stm32启动文件浅析(二)

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2023-07-22 09:04 100阅读 0赞

## stm32启动文件浅析(二) ##

### 1. 启动文件使用ARM汇编指令汇总 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>指令</th> 
   <th>功能</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>EQU</td> 
   <td>伪指令，为一个常量取一个名称，类似于C语言中的 #define</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>AREA</td> 
   <td>伪指令，定义一个新的代码段或数据段(ARM 汇编程序采用分段设计，一个ARM源程序至少包含一个代码段，大的程序可以包含多个代码段和数据段)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>SPACE</td> 
   <td>分配一块内存单元，并用 0 初始化<br>伪指令格式： {label} SPACE expr<br>其中 label：内存块起始地址标号。 expr：需要分配的内存字节数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>PRESERVE8</td> 
   <td>伪指令，指示当前文件保持堆栈为8字节对齐<br>PEQUIRE8，伪指令，指示当前文件请求堆栈为8字节对齐</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>EXPORT</td> 
   <td>声明一个符号可以被其他文件引用，相当于声明了一个全局变量<br>GLOBAL 与 EXPORT相同</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>DCD</td> 
   <td>分配一段字内存单元(需要字对齐)，并用伪指令中的expr初始化<br>DCDU 内存分配不需要字对齐</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>PROC</td> 
   <td>定义子程序，与ENDP成对使用，表示子程序结束</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>WEAK</td> 
   <td>弱定义，如果外部文件声明了此符号，则优先使用外部文件定义的符号，如果外部文件没有定义，则不会报错。<br>此指令不是ARM指令，是编译器的</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>IMPORT</td> 
   <td>声明标号来自外部文件，与C语言中的EXTERN 类似</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>B</td> 
   <td>跳转到一个标号</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ALIGN</td> 
   <td>编译器对指令或者数据的存放地址进行字节对齐，一般后面是立即数，缺省表示字对齐</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>END</td> 
   <td>汇编文件的结尾，文件结束</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  伪指令不是ARM 指令集中的指令，是为了编程方便写给编译器的指令，告诉编译器如何编译。

### 2. 启动文件介绍 ###

Stack ——栈

Stack_Size      EQU     0x00000400
    
                    AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
    Stack_Mem       SPACE   Stack_Size
    __initial_sp

开辟一块内存空间大小为 0x00000400(1kb),名字为STACK，不初始化(NOINIT),可读可写(READWRITE),8字节对齐(ALIGN=3);STACK的起始地址标号为stack\_Mem，结束地址标识符为\_\_initial\_sp。

栈的作用是用于局部变量、函数形参等开销，不能超过内部SDRAM大小。(当产生硬Fault的时候，可以查看是否是栈溢出(NVIC中有一个硬fault状态寄存器HFSR，指出产生硬fault原因））

Heap ——堆

Heap_Size       EQU     0x00000200
    
                    AREA    HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
    __heap_base
    Heap_Mem        SPACE   Heap_Size
    __heap_limit

开辟一块内存空间大小为 0x00000200(512 B)，名字为HEAP，不初始化，可读可写，8字节对齐,堆的起始地址为 \_\_heap\_base,堆的结束地址为\_\_heap\_limit，堆的起始地址标识符为Heap\_Mem。

PRESERVE8
     THUMB

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。

Vectors ——向量表

AREA RESET, DATA, READONLY
    EXPORT __Vectors
    EXPORT __Vectors_End
    EXPORT __Vectors_Size

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。

__Vectors       DCD     __initial_sp               ; Top of Stack
                    DCD     Reset_Handler              ; Reset Handler
                    DCD     NMI_Handler                ; NMI Handler
                    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
                    DCD     0                          ; Reserved
                    DCD     0                          ; Reserved
                    DCD     0                          ; Reserved
                    DCD     SVC_Handler                ; SVCall Handler
                    DCD     DebugMon_Handler           ; Debug Monitor Handler
                    DCD     0                          ; Reserved
                    DCD     PendSV_Handler             ; PendSV Handler
                    DCD     SysTick_Handler            ; SysTick Handler
    
                    ; External Interrupts
                    DCD     WWDG_IRQHandler            ; Window Watchdog
                    DCD     PVD_IRQHandler             ; PVD through EXTI Line detect
                    DCD     TAMPER_IRQHandler          ; Tamper
                    DCD     RTC_IRQHandler             ; RTC
                    DCD     FLASH_IRQHandler           ; Flash
                    DCD     RCC_IRQHandler             ; RCC
                    DCD     EXTI0_IRQHandler           ; EXTI Line 0
                    DCD     EXTI1_IRQHandler           ; EXTI Line 1
                    DCD     EXTI2_IRQHandler           ; EXTI Line 2
                    DCD     EXTI3_IRQHandler           ; EXTI Line 3
                    DCD     EXTI4_IRQHandler           ; EXTI Line 4
                    DCD     DMA1_Channel1_IRQHandler   ; DMA1 Channel 1
                    DCD     DMA1_Channel2_IRQHandler   ; DMA1 Channel 2
                    DCD     DMA1_Channel3_IRQHandler   ; DMA1 Channel 3
                    DCD     DMA1_Channel4_IRQHandler   ; DMA1 Channel 4
                    DCD     DMA1_Channel5_IRQHandler   ; DMA1 Channel 5
                    DCD     DMA1_Channel6_IRQHandler   ; DMA1 Channel 6
                    DCD     DMA1_Channel7_IRQHandler   ; DMA1 Channel 7
                    DCD     ADC1_2_IRQHandler          ; ADC1 & ADC2
                    DCD     USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler  ; USB High Priority or CAN1 TX
                    DCD     USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler ; USB Low  Priority or CAN1 RX0
                    DCD     CAN1_RX1_IRQHandler        ; CAN1 RX1
                    DCD     CAN1_SCE_IRQHandler        ; CAN1 SCE
                    DCD     EXTI9_5_IRQHandler         ; EXTI Line 9..5
                    DCD     TIM1_BRK_IRQHandler        ; TIM1 Break
                    DCD     TIM1_UP_IRQHandler         ; TIM1 Update
                    DCD     TIM1_TRG_COM_IRQHandler    ; TIM1 Trigger and Commutation
                    DCD     TIM1_CC_IRQHandler         ; TIM1 Capture Compare
                    DCD     TIM2_IRQHandler            ; TIM2
                    DCD     TIM3_IRQHandler            ; TIM3
                    DCD     TIM4_IRQHandler            ; TIM4
                    DCD     I2C1_EV_IRQHandler         ; I2C1 Event
                    DCD     I2C1_ER_IRQHandler         ; I2C1 Error
                    DCD     I2C2_EV_IRQHandler         ; I2C2 Event
                    DCD     I2C2_ER_IRQHandler         ; I2C2 Error
                    DCD     SPI1_IRQHandler            ; SPI1
                    DCD     SPI2_IRQHandler            ; SPI2
                    DCD     USART1_IRQHandler          ; USART1
                    DCD     USART2_IRQHandler          ; USART2
                    DCD     USART3_IRQHandler          ; USART3
                    DCD     EXTI15_10_IRQHandler       ; EXTI Line 15..10
                    DCD     RTCAlarm_IRQHandler        ; RTC Alarm through EXTI Line
                    DCD     USBWakeUp_IRQHandler       ; USB Wakeup from suspend
                    DCD     TIM8_BRK_IRQHandler        ; TIM8 Break
                    DCD     TIM8_UP_IRQHandler         ; TIM8 Update
                    DCD     TIM8_TRG_COM_IRQHandler    ; TIM8 Trigger and Commutation
                    DCD     TIM8_CC_IRQHandler         ; TIM8 Capture Compare
                    DCD     ADC3_IRQHandler            ; ADC3
                    DCD     FSMC_IRQHandler            ; FSMC
                    DCD     SDIO_IRQHandler            ; SDIO
                    DCD     TIM5_IRQHandler            ; TIM5
                    DCD     SPI3_IRQHandler            ; SPI3
                    DCD     UART4_IRQHandler           ; UART4
                    DCD     UART5_IRQHandler           ; UART5
                    DCD     TIM6_IRQHandler            ; TIM6
                    DCD     TIM7_IRQHandler            ; TIM7
                    DCD     DMA2_Channel1_IRQHandler   ; DMA2 Channel1
                    DCD     DMA2_Channel2_IRQHandler   ; DMA2 Channel2
                    DCD     DMA2_Channel3_IRQHandler   ; DMA2 Channel3
                    DCD     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。

![1][]

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。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。

——复位程序

AREA |.text|, CODE, READONLY

定义一个名为.text的代码段，属性为可读。

Reset_Handler PROC
    EXPORT Reset_Handler [WEAK]
    IMPORT SystemInit
    IMPORT __main
    LDR R0, =SystemInit
    BLX R0
    LDR R0, =__main
    BX R0
    ENDP

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。

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。

LDR、 BLX、 BX 是 CM4 内核的指令:

![1][1 1]

——中断服务程序

在启动文件之中，已经使用汇编语言写好了所有的中断服务子函数，只不过这些函数内部是空的无限循环，如果我们定义了中断，但是忘记重写中断服务子函数或者中断服务子函数名字写错，那么就会跳转到启动文件对应的预先写好的中断服务子函数内部，执行无限死循环， 所以当定义中断之后，一定要在对应的.c文件中重写中断服务子函数并且保证中断函数名字的正确性 。

*  B：跳转到一个标号，这里跳转到一个‘.’，’.'表示当前位置，此句话表示执行无线循环。

; Reset handler
    Reset_Handler   PROC
                    EXPORT  Reset_Handler             [WEAK]
                    IMPORT  __main
                    IMPORT  SystemInit
                    LDR     R0, =SystemInit
                    BLX     R0               
                    LDR     R0, =__main
                    BX      R0
                    ENDP
                    
    ; 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
    MemManage_Handler\
                    PROC
                    EXPORT  MemManage_Handler          [WEAK]
                    B       .
                    ENDP
    BusFault_Handler\
                    PROC
                    EXPORT  BusFault_Handler           [WEAK]
                    B       .
                    ENDP
    UsageFault_Handler\
                    PROC
                    EXPORT  UsageFault_Handler         [WEAK]
                    B       .
                    ENDP
    SVC_Handler     PROC
                    EXPORT  SVC_Handler                [WEAK]
                    B       .
                    ENDP
    DebugMon_Handler\
                    PROC
                    EXPORT  DebugMon_Handler           [WEAK]
                    B       .
                    ENDP
    PendSV_Handler  PROC
                    EXPORT  PendSV_Handler             [WEAK]
                    B       .
                    ENDP
    SysTick_Handler PROC
                    EXPORT  SysTick_Handler            [WEAK]
                    B       .
                    ENDP
    
    Default_Handler PROC
    
                    EXPORT  WWDG_IRQHandler            [WEAK]
                    EXPORT  PVD_IRQHandler             [WEAK]
                    EXPORT  TAMPER_IRQHandler          [WEAK]
                    EXPORT  RTC_IRQHandler             [WEAK]
                    EXPORT  FLASH_IRQHandler           [WEAK]
                    EXPORT  RCC_IRQHandler             [WEAK]
                    EXPORT  EXTI0_IRQHandler           [WEAK]
                    EXPORT  EXTI1_IRQHandler           [WEAK]
                    EXPORT  EXTI2_IRQHandler           [WEAK]
                    EXPORT  EXTI3_IRQHandler           [WEAK]
                    EXPORT  EXTI4_IRQHandler           [WEAK]
                    EXPORT  DMA1_Channel1_IRQHandler   [WEAK]
                    EXPORT  DMA1_Channel2_IRQHandler   [WEAK]
                    EXPORT  DMA1_Channel3_IRQHandler   [WEAK]
                    EXPORT  DMA1_Channel4_IRQHandler   [WEAK]
                    EXPORT  DMA1_Channel5_IRQHandler   [WEAK]
                    EXPORT  DMA1_Channel6_IRQHandler   [WEAK]
                    EXPORT  DMA1_Channel7_IRQHandler   [WEAK]
                    EXPORT  ADC1_2_IRQHandler          [WEAK]
                    EXPORT  USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler  [WEAK]
                    EXPORT  USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler [WEAK]
                    EXPORT  CAN1_RX1_IRQHandler        [WEAK]
                    EXPORT  CAN1_SCE_IRQHandler        [WEAK]
                    EXPORT  EXTI9_5_IRQHandler         [WEAK]
                    EXPORT  TIM1_BRK_IRQHandler        [WEAK]
                    EXPORT  TIM1_UP_IRQHandler         [WEAK]
                    EXPORT  TIM1_TRG_COM_IRQHandler    [WEAK]
                    EXPORT  TIM1_CC_IRQHandler         [WEAK]
                    EXPORT  TIM2_IRQHandler            [WEAK]
                    EXPORT  TIM3_IRQHandler            [WEAK]
                    EXPORT  TIM4_IRQHandler            [WEAK]
                    EXPORT  I2C1_EV_IRQHandler         [WEAK]
                    EXPORT  I2C1_ER_IRQHandler         [WEAK]
                    EXPORT  I2C2_EV_IRQHandler         [WEAK]
                    EXPORT  I2C2_ER_IRQHandler         [WEAK]
                    EXPORT  SPI1_IRQHandler            [WEAK]
                    EXPORT  SPI2_IRQHandler            [WEAK]
                    EXPORT  USART1_IRQHandler          [WEAK]
                    EXPORT  USART2_IRQHandler          [WEAK]
                    EXPORT  USART3_IRQHandler          [WEAK]
                    EXPORT  EXTI15_10_IRQHandler       [WEAK]
                    EXPORT  RTCAlarm_IRQHandler        [WEAK]
                    EXPORT  USBWakeUp_IRQHandler       [WEAK]
                    EXPORT  TIM8_BRK_IRQHandler        [WEAK]
                    EXPORT  TIM8_UP_IRQHandler         [WEAK]
                    EXPORT  TIM8_TRG_COM_IRQHandler    [WEAK]
                    EXPORT  TIM8_CC_IRQHandler         [WEAK]
                    EXPORT  ADC3_IRQHandler            [WEAK]
                    EXPORT  FSMC_IRQHandler            [WEAK]
                    EXPORT  SDIO_IRQHandler            [WEAK]
                    EXPORT  TIM5_IRQHandler            [WEAK]
                    EXPORT  SPI3_IRQHandler            [WEAK]
                    EXPORT  UART4_IRQHandler           [WEAK]
                    EXPORT  UART5_IRQHandler           [WEAK]
                    EXPORT  TIM6_IRQHandler            [WEAK]
                    EXPORT  TIM7_IRQHandler            [WEAK]
                    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
    RTC_IRQHandler
    FLASH_IRQHandler
    RCC_IRQHandler
    EXTI0_IRQHandler
    EXTI1_IRQHandler
    EXTI2_IRQHandler
    EXTI3_IRQHandler
    EXTI4_IRQHandler
    DMA1_Channel1_IRQHandler
    DMA1_Channel2_IRQHandler
    DMA1_Channel3_IRQHandler
    DMA1_Channel4_IRQHandler
    DMA1_Channel5_IRQHandler
    DMA1_Channel6_IRQHandler
    DMA1_Channel7_IRQHandler
    ADC1_2_IRQHandler
    USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler
    USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler
    CAN1_RX1_IRQHandler
    CAN1_SCE_IRQHandler
    EXTI9_5_IRQHandler
    TIM1_BRK_IRQHandler
    TIM1_UP_IRQHandler
    TIM1_TRG_COM_IRQHandler
    TIM1_CC_IRQHandler
    TIM2_IRQHandler
    TIM3_IRQHandler
    TIM4_IRQHandler
    I2C1_EV_IRQHandler
    I2C1_ER_IRQHandler
    I2C2_EV_IRQHandler
    I2C2_ER_IRQHandler
    SPI1_IRQHandler
    SPI2_IRQHandler
    USART1_IRQHandler
    USART2_IRQHandler
    USART3_IRQHandler
    EXTI15_10_IRQHandler
    RTCAlarm_IRQHandler
    USBWakeUp_IRQHandler
    TIM8_BRK_IRQHandler
    TIM8_UP_IRQHandler
    TIM8_TRG_COM_IRQHandler
    TIM8_CC_IRQHandler
    ADC3_IRQHandler
    FSMC_IRQHandler
    SDIO_IRQHandler
    TIM5_IRQHandler
    SPI3_IRQHandler
    UART4_IRQHandler
    UART5_IRQHandler
    TIM6_IRQHandler
    TIM7_IRQHandler
    DMA2_Channel1_IRQHandler
    DMA2_Channel2_IRQHandler
    DMA2_Channel3_IRQHandler
    DMA2_Channel4_5_IRQHandler
    B       .
    
    ENDP

——用户堆栈初始化

ALIGN

ALIGN：缺省，表示按照字对齐，这里是4字节对齐。

;6-用户堆栈初始化，由C库函数_main来完成
    ;*******************************************************************************
    ; User Stack and Heap initialization
    ;*******************************************************************************
                     IF      :DEF:__MICROLIB       ;这个宏在IDE里面配置
                    
                     EXPORT  __initial_sp
                     EXPORT  __heap_base
                     EXPORT  __heap_limit
                    
                     ELSE
                    
                     IMPORT  __use_two_region_memory ;这个函数需要用户实现
                     EXPORT  __user_initial_stackheap
                     
    __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

首先判断宏\_\_MICROLIB是否定义，如果定义了这个宏，则导出标号\_\_initial\_sp（栈顶地址）、 \_\_heap\_base（堆起始地址）、 \_\_heap\_limit（堆结束地址)，可供外部文件调用，然后堆栈的初始化就由 C 库函数\_main 来完成。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNjQyODI4_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

如果没有定义宏\_\_MICROLIB，使用双段存储器模式，并且声明\_\_user\_initial\_stackheap为全局属性，让用户自己定义实现堆栈的初始化。

--------------------

END：文件结束

### 参考 ###

[参考链接][Link 1]

[1]: /images/20230528/909142e4e8ff4bd4aa555a71e3be7411.png
[1 1]: /images/20230528/99d38e0adc1e4f85812058b97df305f7.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNjQyODI4_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20230528/e6c5b1b9f1334a63a04ff0b11c5f77a6.png
[Link 1]: https://www.cnblogs.com/wenshinlee/p/8859227.html