STM32启动文件原理分析

当前的嵌入式应用程序开发过程里，并且C语言成为了绝大部分场合的最佳选择。如此一来main函数似乎成为了理所当然的起点——因为C程序往往从main函数开始执行。但一个经常会被忽略的问题是：微控制器（单片机）上电后，是如何寻找到并执行main函数的呢？很显然微控制器无法从硬件上定位main函数的入口地址，因为使用C语言作为开发语言后，变量/函数的地址便由编译器在编译时自行分配，这样一来main函数的入口地址在微控制器的内部存储空间中不再是绝对不变的。相信读者都可以回答这个问题，答案也许大同小异，但肯定都有个关键词，叫“启动文件”，用英文单词来描述是“Bootloader”。

无论性能高下，结构简繁，价格贵贱，每一种微控制器（处理器）都必须有启动文件，启动文件的作用便是负责执行微控制器从“复位”到“开始执行main函数”中间这段时间（称为启动过程）所必须进行的工作。最为常见的51，AVR或MSP430等微控制器当然也有对应启动文件，但开发环境往往自动完整地提供了这个启动文件，不需要开发人员再行干预启动过程，只需要从main函数开始进行应用程序的设计即可。

话题转到STM32微控制器，无论是keil
uvision4还是IAR EWARM开发环境，ST公司都提供了现成的直接可用的启动文件，程序开发人员可以直接引用启动文件后直接进行C应用程序的开发。这样能大大减小开发人员从其它微控制器平台跳转至STM32平台，也降低了适应STM32微控制器的难度（对于上一代ARM的当家花旦ARM9，启动文件往往是第一道难啃却又无法逾越的坎）。

相对于ARM上一代的主流ARM7/ARM9内核架构，新一代Cortex内核架构的启动方式有了比较大的变化。ARM7/ARM9内核的控制器在复位后，CPU会从存储空间的绝对地址0x000000取出第一条指令执行复位中断服务程序的方式启动，即固定了复位后的起始地址为0x000000（PC = 0x000000）同时中断向量表的位置并不是固定的。而Cortex-M3内核则正好相反，有3种情况:
1、通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于SRAM区，即起始地址为0x2000000，同时复位后PC指针位于0x2000000处；
2、通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于FLASH区，即起始地址为0x8000000，同时复位后PC指针位于0x8000000处；
3、通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于内置Bootloader区，本文不对这种情况做论述；
而Cortex-M3内核规定，起始地址必须存放堆顶指针，而第二个地址则必须存放复位中断入口向量地址，这样在Cortex-M3内核复位后，会自动从起始地址的下一个32位空间取出复位中断入口向量，跳转执行复位中断服务程序。对比ARM7/ARM9内核，Cortex-M3内核则是固定了中断向量表的位置而起始地址是可变化的。
有了上述准备只是后，下面以STM32的2.02固件库提供的启动文件“stm32f10x_vector.s”为模板，对STM32的启动过程做一个简要而全面的解析。
程序清单一：
；文件“stm32f10x_vector.s”，其中注释为行号
DATA_IN_ExtSRAM EQU 0；1
Stack_Size EQU 0x00000400；2
AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN = 3；3
Stack_Mem SPACE Stack_Size；4
__initial_sp；5
Heap_Size EQU 0x00000400；6
AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN = 3；7
__heap_base；8
Heap_Mem SPACE Heap_Size；9
__heap_limit；10
THUMB；11
PRESERVE8；12
IMPORT NMIException；13
IMPORT HardFaultException；14
IMPORT MemManageException；15
IMPORT BusFaultException；16
IMPORT UsageFaultException；17
IMPORT SVCHandler；18
IMPORT DebugMonitor；19
IMPORT PendSVC；20
IMPORT SysTickHandler；21
IMPORT WWDG_IRQHandler；22
IMPORT PVD_IRQHandler；23
IMPORT TAMPER_IRQHandler；24
IMPORT RTC_IRQHandler；25
IMPORT FLASH_IRQHandler；26
IMPORT RCC_IRQHandler；27
IMPORT EXTI0_IRQHandler；28
IMPORT EXTI1_IRQHandler；29
IMPORT EXTI2_IRQHandler；30
IMPORT EXTI3_IRQHandler；31
IMPORT EXTI4_IRQHandler；32
IMPORT DMA1_Channel1_IRQHandler；33
IMPORT DMA1_Channel2_IRQHandler；34
IMPORT DMA1_Channel3_IRQHandler；35
IMPORT DMA1_Channel4_IRQHandler；36
IMPORT DMA1_Channel5_IRQHandler；37
IMPORT DMA1_Channel6_IRQHandler；38
IMPORT DMA1_Channel7_IRQHandler；39
IMPORT ADC1_2_IRQHandler；40
IMPORT USB_HP_CAN_TX_IRQHandler；41
IMPORT USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler；42
IMPORT CAN_RX1_IRQHandler；43
IMPORT CAN_SCE_IRQHandler；44
IMPORT EXTI9_5_IRQHandler；45
IMPORT TIM1_BRK_IRQHandler；46
IMPORT TIM1_UP_IRQHandler；47
IMPORT TIM1_TRG_COM_IRQHandler；48
IMPORT TIM1_CC_IRQHandler；49
IMPORT TIM2_IRQHandler；50
IMPORT TIM3_IRQHandler；51
IMPORT TIM4_IRQHandler；52
IMPORT I2C1_EV_IRQHandler；53
IMPORT I2C1_ER_IRQHandler；54
IMPORT I2C2_EV_IRQHandler；55
IMPORT I2C2_ER_IRQHandler；56
IMPORT SPI1_IRQHandler；57
IMPORT SPI2_IRQHandler；58
IMPORT USART1_IRQHandler；59
IMPORT USART2_IRQHandler；60
IMPORT USART3_IRQHandler；61
IMPORT EXTI15_10_IRQHandler；62
IMPORT RTCAlarm_IRQHandler；63
IMPORT USBWakeUp_IRQHandler；64
IMPORT TIM8_BRK_IRQHandler；65
IMPORT TIM8_UP_IRQHandler；66
IMPORT TIM8_TRG_COM_IRQHandler；67
IMPORT TIM8_CC_IRQHandler；68
IMPORT ADC3_IRQHandler；69
IMPORT FSMC_IRQHandler；70
IMPORT SDIO_IRQHandler；71
IMPORT TIM5_IRQHandler；72
IMPORT SPI3_IRQHandler；73
IMPORT UART4_IRQHandler；74
IMPORT UART5_IRQHandler；75
IMPORT TIM6_IRQHandler；76
IMPORT TIM7_IRQHandler；77
IMPORT DMA2_Channel1_IRQHandler；78
IMPORT DMA2_Channel2_IRQHandler；79
IMPORT DMA2_Channel3_IRQHandler；80
IMPORT DMA2_Channel4_5_IRQHandler；81
AREA RESET, DATA, READONLY；82
EXPORT __Vectors；83
__Vectors；84
DCD __initial_sp；85
DCD Reset_Handler；86
DCD NMIException；87
DCD HardFaultException；88
DCD MemManageException；89
DCD BusFaultException；90
DCD UsageFaultException；91
DCD 0；92
DCD 0；93
DCD 0；94
DCD 0；95
DCD SVCHandler；96
DCD DebugMonitor；97
DCD 0；98
DCD PendSVC；99
DCD SysTickHandler；100
DCD WWDG_IRQHandler；101
DCD PVD_IRQHandler；102
DCD TAMPER_IRQHandler；103
DCD RTC_IRQHandler；104
DCD FLASH_IRQHandler；105
DCD RCC_IRQHandler；106
DCD EXTI0_IRQHandler；107
DCD EXTI1_IRQHandler；108
DCD EXTI2_IRQHandler；109
DCD EXTI3_IRQHandler；110
DCD EXTI4_IRQHandler；111
DCD DMA1_Channel1_IRQHandler；112
DCD DMA1_Channel2_IRQHandler；113
DCD DMA1_Channel3_IRQHandler；114
DCD DMA1_Channel4_IRQHandler；115
DCD DMA1_Channel5_IRQHandler；116
DCD DMA1_Channel6_IRQHandler；117
DCD DMA1_Channel7_IRQHandler；118
DCD ADC1_2_IRQHandler；119
DCD USB_HP_CAN_TX_IRQHandler；120
DCD USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler；121
DCD CAN_RX1_IRQHandler；122
DCD CAN_SCE_IRQHandler；123
DCD EXTI9_5_IRQHandler；124
DCD TIM1_BRK_IRQHandler；125
DCD TIM1_UP_IRQHandler；126
DCD TIM1_TRG_COM_IRQHandler；127
DCD TIM1_CC_IRQHandler；128
DCD TIM2_IRQHandler；129
DCD TIM3_IRQHandler；130
DCD TIM4_IRQHandler；131
DCD I2C1_EV_IRQHandler；132
DCD I2C1_ER_IRQHandler；133
DCD I2C2_EV_IRQHandler；134
DCD I2C2_ER_IRQHandler；135
DCD SPI1_IRQHandler；136
DCD SPI2_IRQHandler；137
DCD USART1_IRQHandler；138
DCD USART2_IRQHandler；139
DCD USART3_IRQHandler；140
DCD EXTI15_10_IRQHandler；141
DCD RTCAlarm_IRQHandler；142
DCD USBWakeUp_IRQHandler；143
DCD TIM8_BRK_IRQHandler；144
DCD TIM8_UP_IRQHandler；145
DCD TIM8_TRG_COM_IRQHandler；146
DCD TIM8_CC_IRQHandler；147
DCD ADC3_IRQHandler；148
DCD FSMC_IRQHandler；149
DCD SDIO_IRQHandler；150
DCD TIM5_IRQHandler；151
DCD SPI3_IRQHandler；152
DCD UART4_IRQHandler；153
DCD UART5_IRQHandler；154
DCD TIM6_IRQHandler；155
DCD TIM7_IRQHandler；156
DCD DMA2_Channel1_IRQHandler；157
DCD DMA2_Channel2_IRQHandler；158
DCD DMA2_Channel3_IRQHandler；159
DCD DMA2_Channel4_5_IRQHandler；160
AREA |.text|, CODE, READONLY；161
Reset_Handler PROC；162
EXPORT Reset_Handler；163
IF DATA_IN_ExtSRAM == 1；164
LDR R0,= 0x00000114；165
LDR R1,= 0x40021014；166
STR R0,[R1]；167
LDR R0,= 0x000001E0；168
LDR R1,= 0x40021018；169
STR R0,[R1]；170
LDR R0,= 0x44BB44BB；171
LDR R1,= 0x40011400；172
STR R0,[R1]；173
LDR R0,= 0xBBBBBBBB；174
LDR R1,= 0x40011404；175
STR R0,[R1]；176
LDR R0,= 0xB44444BB；177
LDR R1,= 0x40011800；178
STR R0,[R1]；179
LDR R0,= 0xBBBBBBBB；180
LDR R1,= 0x40011804；181
STR R0,[R1]；182
LDR R0,= 0x44BBBBBB；183
LDR R1,= 0x40011C00；184
STR R0,[R1]；185
LDR R0,= 0xBBBB4444；186
LDR R1,= 0x40011C04；187
STR R0,[R1]；188
LDR R0,= 0x44BBBBBB；189
LDR R1,= 0x40012000；190
STR R0,[R1]；191
LDR R0,= 0x44444B44；192
LDR R1,= 0x40012004；193
STR R0,[R1]；194
LDR R0,= 0x00001011；195
LDR R1,= 0xA0000010；196
STR R0,[R1]；197
LDR R0,= 0x00000200；198
LDR R1,= 0xA0000014；199
STR R0,[R1]；200
ENDIF；201
IMPORT __main；202
LDR R0, =__main；203
BX R0；204
ENDP；205
ALIGN；206
IF :DEF:__MICROLIB；207
EXPORT __initial_sp；208
EXPORT __heap_base；209
EXPORT __heap_limit；210
ELSE；211
IMPORT __use_two_region_