详解startup_M051.s

1万 · 2017-7-20 16:53

在Keil新建的所有工程中，毫无例外地都包含startup_M051.s，如图19.1-1。

图19.1-1 startup_M051.s

该文件主要作用于上电时初始化单片机的硬件堆栈、初始化RAM、分配内存空间和跳转到主函数即main函数。硬件堆栈是用来存放函数调用地址、变量和寄存器值的；分配内存空间为异常提供更加快速的访问，减少中断延迟。如果不加载该startup_M051.s文件，编译的代码可能会使单片机不能正常工作。

那么什么是堆栈呢？在计算机领域，堆栈是一个不容忽视的概念，但是很多人甚至是计算机专业的人也没有明确堆栈这两种数据结构。堆栈都是一种数据项按序排列的数据结构，只能在一端(称为栈顶(top))对数据项进行插入和删除。

堆，一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小，堆中的具体内容由程序员安排。

栈，在函数调用时，第一个进栈的是主函数中函数调用后的下一条指令的地址，然后是函数的各个参数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的，接着是函数中的局部变量，注意静态变量是不入栈的。当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址（后进先出），也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。

虽然堆栈的说法是连起来叫，但是他们还是有很大区别的，连着叫只是由于历史的原因。

startup_M051.s文件并不复杂，只要用户有基本的汇编基础，就可以看懂，以下就给出该上电初始化文件的详细注解，可以作为参考，只作为选学内容。

1万 · 2017-7-20 16:53

startup_M051.s核心内容详解

Stack_Size    EQU    0x00000400       ;//栈大小定义为0x00000400字节
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;声明数据段STACK
;该数据段内存单元无初始化，可读写，并重新字对齐
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
            AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
Stack_Mem    SPACE Stack_Size    ;//为栈分配内存空间，并初始化为0
__initial_sp

Heap_Size    EQU    0x00000000  ;//堆大小定义为0x00000000字节

            AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
__heap_base
Heap_Mem       SPACE Heap_Size       ;//为堆分配内存空间，并初始化为0
__heap_limit

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;声明数据段RESET
;该数据段内存单元只读
;功能：为所有Handler分配内存单元
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
            PRESERVE8             ;//当前堆栈保持8字节对齐
            THUMB                   ;//THUMB模式
;//向量表映射到复位地址0
            AREA RESET, DATA, READONLY
            EXPORT  __Vectors

__Vectors    DCD    __initial_sp             ; Top of Stack
            DCD    Reset_Handler          ; Reset Handler
            DCD    NMI_Handler             ; NMI Handler
            DCD    HardFault_Handler       ; Hard Fault Handler
            DCD    0                      ; Reserved
            DCD    0                      ; Reserved
            DCD    0                      ; Reserved
            DCD    0                      ; Reserved
            DCD    0                      ; Reserved
            DCD    0                      ; Reserved
            DCD    0                      ; Reserved
            DCD    SVC_Handler             ; SVCall Handler
            DCD    0                      ; Reserved
            DCD    0                      ; Reserved
            DCD    PendSV_Handler          ; PendSV Handler
            DCD    SysTick_Handler          ; SysTick Handler

            DCD    BOD_IRQHandler
            DCD    WDT_IRQHandler
            DCD    EINT0_IRQHandler
            DCD    EINT1_IRQHandler
            DCD    GPAB_IRQHandler
            DCD    GPCDE_IRQHandler
            DCD    PWMA_IRQHandler
            DCD    PWMB_IRQHandler
            DCD    TMR0_IRQHandler
            DCD    TMR1_IRQHandler
            DCD    TMR2_IRQHandler
            DCD    TMR3_IRQHandler
            DCD    UART0_IRQHandler
            DCD    UART1_IRQHandler
            DCD    SPI0_IRQHandler
            DCD    SPI1_IRQHandler
            DCD    SPI2_IRQHandler
            DCD    SPI3_IRQHandler
            DCD    I2C0_IRQHandler
            DCD    I2C1_IRQHandler
            DCD    CAN0_IRQHandler
            DCD    CAN1_IRQHandler
            DCD    Default_Handler
            DCD    USBD_IRQHandler
            DCD    PS2_IRQHandler
            DCD    ACMP_IRQHandler
            DCD    PDMA_IRQHandler
            DCD    Default_Handler
            DCD    PWRWU_IRQHandler
            DCD    ADC_IRQHandler
            DCD    Default_Handler
            DCD    RTC_IRQHandler

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;声明代码段|.text|，只读
;功能：复位时，代码从该代码段首先执行
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
            AREA |.text|, CODE, READONLY

            ENTRY                            ;//进入代码段

Reset_Handler PROC
            EXPORT  Reset_Handler          [WEAK]
            IMPORT  __main                ;//引入C文件中的main函数

            LDR    R0, =__main          ;//获取C文件中的main函数地址
            BX    R0                      ;//跳转到main函数
            ENDP

NMI_Handler    PROC
            EXPORT  NMI_Handler             [WEAK]
            B    .             ;//停止
            ENDP
HardFault_Handler\
            PROC
            EXPORT  HardFault_Handler       [WEAK]
            B    .                         ;//停止
            ENDP
SVC_Handler    PROC
            EXPORT  SVC_Handler             [WEAK]
            B    .                         ;//停止
            ENDP
PendSV_Handler  PROC
            EXPORT  PendSV_Handler          [WEAK]
            B    .                         ;//停止
            ENDP
SysTick_Handler PROC
            EXPORT  SysTick_Handler          [WEAK]
            B    .                         ;//停止
            ENDP

Default_Handler PROC

            EXPORT  BOD_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  WDT_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  EINT0_IRQHandler       [WEAK]
            EXPORT  EINT1_IRQHandler       [WEAK]
            EXPORT  GPAB_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  GPCDE_IRQHandler       [WEAK]
            EXPORT  PWMA_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  PWMB_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  TMR0_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  TMR1_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  TMR2_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  TMR3_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  UART0_IRQHandler       [WEAK]
            EXPORT  UART1_IRQHandler       [WEAK]
            EXPORT  SPI0_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  SPI1_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  SPI2_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  SPI3_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  I2C0_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  I2C1_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  CAN0_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  CAN1_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  USBD_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  PS2_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  ACMP_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  PDMA_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  PWRWU_IRQHandler       [WEAK]
            EXPORT  ADC_IRQHandler          [WEAK]
            EXPORT  RTC_IRQHandler          [WEAK]

BOD_IRQHandler
WDT_IRQHandler
EINT0_IRQHandler
EINT1_IRQHandler
GPAB_IRQHandler
GPCDE_IRQHandler
PWMA_IRQHandler
PWMB_IRQHandler
TMR0_IRQHandler
TMR1_IRQHandler
TMR2_IRQHandler
TMR3_IRQHandler
UART0_IRQHandler
UART1_IRQHandler
SPI0_IRQHandler
SPI1_IRQHandler
SPI2_IRQHandler
SPI3_IRQHandler
I2C0_IRQHandler
I2C1_IRQHandler
CAN0_IRQHandler
CAN1_IRQHandler
USBD_IRQHandler
PS2_IRQHandler
ACMP_IRQHandler
PDMA_IRQHandler
PWRWU_IRQHandler
ADC_IRQHandler
RTC_IRQHandler
            B    .                      ;//停止
            ENDP

            ALIGN                         ;//添加补丁字节满足一定的对齐方式

; //用户初始化的堆栈

            IF    :DEF:__MICROLIB       ;//检查是否定义了__MICROLIB

            EXPORT  __initial_sp
            EXPORT  __heap_base
            EXPORT  __heap_limit

            ELSE

            IMPORT  __use_two_region_memory ;//使用双段模式
            EXPORT  __user_initial_stackheap
__user_initial_stackheap                      ;//重新定义堆栈

            LDR    R0, =  Heap_Mem
            LDR    R1, = (Stack_Mem + Stack_Size)
            LDR    R2, = (Heap_Mem +  Heap_Size)
            LDR    R3, = Stack_Mem
            BX    LR

            ALIGN                         ;//添加补丁字节满足一定的对齐方式

            ENDIF

            END

1万 · 2017-7-20 16:53

深入重点：

ü 什么是堆栈？

ü startup_M051.s上电时初始化单片机的硬件堆栈、初始化RAM、分配内存空间和跳转到主函数即main函数。

ü 使用IMPORT或EXPORT声明外部符号时，若链接器在连接微控制器时不能解释该符号，而伪指令中没有[WEAK]选项时，则链接器会报告错误，若伪指令中有[WEAK]选项时，则链接器不会报告错误，而是进行下面的操作：

1：如果该符号被B或者BL指令引用，则该符号被设置成下一条指令的地址，该B或者 BL指令相当于一条NOP指令。

2：其他情况下该符号被设置为0

1万 · 2017-7-20 20:23

TMR3_IRQHandler好多的中断处理函数入口就这里了。

只看该作者 · 2017-7-20 21:11

硬件堆栈是用来存放函数调用地址、变量和寄存器值的

1万 · 2017-7-23 11:50

高手中的高手才去修改这个，默认就行了，别乱动。

只看该作者 · 2017-7-29 22:20

么有仔细想过，看看。