Cortex-M3启动代码分析

1万 · 2013-9-25 15:46

在设计嵌入式应用系统时，为了追求最好的性能价格比，系统中通常包括多种存储器，如ROM、16位RAM、32位RAM和FLASH等，这样一个重要的问题就是设计其存储系统的布局。
在RAM 体系结构中，系统复位后将跳转到地址0x0处执行，该处存放的是复位异常中断的中断向量。对于嵌入式系统来说，在系统复位时RAM中是不存在代码和数据的。因此在系统复位时，地址0x0处应该为ROM，即系统复位后应该首先从ROM中开始执行。

1万 · 2013-9-25 15:46

这里所说的地址0x0处为ROM，是指在系统运行过程中，地址0x0处为ROM，对于嵌入式系统来说，在系统复位时地址0x0处总为ROM。这种情况非常简单，在地址0x0处存放着复位异常中断向量，根据此中断向量，程序跳转到相应的位置进行系统初始化等操作。
这种情况有一个缺点，通常相对于RAM来说，ROM的数据宽度较小，速度较慢，这会使系统响应异常中断的速度较慢，而且如果异常中断向量表放在ROM中，则中断向量表内容不能修改。

1万 · 2013-9-25 15:47

这里所说的地址0x0处为RAM，是指在系统运行过程中，地址0x0处为RAM，对于嵌入式系统来说，在系统复位时地址0x0处总为ROM。因此，对于地址0x0处为RAM的系统，为了保证系统复位后从ROM中开始执行，在系统复位时，系统中的存储映射机构将ROM映射到地址0x0处，然后在程序运行的最初几条指令中，系统中的存储映射机构进行地址重映射，重新将RAM映射到地址0x0处。

1万 · 2013-9-25 15:48

优点：RAM的数据宽度较大，速度较快，这会使系统响应异常中断的速度更快。而且异常中断向量表放在RAM中，程序在运行过程中可以修改中断向量表内容，使得系统更为灵活。

1万 · 2013-9-25 15:51

系统运行环境初始化，包括异常中断向量初始化、数据栈初始化以及IO初始化等。
应用程序初始化，例如C语言变量的初始化等。
启动代码功能总结：
1）堆和栈的初始化；
2）向量表定义；
3）地址重映射及中断向量表的转移；
4）设置系统时钟频率；
5）中断寄存器的初始化；
6）进入C应用程序。

1万 · 2013-9-25 15:52

一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分：
栈区（stack）—   编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量的值等。操作方式类似于数据结构中的栈。
堆区（heap）   —   一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收   。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表。
全局区（静态区）（static）—全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，   未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后由系统释放。

1万 · 2013-9-25 15:52

文字常量区 —常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放
程序代码区—存放函数体的二进制代码。
//main.cpp int a = 0; 全局初始化区 char *p1; 全局未初始化区 main() { int b; 栈 char s[] = “abc”; 栈 char *p2; 栈 char *p3 = “123456”; 123456\0在常量区，p3在栈上

1万 · 2013-9-25 15:53

static int c =0；全局（静态）初始化区 p1 = (char *)malloc(10); p2 = (char *)malloc(20); 分配得来得10和20字节的区域就在堆区。 strcpy(p1, "123456"); 123456\0放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的"123456" 优化成一个地方。 }
ENTRY: 伪操作指定程序的人口点
AREA:伪操作用于定义一个代码段或者数据段
DCD:用于分配一段字内存单元

1万 · 2013-9-25 15:53

栈的初始化：
Stack_Size    EQU    0x00000400
  AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
Stack_Mem    SPACE Stack_Size
__initial_sp
定义Stack Size为0x00000400;
定义栈，可初始化为0，8字节对齐
分配0x00000400个连续字节，并初始化为0
汇编代码地址标号

1万 · 2013-9-25 15:53

堆的初始化：
Heap_Size    EQU    0x00000400
AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
__heap_base
Heap_Mem       SPACE Heap_Size
__heap_limit
定义Heap Size为0x00000400;
定义堆，可初始化为0，8字节对齐
分配0x00000400个连续字节，并初始化为0
汇编代码地址标号

1万 · 2013-9-25 15:54

PRESERVE8
THUMB
指定当前文件堆栈8字节对齐
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

1万 · 2013-9-25 15:54

; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset
            AREA RESET, DATA, READONLY
//定义复位向量段，只读
            EXPORT  __Vectors
            EXPORT  __Vectors_End
            EXPORT  __Vectors_Size//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
__Vectors    DCD    __initial_sp             ; Top of Stack
//给__initial_sp 分配4字节32位的地址0x0

1万 · 2013-9-25 15:54

DCD    Reset_Handler          ; Reset Handler
// 给标号Reset Handler分配地址为0x00000004
DCD    NMI_Handler             ; 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                      ; Reserved
//这种形式就是保留地址，不给任何标号分配。。。。。。

1万 · 2013-9-25 15:55

DCD    ETH_WKUP_IRQHandler       ; Ethernet Wakeup through EXTI line
            DCD    CAN2_TX_IRQHandler       ; CAN2 TX
            DCD    CAN2_RX0_IRQHandler       ; CAN2 RX0
            DCD    CAN2_RX1_IRQHandler       ; CAN2 RX1
            DCD    CAN2_SCE_IRQHandler       ; CAN2 SCE
            DCD    OTG_FS_IRQHandler       ; USB OTG FS
__Vectors_End
__Vectors_Size  EQU  __Vectors_End - __Vectors

1万 · 2013-9-25 15:55

中断向量表的转移
AREA |.text|, CODE, READONLY  //代码段定义
; Reset handler routine
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 提示编译器标号可以为外部文件引用；

1万 · 2013-9-25 15:55

IMPORT  __main
//通知编译器要使用的标号在其他文件
               LDR    R0, =__main
// 使用“＝”表示LDR目前是伪指令不是标准指令，这里是把_main的地址给R0;
               BX    R0
//BX是ARM指令集和THUMB指令集之间的程序的跳转
               ENDP

1万 · 2013-9-25 15:56

; Dummy Exception Handlers (infinite loops which can be modified)
NMI_Handler    PROC
            EXPORT  NMI_Handler             [WEAK]
            B    .
            ENDP
HardFault_Handler\
            PROC
            EXPORT  HardFault_Handler       [WEAK]
            B    .
            ENDP

1万 · 2013-9-25 15:56

MemManage_Handler\
            PROC
            EXPORT  MemManage_Handler       [WEAK]
            B    .
            ENDP 。。。。。。
CAN2_SCE_IRQHandler
OTG_FS_IRQHandler
                                          B    .
                                          ENDP
                                          ALIGN

1万 · 2013-9-25 15:56

√ 堆和栈的初始化
; User Stack and Heap initialization
;**************************************************
               IF    :DEF:__MICROLIB
//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

1万 · 2013-9-25 15:56

√ 堆和栈的初始化
__user_initial_stackheap
               LDR    R0, =  Heap_Mem
               LDR    R1, =(Stack_Mem + Stack_Size)
               LDR    R2, = (Heap_Mem +  Heap_Size)
               LDR    R3, = Stack_Mem
               BX    LR
               ALIGN
               ENDIF
               END

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