STM32的三种Boot模式的差异

￡神魔★判官ぃ 2022-12-31 04:29 212阅读 0赞

### STM32的三种Boot模式的差异 ###

*  一、 STM32启动配置
 *  二、 内置SRAM简介
 *  三、 例程验证
 *   *  3.1 硬件设置
     *  3.2 创建工程调试版本
     *  3.3 配置分散加载文件
     *  3.5 配置中断向量表
     *  3.6 修改FLASH 下载配置
     *  3.7 实验结果
 *  四、 总结
 *  五、 参考资料

> 摘要：在我们学习STM32F103XX系列的，一般都是通过串口或者ST-Llink直接烧录到Falsh中。但有些是时候想直接调试硬件，那么如何进行烧录程序呢？-----**此次通过学习将介绍将程序烧到SRAM中。**

# 一、 STM32启动配置 #

在STM32F10xxx里，可以通过**BOOT\[1:0\]引脚选择三种不同启动模式**。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>BOOT1</th> 
   <th>BOOT0</th> 
   <th>启动模式</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>X</td> 
   <td>0</td> 
   <td>主闪存存储器</td> 
   <td>主闪存存储器被选为启动区域</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>0</td> 
   <td>1</td> 
   <td>系统存储器</td> 
   <td>系统存储器被选为启动区域</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1</td> 
   <td>1</td> 
   <td>内置SRAM</td> 
   <td>内置SRAM被选为启动区域</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

在系统复位后，SYSCLK的第4个上升沿，BOOT引脚的值将被锁存。  
**用户可以通过设置BOOT1和BOOT0引脚的状态，来选择在复位后的启动模式。**

在从待机模式退出时，BOOT引脚的值将被被重新锁存；因此，\*\*在待机模式下BOOT引脚应保持为需要的启动配置。\*\*在启动延迟之后，CPU从地址`0x0000 0000`获取堆栈顶的地址，并从启动存储器的`0x0000 0004`指示的地址开始执行代码。

因为固定的存储器映像，代码区始终从地址`0x0000 0000`开始(通过ICode和DCode总线访问)，而数据区\*\*(SRAM)\*\*始终从地址`0x2000 0000`开始(通过系统总线访问)。Cortex-M3的CPU始终从ICode总线获取复位向量，即启动仅适合于从代码区开始(典型地从Flash启动)。**STM32F10xxx微控制器实现了一个特殊的机制，系统可以不仅仅从Flash存储器或系统存储器启动，还可以从内置SRAM启动。**

根据选定的启动模式，主闪存存储器、系统存储器或SRAM可以按照以下方式访问：

*  从**主闪存存储器**启动：主闪存存储器被映射到启动空间(`0x0000 0000`)，但仍然能够在它原有的地址(`0x0800 0000`)访问它，即闪存存储器的内容可以在两个地址区域访问，`0x0000 0000`或`0x0800 0000`。
 *  从**系统存储器**启动：系统存储器被映射到启动空间(`0x0000 0000`)，但仍然能够在它原有的地址(互联型产品原有地址为`0x1FFF B000`，其它产品原有地址为`0x1FFF F000`)访问它。
 *  从**内置SRAM**启动：只能在`0x2000 0000`开始的地址区访问SRAM。

> 注意： 当从内置SRAM启动，在应用程序的初始化代码中，必须使用NVIC的异常表和偏移寄存器，从新映射向量表之SRAM中。

> 以上皆来源《STM32F10xxx参考手册》–2.4启动配置章节

# 二、 内置SRAM简介 #

一般情况下，我们在MDK 中编写工程应用后，调试时都是把程序下载到芯片的内部FLASH 运行测试的，代码的`CODE` 及`RW-data` 的内容被写入到`内部FLASH`中存储。但在某些应用场合下却不希望或不能修改内部FLASH 的内容，这时就可以**使用RAM 调试功能**了，它的本质是把原来存储在内部FLASH 的代码(`CODE 及RW-data 的内容`)改为存储到SRAM中(`内部SRAM或外部SDRAM均可`)，**芯片复位后从SRAM中加载代码并运行**。

STM32F10xxx内置`64K`字节的`静态SRAM`。它可以以`字节、半字(16位)或全字(32位)`访问。SRAM的起始地址是`0x2000 0000`。

把代码下载到RAM中调试有如下**优点**：

*  **下载程序非常快**。RAM 存储器的写入速度比在内部FLASH 中要快得多，且没有擦除过程，因此在RAM上调试程序时程序几乎是秒下的，对于需要频繁改动代码的调试过程，能节约很多时间，省去了烦人的擦除与写入FLASH 过程。另外，STM32 的内部FLASH 可擦除次数为1 万次，虽然一般的调试过程都不会擦除这么多次导致FLASH 失效，但这确实也是一个考虑使用RAM的因素。
 *  **不改写内部FLASH 的原有程序**。
 *  对于内部FLASH 被锁定的芯片，可以把解锁程序下载到RAM上，进行**解锁。**

相对地，把代码下载到RAM中调试有如下**缺点**：

*  存储在RAM上的程序**掉电后会丢失**，不能像FLASH 那样保存。
 *  若使用STM32 的内部SRAM 存储程序，程序的执行速度与在FLASH 上执行速度无异，但SRAM**空间较小**。
 *  若使用外部扩展的SRAM 存储程序，程序空间非常大，但STM32读取外部SRAM 的速度比读取内部FLASH 慢，这会导致**程序总执行时间增加**，因此在外部SRAM中调试的程序无法完美仿真在内部FLASH 运行时的环境。另外，由于STM32 无法直接从外部SRAM中启动且应用程序复制到外部SRAM的过程比较复杂(下载程序前需要使STM32 能正常控制外部SRAM)，所以在很少会在STM32 的外部SRAM中调试程序。

> 具体介绍请参考学习《零死角玩转STM32——F103指南者》第44章在SRAM中调试代码

# 三、 例程验证 #

> 具体实验步骤参考《零死角玩转STM32——F103指南者》44.4实验：在内部SRAM 中调试

> 此博客将介绍的是串口下载的SRAM的步骤，且在实验最后并没有完美呈现出串口输出地址，也可以说是失败案例。如想直接通过串口成功读出代码地址请阅读\*\*《零死角玩转STM32——F103指南者》44.4实验：在内部SRAM 中调试\*\*

## 3.1 硬件设置 ##

将跳线设置为BOOT\[1:1\]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1MjY0ODA4_size_16_color_FFFFFF_t_70]

## 3.2 创建工程调试版本 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1MjY0ODA4_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

![在这里插入图片描述][20201228153929729.png]

## 3.3 配置分散加载文件 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1MjY0ODA4_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

新建`SRAM-test.srt`文件并进行添加路径，编写内容代码：

; *************************************************************
    ; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***
    ; *************************************************************
    
    LR_IROM1 0x08000000 0x00080000  {
            ; load region size_region
      ER_IROM1 0x08000000 0x00080000  {
          ; load address = execution address
       *.o (RESET, +First)
       *(InRoot$$Sections)
       .ANY (+RO)
       .ANY (+XO)
      }
      RW_IRAM1 0x20000000 0x00010000  {
          ; RW data
       .ANY (+RW +ZI)
      }
    }

## 3.5 配置中断向量表 ##

`system_stm32f10x.c`文件中配置SystemInit 函数

*  代码如下：

void SystemInit (void)
    {
        
     /* ..其它代码部分省略 */
     
    /* 配置向量表添加的偏移地址 ----*/
    
    #ifdef VECT_TAB_SRAM
      SCB->VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal SRAM. */
    #else
      SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH. */
    #endif 
    }

> 直接在`system_stm32f10x.c`快捷查找`Ctrl+F` SystemInit函数

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1MjY0ODA4_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

## 3.6 修改FLASH 下载配置 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1MjY0ODA4_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1MjY0ODA4_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

## 3.7 实验结果 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1MjY0ODA4_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

> 可以通过串口将程序烧录到SRAM中，但按下复位键串口输出不到任何信息。根据《零死角玩转STM32——F103指南者》44.4实验：在内部SRAM 中调试得出  
> ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1MjY0ODA4_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

> 通过继续阅读，使用Dubegger可以进行串口调试输出代码地址。

> 以上流程皆参考《零死角玩转STM32——F103指南者》44.4实验：在内部SRAM 中调试，**如有侵权，立即删除**。同时也特别感谢野火提供的资料学习。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1MjY0ODA4_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]

与之前[C语言程序里全局变量、局部变量、堆、栈等概念][C]的对比验证了主函数地址入口确实发生了改变。代码入口地址为0x20000145。显然代码进入了SRAM中调试

# 四、 总结 #

通过学习SRAM，使我了解并掌握了通过SRAM进行代码调试的工作，也对一些Flash锁死有了一定的了解，但通过串口实现还是有许多各种各样的困难，且无法通过串口输出代码入口地址，所以推荐大家直接进行**Debugger**进行验证。

# 五、 参考资料 #

1.《零死角玩转STM32——F103指南者》44.4实验：在内部SRAM 中调试  
2.[STM32 BOOT模式配置以及作用][STM32 BOOT]  
3.[stm32的程序在ROM和RAM中是如何运行的/在哪里执行的？][stm32_ROM_RAM]  
4.[STM32的map文件详细教程][STM32_map]  
5.[STM32烧录程序方式][STM32]  
6.《STM32F10xxx参考手册》–2.4启动配置章节

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[C]: https://blog.csdn.net/qq_45264808/article/details/110518378
[STM32 BOOT]: https://www.cnblogs.com/huanzxj/p/6273014.html
[stm32_ROM_RAM]: https://blog.csdn.net/zd845101500/article/details/91370939
[STM32_map]: http://m.elecfans.com/article/1192307.html
[STM32]: https://blog.csdn.net/shangxindewunai/article/details/105469533