15.1 启动文件简介
启动文件由汇编编写,是系统上电复位后第一个执行的程序。主要做了以下工作:
1、初始化堆栈指针SP=_initial_sp
2、初始化PC 指针=Reset_Handler
3、初始化中断向量表
4、配置系统时钟
5、调用C 库函数_main 初始化用户堆栈,从而最终调用main 函数去到C 的世界
15.2 查找ARM 汇编指令
在讲解启动代码的时候,会涉及到ARM 的汇编指令和Cortex 内核的指令,有关
Cortex 内核的指令我们可以参考《CM3 权威指南CnR2》第四章:指令集。剩下的ARM的
汇编指令我们可以在MDK->Help->Uvision Help 中搜索到,以EQU 为例,检索如下:
检索出来的结果会有很多,我们只需要看Assembler User Guide 这部分即可。下面列
出了启动文件中使用到的ARM 汇编指令,该列表的指令全部从ARM Development Tools
这个帮助文档里面检索而来。其中编译器相关的指令WEAK 和ALIGN 为了方便也放在同
一个表格了。
15.3 启动文件代码讲解
1. Stack—栈
开辟栈的大小为0X00000400(1KB),名字为STACK,NOINIT 即不初始化,可读可
写,8(2^3)字节对齐。
栈的作用是用于局部变量,函数调用,函数形参等的开销,栈的大小不能超过内部
SRAM 的大小。如果编写的程序比较大,定义的局部变量很多,那么就需要修改栈的大小。
如果某一天,你写的程序出现了莫名奇怪的错误,并进入了硬fault 的时候,这时你就要考
虑下是不是栈不够大,溢出了。
EQU:宏定义的伪指令,相当于等于,类似与C 中的define。
AREA:告诉汇编器汇编一个新的代码段或者数据段。STACK 表示段名,这个可以任
意命名;NOINIT 表示不初始化;READWRITE 表示可读可写,ALIGN=3,表示按照2^3
对齐,即8 字节对齐。
SPACE:用于分配一定大小的内存空间,单位为字节。这里指定大小等于Stack_Size。
标号__initial_sp 紧挨着SPACE 语句放置,表示栈的结束地址,即栈顶地址,栈是由
高向低生长的。
定义一个数据段,名字为RESET,可读。并声明 __Vectors、__Vectors_End 和
__Vectors_Size 这三个标号具有全局属性,可供外部的文件调用。
EXPORT:声明一个标号可被外部的文件使用,使标号具有全局属性。如果是IAR 编
译器,则使用的是GLOBAL 这个指令。
当内核响应了一个发生的异常后,对应的异常服务例程(ESR)就会执行。为了决定 ESR
的入口地址, 内核使用了―向量表查表机制‖。这里使用一张向量表。向量表其实是一个
WORD( 32 位整数)数组,每个下标对应一种异常,该下标元素的值则是该 ESR 的入口地
址。向量表在地址空间中的位置是可以设置的,通过 NVIC 中的一个重定位寄存器来指出向
量表的地址。在复位后,该寄存器的值为 0。因此,在地址 0 (即FLASH 地址0)处必须包
含一张向量表,用于初始时的异常分配。要注意的是这里有个另类: 0 号类型并不是什么
入口地址,而是给出了复位后 MSP 的初值。
__Vectors 为向量表起始地址,__Vectors_End 为向量表结束地址,两个相减即可算出向量
表大小。
向量表从FLASH 的0 地址开始放置,以4 个字节为一个单位,地址0 存放的是栈
顶地址,0X04 存放的是复位程序的地址,以此类推。从代码上看,向量表中存放的都
是中断服务函数的函数名,可我们知道C 语言中的函数名就是一个地址。
DCD:分配一个或者多个以字为单位的内存,以四字节对齐,并要求初始化这些内
存。在向量表中,DCD 分配了一堆内存,并且以ESR 的入口地址初始化它们。
复位子程序是系统上电后第一个执行的程序,调用SystemInit 函数初始化系统时钟,
然后调用C 库函数_mian,最终调用main 函数去到C 的世界。
WEAK:表示弱定义,如果外部文件优先定义了该标号则首先引用该标号,如果外部
文件没有声明也不会出错。这里表示复位子程序可以由用户在其他文件重新实现,这里并
不是唯一的。
IMPORT:表示该标号来自外部文件,跟C 语言中的EXTERN 关键字类似。这里表
示SystemInit 和__main 这两个函数均来自外部的文件。
SystemInit()是一个标准的库函数,在system_stm32f10x.c 这个库文件总定义。主要作
用是配置系统时钟,这里调用这个函数之后,单片机的系统时钟配被配置为72M。
__main 是一个标准的C 库函数,主要作用是初始化用户堆栈,并在函数的最后调用
main 函数去到C 的世界。这就是为什么我们写的程序都有一个main 函数的原因。
5. 中断服务程序
在启动文件里面已经帮我们写好所有中断的中断服务函数,跟我们平时写的中断服务
函数不一样的就是这些函数都是空的,真正的中断复服务程序需要我们在外部的C 文件里
面重新实现,这里只是提前占了一个位置而已。
如果我们在使用某个外设的时候,开启了某个中断,但是又忘记编写配套的中断服务
程序或者函数名写错,那当中断来临的时,程序就会跳转到启动文件预先写好的空的中断
服务程序中,并且在这个空函数中无线循环,即程序就死在这里。
6. 用户堆栈初始化
1 ALIGN
ALIGN:对指令或者数据存放的地址进行对齐,后面会跟一个立即数。缺省表示4 字
节对齐。
首先判断是否定义了__MICROLIB ,如果定义了这个宏则赋予标号__initial_sp(栈顶
地址)、__heap_base(堆起始地址)、__heap_limit(堆结束地址)全局属性,可供外部文
件调用。有关这个宏我们在KEIL 里面配置,具体见图 15-2。然后堆栈的初始化就由C 库
函数_main 来完成。
如果没有定义__MICROLIB , 则才用双段存储器模式, 且声明标号
__user_initial_stackheap 具有全局属性,让用户自己来初始化堆栈。
IF,ELSE,ENDIF:汇编的条件分支语句,跟C 语言的if ,else 类似
END:文件结束
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