M451的启动流程

1万 · 2019-2-24 17:03

一般嵌入式开发流程就是先建立一个工程，再编写源文件，然后进行编译，把所有的*.s 文件和*.c 文件编译成一个*.o 文件，再对目标文件进行链接和定位，编译成功后会生成一个*.hex 文件和调试文件，接下来要进行调试，如果成功的话，就可以将它固化
到 flash 里面去。
启动代码是用来初始化电路以及用来为高级语言写的软件作好运行前准备的一小段汇编语言，是任何处理器上电复位时的程序运
行入口点。比如，刚上电的过程中，我们的 PC 机会对系统的一个运行频率进行锁定在一个固定的值，这个设计频率的过程就是在汇编
源代码中进行的，也就是在启动代码中进行的。
启动代码作用一般是：
 堆和栈的初始化；
 向量表定义；
 地址重映射及中断向量表的转移；
 设置系统时钟频率；
 中断寄存器的初始化；
 进入 C 应用程序。

1万 · 2019-2-24 17:06

[1] 启动代码分析
a. 堆和栈的大小定义

复制

Stack_Size EQU 0x00001000 ;定义栈大小为 0x1000 字节



AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3 ;定义栈，可初始为 0，8 字节对齐



Stack_Mem SPACE Stack_Size ;分配 0x1000 个连续字节，并初始化为 0



__initial_sp ;汇编代码地址标号



Heap_Size EQU 0x00001000 ;定义堆的大小为 0x1000 字节



AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3 ;定义堆，可初始为 0，8 字节对齐



__heap_base



Heap_Mem SPACE Heap_Size ;分配 0x1000 个连续字节，并初始化为 0



__heap_limit



PRESERVE8 ;指定当前文件堆栈 8 字节对齐



THUMB ;告诉汇编器下面是 32 为的 Thumb 指令，如果需要汇编器将插入位以保证对齐

b. 中断向量表定义

; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset
AREA RESET, DATA, READONLY ; 定义复位向量段，只读
EXPORT __Vectors ; 定义一个可以在其他文件中使用的全局标号。此处表
示中断地址
EXPORT __Vectors_End
EXPORT __Vectors_Size
__Vectors DCD __initial_sp ; 给__initial_sp 分配 4 字节 32 位的地址 0x0
DCD Reset_Handler ;给标号 Reset Handler 分配地址为 0x00000004
DCD NMI_Handler ; 给标号 NMI Handler 分配地址 0x00000008
DCD HardFault_Handler ; Hard Fault Handler
DCD MemManage_Handler ; MPU Fault Handler
DCD BusFault_Handler ; Bus Fault Handler
DCD UsageFault_Handler ; Usage Fault Handler
DCD 0 ; 这种形式就是保留地址，不给任何标号分配
DCD 0 ; Reserved
DCD 0 ; Reserved
DCD 0 ; Reserved
DCD SVC_Handler ; SVCall Handler
DCD DebugMon_Handler ; Debug Monitor Handler
DCD 0 ; Reserved
DCD PendSV_Handler ; PendSV Handler
DCD SysTick_Handler ; SysTick Handler
; External Interrupts
DCD BOD_IRQHandler ; 0: Brown Out detection
DCD IRC_IRQHandler ; 1: Internal RC
DCD PWRWU_IRQHandler ; 2: Power down wake up
DCD RAMPE_IRQHandler ; 3: RAM parity error
DCD CLKFAIL_IRQHandler ; 4: Clock detection fail
DCD Default_Handler ; 5: Reserved
DCD RTC_IRQHandler ; 6: Real Time Clock
DCD TAMPER_IRQHandler ; 7: Tamper detection
DCD WDT_IRQHandler ; 8: Watchdog timer
DCD WWDT_IRQHandler ; 9: Window watchdog timer
DCD EINT0_IRQHandler ; 10: External Input 0
DCD EINT1_IRQHandler ; 11: External Input 1
DCD EINT2_IRQHandler ; 12: External Input 2
DCD EINT3_IRQHandler ; 13: External Input 3
DCD EINT4_IRQHandler ; 14: External Input 4
DCD EINT5_IRQHandler ; 15: External Input 5
DCD GPA_IRQHandler ; 16: GPIO Port A
DCD GPB_IRQHandler ; 17: GPIO Port B
DCD GPC_IRQHandler ; 18: GPIO Port C
DCD GPD_IRQHandler ; 19: GPIO Port D
DCD GPE_IRQHandler ; 20: GPIO Port E
DCD GPF_IRQHandler ; 21: GPIO Port F
DCD SPI0_IRQHandler ; 22: SPI0
DCD SPI1_IRQHandler ; 23: SPI1
DCD BRAKE0_IRQHandler ; 24:
DCD PWM0P0_IRQHandler ; 25:
DCD PWM0P1_IRQHandler ; 26:
DCD PWM0P2_IRQHandler ; 27:
DCD BRAKE1_IRQHandler ; 28:
DCD PWM1P0_IRQHandler ; 29:
DCD PWM1P1_IRQHandler ; 30:
DCD PWM1P2_IRQHandler ; 31:
DCD TMR0_IRQHandler ; 32: Timer 0
DCD TMR1_IRQHandler ; 33: Timer 1
DCD TMR2_IRQHandler ; 34: Timer 2
DCD TMR3_IRQHandler ; 35: Timer 3
DCD UART0_IRQHandler ; 36: UART0
DCD UART1_IRQHandler ; 37: UART1
DCD I2C0_IRQHandler ; 38: I2C0
DCD I2C1_IRQHandler ; 39: I2C1
DCD PDMA_IRQHandler ; 40: Peripheral DMA
DCD DAC_IRQHandler ; 41: DAC
DCD ADC00_IRQHandler ; 42: ADC0 interrupt source 0
DCD ADC01_IRQHandler ; 43: ADC0 interrupt source 1
DCD ACMP01_IRQHandler ; 44: ACMP0 and ACMP1
DCD Default_Handler ; 45: Reserved
DCD ADC02_IRQHandler ; 46: ADC0 interrupt source 2
DCD ADC03_IRQHandler ; 47: ADC0 interrupt source 3
DCD UART2_IRQHandler ; 48: UART2
DCD UART3_IRQHandler ; 49: UART3
DCD Default_Handler ; 50: Reserved
DCD SPI2_IRQHandler ; 51: SPI2
DCD Default_Handler ; 52: Reserved
DCD USBD_IRQHandler ; 53: USB device
DCD USBH_IRQHandler ; 54: USB host
DCD USBOTG_IRQHandler ; 55: USB OTG
DCD CAN0_IRQHandler ; 56: CAN0
DCD Default_Handler ; 57: Reserved
DCD SC0_IRQHandler ; 58:
DCD Default_Handler ; 59: Reserved.
DCD Default_Handler ; 60:
DCD Default_Handler ; 61:
DCD Default_Handler ; 62:
DCD TK_IRQHandler ; 63:
__Vectors_End
__Vectors_Size EQU __Vectors_End - __Vectors

c. 中断向量表的转移

AREA |.text|, CODE, READONLY
; Reset Handler
Reset_Handler PROC ;标记一个函数的开始
EXPORT Reset_Handler [WEAK] ;[WEAK] 选项表示当所有的源文件都没有定义这样一个
标号时，编译器也不给出错误信息，在多数情况下将该标号
置为 0 ，若该标号为 B 或 BL 指令引用，则将 B 或 BL
指令置为 NOP 操作。EXPORT 提示编译器该标号可以为外
部文件引用。
IMPORT SystemInit ;通知编译器要使用的标号在其他文件
IMPORT __main
LDR R0, =SystemInit ;使用“=”表示 LDR 目前是伪指令不是标准指令。这里
是把 SystemInit 的地址给 R0。
BLX R0
LDR R0, =__main
BX R0 ;BX 是 ARM 指令集和 THUMB 指令集之间程序的跳转
ENDP
; Dummy Exception Handlers (infinite loops which can be modified)
NMI_Handler PROC ;标记一个函数的开始
EXPORT NMI_Handler [WEAK]
B . ;等同于 while（1）循环
ENDP
HardFault_Handler\
PROC
EXPORT HardFault_Handler [WEAK]
B .
ENDP
MemManage_Handler\
PROC
EXPORT MemManage_Handler [WEAK]
B .
ENDP
BusFault_Handler\
PROC
EXPORT BusFault_Handler [WEAK]
B .
ENDP
UsageFault_Handler\
PROC
EXPORT UsageFault_Handler [WEAK]
B .
ENDP
SVC_Handler PROC
EXPORT SVC_Handler [WEAK]
B .
ENDP
DebugMon_Handler\
PROC
EXPORT DebugMon_Handler [WEAK]
B .
ENDP
PendSV_Handler\
PROC
EXPORT PendSV_Handler [WEAK]
B .
ENDP
SysTick_Handler\
PROC
EXPORT SysTick_Handler [WEAK]
B .
ENDP
Default_Handler PROC
EXPORT BOD_IRQHandler [WEAK]
EXPORT IRC_IRQHandler [WEAK]
EXPORT PWRWU_IRQHandler [WEAK]
EXPORT RAMPE_IRQHandler [WEAK]
EXPORT CLKFAIL_IRQHandler [WEAK]
EXPORT RTC_IRQHandler [WEAK]
EXPORT TAMPER_IRQHandler [WEAK]
EXPORT WDT_IRQHandler [WEAK]
EXPORT WWDT_IRQHandler [WEAK]
EXPORT EINT0_IRQHandler [WEAK]
EXPORT EINT1_IRQHandler [WEAK]
EXPORT EINT2_IRQHandler [WEAK]
EXPORT EINT3_IRQHandler [WEAK]
EXPORT EINT4_IRQHandler [WEAK]
EXPORT EINT5_IRQHandler [WEAK]
EXPORT GPA_IRQHandler [WEAK]
EXPORT GPB_IRQHandler [WEAK]
EXPORT GPC_IRQHandler [WEAK]
EXPORT GPD_IRQHandler [WEAK]
EXPORT GPE_IRQHandler [WEAK]
EXPORT GPF_IRQHandler [WEAK]
EXPORT SPI0_IRQHandler [WEAK]
EXPORT SPI1_IRQHandler [WEAK]
EXPORT BRAKE0_IRQHandler [WEAK]
EXPORT PWM0P0_IRQHandler [WEAK]
EXPORT PWM0P1_IRQHandler [WEAK]
EXPORT PWM0P2_IRQHandler [WEAK]
EXPORT BRAKE1_IRQHandler [WEAK]
EXPORT PWM1P0_IRQHandler [WEAK]
EXPORT PWM1P1_IRQHandler [WEAK]
EXPORT PWM1P2_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 I2C0_IRQHandler [WEAK]
EXPORT I2C1_IRQHandler [WEAK]
EXPORT PDMA_IRQHandler [WEAK]
EXPORT DAC_IRQHandler [WEAK]
EXPORT ADC00_IRQHandler [WEAK]
EXPORT ADC01_IRQHandler [WEAK]
EXPORT ACMP01_IRQHandler [WEAK]
EXPORT ADC02_IRQHandler [WEAK]
EXPORT ADC03_IRQHandler [WEAK]
EXPORT UART2_IRQHandler [WEAK]
EXPORT UART3_IRQHandler [WEAK]
EXPORT SPI2_IRQHandler [WEAK]
EXPORT USBD_IRQHandler [WEAK]
EXPORT USBH_IRQHandler [WEAK]
EXPORT USBOTG_IRQHandler [WEAK]
EXPORT CAN0_IRQHandler [WEAK]
EXPORT SC0_IRQHandler [WEAK]
EXPORT TK_IRQHandler [WEAK]
BOD_IRQHandler
IRC_IRQHandler
PWRWU_IRQHandler
RAMPE_IRQHandler
CLKFAIL_IRQHandler
RTC_IRQHandler
TAMPER_IRQHandler
WDT_IRQHandler
WWDT_IRQHandler
EINT0_IRQHandler
EINT1_IRQHandler
EINT2_IRQHandler
EINT3_IRQHandler
EINT4_IRQHandler
EINT5_IRQHandler
GPA_IRQHandler
GPB_IRQHandler
GPC_IRQHandler
GPD_IRQHandler
GPE_IRQHandler
GPF_IRQHandler
SPI0_IRQHandler
SPI1_IRQHandler
BRAKE0_IRQHandler
PWM0P0_IRQHandler
PWM0P1_IRQHandler
PWM0P2_IRQHandler
BRAKE1_IRQHandler
PWM1P0_IRQHandler
PWM1P1_IRQHandler
PWM1P2_IRQHandler
TMR0_IRQHandler
TMR1_IRQHandler
TMR2_IRQHandler
TMR3_IRQHandler
UART0_IRQHandler
UART1_IRQHandler
I2C0_IRQHandler
I2C1_IRQHandler
PDMA_IRQHandler
DAC_IRQHandler
ADC00_IRQHandler
ADC01_IRQHandler
ACMP01_IRQHandler
ADC02_IRQHandler
ADC03_IRQHandler
UART2_IRQHandler
UART3_IRQHandler
SPI2_IRQHandler
USBD_IRQHandler
USBH_IRQHandler
USBOTG_IRQHandler
CAN0_IRQHandler
SC0_IRQHandler
TK_IRQHandler
B .
ENDP
ALIGN

1万 · 2019-2-24 17:07

d. 堆和栈的初始化
; User Initial Stack & Heap
IF :DEF:__MICROLIB ;“DEF”的用法——:DEF:X 就是说 X 定义了则为真，否则为假。
EXPORT __initial_sp
EXPORT __heap_base
EXPORT __heap_limit
ELSE
IMPORT __use_two_region_memory
EXPORT __user_initial_stackheap
__user_initial_stackheap PROC
LDR R0, = Heap_Mem
LDR R1, =(Stack_Mem + Stack_Size)
LDR R2, = (Heap_Mem + Heap_Size)
LDR R3, = Stack_Mem
BX LR
ENDP
ALIGN ;填充字节使地址对齐
ENDIF
END

1万 · 2019-2-24 17:13

[2] __user_initial_stackheap 函数分析
__user_initial_stackheap 用于设置堆和栈，详细代码如下。

复制

/*

* This can be defined to override the standard memory models' way

* of determining where to put the initial stack and heap.

*

* The input parameters R0 and R2 contain nothing useful. The input

* parameters SP and SL are the values that were in SP and SL when

* the program began execution (so you can return them if you want

* to keep that stack).

*

* The two `limit' fields in the return structure are ignored if

* you are using the one-region memory model: the memory region is

* taken to be all the space between heap_base and stack_base.

*/

struct __initial_stackheap {

unsigned heap_base; /* low-address end of initial heap */

unsigned stack_base; /* high-address end of initial stack */

unsigned heap_limit; /* high-address end of initial heap */

unsigned stack_limit; /* low-address end of initial stack */

};

extern __value_in_regs struct __initial_stackheap

__user_initial_stackheap(unsigned /*R0*/, unsigned /*SP*/,unsigned /*R2*/, unsigned /*SL*/);

1万 · 2019-2-24 17:14

同时由于 ARM 应用的灵活性，可以通过分散加载文件来定义代码和变量的位置，所以堆栈的地址并不固定，这样，在 ARM C 库
里的函数用到堆栈的地址时候，就用上面定义的变量来代替，而且一般的 STARTUP.S 都只初始了栈，就是 SP，没有初始堆，所以在
这个函数里初始堆还是有必要的，而且这个函数的作用主要是返回堆栈的地址，这个地址除了初始化，还可以有其它的作用。毕竟我
们不大方便在 C 语言里直接取 SP 的地址。如果没有 B __main 的话，就没有调用 C 库，也就用不到初始化 C 库。而不调用__main，
直接进入 main 当然是可以实现的。正常进入用户应用程序 main 过程如下图

1万 · 2019-2-24 17:15

__main 是编译系统提供的一个函数，负责完成库函数的初始化最后自动跳向 main 函数。这种情况下用户程序的主函数名字必
须得是 main。用户可以根据需要选择是否使用__main。如果想让系统自动完成系统调用（如库函数）的初始化过程，可以直接使用
__main；如果所有的初始化步骤都是由用户自己显式地完成，则可以跳过__main。当然，使用__main 的时候，可能会涉及到一些
库函数的移植和重定向问题，在__main() 里面的程序执行流程如下图所示：

1万 · 2019-2-24 17:15

大概就是这样。掌握这个，就掌握了启动的基本概念了。

只看该作者 · 2019-2-24 17:17

教程详细，看看。

只看该作者 · 2019-2-25 10:50

在我眼里这都是大神才玩的

1万 · 2019-2-25 22:13

中断使用的函数名其实都已经在这里定义好了。