不管是51还是32,在编写程序的时候,都需要一个头文件,里面包含了大部分的程序内容,缩短了我们的开发周期,32的头文件中定义了器件、中断线、数据类型、结构体封装的寄存器、寄存器地址映射、寄存器位操作以及防C++编译的条件编译等信息。而在进行32编程的时候,无可避免的我们都会添加一个启动文件。它可以说是,程序的基石了。
1.启动文件简介
启动文件是由汇编写的(我也不会汇编,就大致认识一下启动文件的流程),它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=Rest_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C的世界。
2.查找ARM汇编指令
由于启动文件中都是用汇编写的,涉及ARM和Cortex内核的指令,有关cortex内核的指令可以参考《CM3权威指南CnR2》第四章:指令集。剩下的ARM指令可以在MDK->Help->Uvision Help中搜索到,感兴趣可以了解一下
3.启动文件代码讲解
(所有代码均startup_stm32f10x_hd.s源代码,可以看那个代码的顺序)
3.1Stack——栈
开辟栈的大小为1KB(0x00000400),名字为STACK,NOINIT(不初始化),可读可写,8(2^3)字节对齐(EQU类似于宏定义,AREA告诉汇编器汇编一个新的代码段或数据段,SPACE用于开辟一定大小的内存空间,单位是字节)
栈的作用是用于局部变量,函数调用,函数形参等的开销,大小不能超过内部SRAM的大小。若编写的程序较大,局部变量多,则需修改栈的大小。
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
3.2 Heap——堆
与前面类似开辟堆的大小为512字节,名字为HEAP,NOINIT(不初始化),可读可写,8(2^3)字节对齐
标号__heap_base 表示堆的起始地址, __heap_limit 表示堆的结束地址。堆是由低向高生长的,跟栈的生长方向相反。
堆主要是分配动态内存的分配,malloc()函数申请的内存就在堆上,这个在32里用的少
PRESERVE8: 指定当前文件的堆栈按照 8 字节对齐。
THUMB: 表示后面指令兼容 THUMB 指令。THUBM 是 ARM 以前的指令集, 16bit,
现在 Cortex-M 系列的都使用 THUMB-2 指令集, THUMB-2 是 32 位的,兼容 16 位和 32 位
的指令,是 THUMB 的超集。
3.3 中断向量表
定义一个可读的数据段RESET,并声明具有全局属性的三个标号,可供外部文件使用
当内核响应了一个发送的异常后,对应的异常服务例程就会执行。为了决定 ESR
的入口地址, 内核使用了―向量表查表机制。(详细可以看《STM32中文参考手册》第九章-中断和事件向量表部分。
(太长了截图不完整贴代码了)
__Vectors DCD __initial_sp ; Top of StackDCD Reset_Handler ; Reset HandlerDCD NMI_Handler ; NMI HandlerDCD HardFault_Handler ; Hard Fault HandlerDCD MemManage_Handler ; MPU Fault HandlerDCD BusFault_Handler ; Bus Fault HandlerDCD UsageFault_Handler ; Usage Fault HandlerDCD 0 ; ReservedDCD 0 ; ReservedDCD 0 ; ReservedDCD 0 ; ReservedDCD SVC_Handler ; SVCall HandlerDCD DebugMon_Handler ; Debug Monitor HandlerDCD 0 ; ReservedDCD PendSV_Handler ; PendSV HandlerDCD SysTick_Handler ; SysTick Handler; External InterruptsDCD WWDG_IRQHandler ; Window WatchdogDCD PVD_IRQHandler ; PVD through EXTI Line detectDCD TAMPER_IRQHandler ; TamperDCD RTC_IRQHandler ; RTCDCD FLASH_IRQHandler ; FlashDCD RCC_IRQHandler ; RCCDCD EXTI0_IRQHandler ; EXTI Line 0DCD EXTI1_IRQHandler ; EXTI Line 1DCD EXTI2_IRQHandler ; EXTI Line 2DCD EXTI3_IRQHandler ; EXTI Line 3DCD EXTI4_IRQHandler ; EXTI Line 4DCD DMA1_Channel1_IRQHandler ; DMA1 Channel 1DCD DMA1_Channel2_IRQHandler ; DMA1 Channel 2DCD DMA1_Channel3_IRQHandler ; DMA1 Channel 3DCD DMA1_Channel4_IRQHandler ; DMA1 Channel 4DCD DMA1_Channel5_IRQHandler ; DMA1 Channel 5DCD DMA1_Channel6_IRQHandler ; DMA1 Channel 6DCD DMA1_Channel7_IRQHandler ; DMA1 Channel 7DCD ADC1_2_IRQHandler ; ADC1 & ADC2DCD USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler ; USB High Priority or CAN1 TXDCD USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler ; USB Low Priority or CAN1 RX0DCD CAN1_RX1_IRQHandler ; CAN1 RX1DCD CAN1_SCE_IRQHandler ; CAN1 SCEDCD EXTI9_5_IRQHandler ; EXTI Line 9..5DCD TIM1_BRK_IRQHandler ; TIM1 BreakDCD TIM1_UP_IRQHandler ; TIM1 UpdateDCD TIM1_TRG_COM_IRQHandler ; TIM1 Trigger and CommutationDCD TIM1_CC_IRQHandler ; TIM1 Capture CompareDCD TIM2_IRQHandler ; TIM2DCD TIM3_IRQHandler ; TIM3DCD TIM4_IRQHandler ; TIM4DCD I2C1_EV_IRQHandler ; I2C1 EventDCD I2C1_ER_IRQHandler ; I2C1 ErrorDCD I2C2_EV_IRQHandler ; I2C2 EventDCD I2C2_ER_IRQHandler ; I2C2 ErrorDCD SPI1_IRQHandler ; SPI1DCD SPI2_IRQHandler ; SPI2DCD USART1_IRQHandler ; USART1DCD USART2_IRQHandler ; USART2DCD USART3_IRQHandler ; USART3DCD EXTI15_10_IRQHandler ; EXTI Line 15..10DCD RTCAlarm_IRQHandler ; RTC Alarm through EXTI LineDCD USBWakeUp_IRQHandler ; USB Wakeup from suspendDCD TIM8_BRK_IRQHandler ; TIM8 BreakDCD TIM8_UP_IRQHandler ; TIM8 UpdateDCD TIM8_TRG_COM_IRQHandler ; TIM8 Trigger and CommutationDCD TIM8_CC_IRQHandler ; TIM8 Capture CompareDCD ADC3_IRQHandler ; ADC3DCD FSMC_IRQHandler ; FSMCDCD SDIO_IRQHandler ; SDIODCD TIM5_IRQHandler ; TIM5DCD SPI3_IRQHandler ; SPI3DCD UART4_IRQHandler ; UART4DCD UART5_IRQHandler ; UART5DCD TIM6_IRQHandler ; TIM6DCD TIM7_IRQHandler ; TIM7DCD DMA2_Channel1_IRQHandler ; DMA2 Channel1DCD DMA2_Channel2_IRQHandler ; DMA2 Channel2DCD DMA2_Channel3_IRQHandler ; DMA2 Channel3DCD DMA2_Channel4_5_IRQHandler ; DMA2 Channel4 & Channel5
__Vectors_End__Vectors_Size EQU __Vectors_End - __Vectors
__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。(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。
)
3.4.复位程序
定义一个可读代码段
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(LDR、 BLX、 BX 是 CM4 内核的指令)
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 这个库文件中定义。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。(前面那个介绍库函数的文章中定义了一个这个函数就是这个道理。必须要有这个函数)
__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。
3.5中断服务函数
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(大多数中断有固定参数名称和函数名)
代码大致在启动文件的159到326行
; Dummy Exception Handlers (infinite loops which can be modified)NMI_Handler PROCEXPORT NMI_Handler [WEAK]B .ENDP
HardFault_Handler\PROCEXPORT HardFault_Handler [WEAK]B .ENDP
MemManage_Handler\PROCEXPORT MemManage_Handler [WEAK]B .ENDP
BusFault_Handler\PROCEXPORT BusFault_Handler [WEAK]B .ENDP
UsageFault_Handler\PROCEXPORT UsageFault_Handler [WEAK]B .ENDP
//代码较长省略一部分
SysTick_Handler PROCEXPORT SysTick_Handler [WEAK]B .ENDPDefault_Handler PROCEXPORT WWDG_IRQHandler [WEAK]EXPORT PVD_IRQHandler [WEAK]EXPORT TAMPER_IRQHandler [WEAK]EXPORT RTC_IRQHandler [WEAK]
//代码较长省略一部分EXPORT DMA2_Channel1_IRQHandler [WEAK]EXPORT DMA2_Channel2_IRQHandler [WEAK]EXPORT DMA2_Channel3_IRQHandler [WEAK]EXPORT DMA2_Channel4_5_IRQHandler [WEAK]WWDG_IRQHandler
PVD_IRQHandler
TAMPER_IRQHandler
//代码较长省略一部分SPI3_IRQHandler
UART4_IRQHandler
UART5_IRQHandler
TIM6_IRQHandler
TIM7_IRQHandler
DMA2_Channel1_IRQHandler
DMA2_Channel2_IRQHandler
DMA2_Channel3_IRQHandler
DMA2_Channel4_5_IRQHandlerB .ENDP
B:跳转到一个标号。这里跳转到一个‘.’,即表示无线循环。
3.6用户堆栈初始化
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。 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,则插入标号__use_two_region_memory,这个函数需要
自己实现, 具体要实现成什么样,可在 KEIL 的帮助文档里面查询到
然后声明标号__user_initial_stackheap 具有全局属性, 可供外部文件调用,并实现这个
标号的内容。
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