00000004: 复位向量(Reset_Handler地址)
3. 硬件初始化
// CPU自动执行的操作：
1. SP = 读取地址0x00000000的值// 设置主堆栈指针
2. PC = 读取地址0x00000004的值// 跳转到Reset_Handler
4. Reset_Handler执行
这是第一个执行的用户代码，通常完成：
Reset_Handler:
// 1. 设置向量表偏移寄存器(如果需要)
SCB->VTOR = FLASH_BASE;
// 2. 初始化数据段(.data)
// 从Flash复制初始化数据到RAM
// 3. 清零BSS段
// 将未初始化的全局变量清零
// 4. 调用SystemInit()
// 配置时钟系统、PLL等
// 5. 调用C库初始化(如果使用)
__libc_init_array();
// 6. 跳转到main函数
main();
5. SystemInit系统初始化
SystemInit()函数主要完成：
时钟配置
使能HSE(外部高速时钟)
配置PLL倍频
设置AHB、APB1、APB2分频器
切换系统时钟源到PLL
Flash访问配置
设置Flash预取缓冲
配置Flash等待周期
中断向量表配置
设置向量表偏移地址
四、启动时序示例
时间线：
0ms: 上电，POR复位激活
1-2ms: 电压稳定，读取BOOT引脚
2ms: 从0x08000000读取MSP值
2.1ms: 从0x08000004读取Reset_Handler地址
2.2ms: 跳转执行Reset_Handler
3ms: 执行SystemInit，配置时钟
5ms: 时钟切换完成，进入main函数
五、重要寄存器
1. RCC寄存器
RCC_CR: 时钟控制寄存器
RCC_CFGR: 时钟配置寄存器
RCC_CSR: 控制/状态寄存器(包含复位标志)
2. SCB寄存器
SCB_VTOR: 向量表偏移寄存器
SCB_AIRCR: 应用中断和复位控制寄存器
六、启动代码示例
典型的启动文件结构(startup_stm32f103.s)：
.section .isr_vector
.word _estack /* 栈顶地址 */
.word Reset_Handler /* 复位处理函数 */
.word NMI_Handler /* NMI处理函数 */
.word HardFault_Handler /* 硬件错误处理 */
/* ... 其他中断向量 ... */
Reset_Handler:
/* 复制.data段 */
ldr r0, =_sdata
ldr r1, =_edata
ldr r2, =_sidata
/* ... 复制代码 ... */
/* 清零.bss段 */
ldr r0, =_sbss
ldr r1, =_ebss
/* ... 清零代码 ... */
/* 调用系统初始化 */
bl SystemInit
/* 调用main函数 */
bl main
七、注意事项
启动时间优化
减少全局变量初始化
优化时钟配置流程
合理设置Flash等待周期
调试技巧
通过RCC_CSR寄存器判断复位原因
使用GPIO翻转监测启动时间
检查向量表配置是否正确
常见问题
晶振不起振导致启动失败
Flash等待周期设置不当
堆栈溢出导致启动异常
这个启动过程确保了STM32F103能够可靠地从复位状态过渡到运行用户应用程序，整个过程通常在几毫秒内完成。
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