STM32F0单片机快速入门三 MCU启动过程

只看该作者 · 2021-1-25 23:00

3. 启动代码(Startup Code)
我们还是以下面这个最简单的GPIO翻转代码为例：

STM32Cube_FW_F0_V1.11.0\Projects\STM32F030R8-Nucleo\

Examples\GPIO\GPIO_IOToggle\MDK-ARM\Project.uvprojx

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把此工程下载到单片机后，用调试器观察下面两个地址的内容：

我们会发现0x0000_0000开始的区域, 和0x0800_0000开始的区域，内容完全相同。这说明Flash 区的内容映射到了 0x0000_0000起始的这一段地址区域。

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注意STM32F030使用的是小端模式(Litlle Edian)。

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不同于 MCS51 在 0x0000 放的是复位向量，STM32F030 还有其它 ARM 芯片在零地址存放的是初始堆栈指针地址。

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0x0000 0000: (0x2000 0428) 初始堆栈指针

0x0000 0004: (0x0800 00C9) 复位向量，上电或复位后最先加载入PC

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注：单片机上电或复位后，堆栈指针初始化和 PC 初始值的加载总是从地址 0x0000_0000,0x0000_0004获取。
在上面这种用户模式下，实际是从 Flash 区的 0x0800_0000,0x0800_0004 获取的。

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我们可以通过调试器观察一下芯片复位后 M0 内核的寄存器：

只看该作者 · 2021-1-25 23:10

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细心的同学这时可能发现了一个问题。

堆栈指针 SP 的内容和前面存储器中的内容是对的上的。但是 PC 里的内容好像对不上啊？PC 里的值是 0x0800_00C8,存储器里明明是 0x0800_00C9 啊！

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这里牵涉到了 ARM 体系里的两种工作状态 ARM 和 Thumb。ARM 状态下执行32位指令，Thumb状态下执行16位指令。那么如何在这两者之间切换呢，一个方法就是靠跳转地址的最低位(Bit0), 当 Bit0 设为 1 时进入 Thumb 状态，当 Bit0 设为 0 时进入 ARM 状态。

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对于单片机来说，16位的 Thumb 指令就足够了，而且16位指令比32位指令能节省存储器空间。所以 M0 内核只支持 Thumb 指令。

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到这里我们就可以理解复位向量为什么是 0x0800_00C9 了。

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接下来我们来看复位向量 0x0800_00C8 指向的第一条指令：

只看该作者 · 2021-1-25 23:19

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单片机将要执行的第一条指令 0x4804，这是什么意思呢？

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先说结论：它就是下图中，单片机复位后光标指向的这条指令：

LDR R0, =SystemInit

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在这里详细解释一下 0x4804 这条指令：

它对应的机器码是 0100100000000100

Bit15 to Bit11 (01001)为LDR(literal)指令，既从PC偏移地址取数据送至寄存器Rt。

Bit10 to Bit8 (000)表明目的寄存器Rt为 R0

Bit7 to Bit0 (00000100)表明相对于 PC 的偏移量为 0b10000,既0x10。

注意PC的值是当前地址+4。

那么从 0x080000C8 + 0x4 + 0x10 = 0x080000DC 取出数据 0x0800092D 送至寄存器 R0。此地址是 SystemInit( )函数的地址。下一条语句 BLX R0 就是调用此系统初始化函数。

SystemInit( ) 这个函数在 system_stm32f0xx.c 这个文件里，主要完成系统时钟的初始化。可以点进去看一下具体的内容。

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