STM32启动文件简介、详细步骤及代码讲解

发布时间:2023-05-23  

01启动文件简介

startup_stm32f429_439xx.s是STM32的启动文件。

刚开始我一直认为STM32程序开始执行是从main函数开始。后来网上查查不是。原来在执行main函数之前,需要先执行一段汇编程序和完成C语言资源硬件的初始化工作。就是以下几个功能:

1--初始化栈指针MSP=_initial_sp。

2--初始化复位程序计数寄存器值=Reset_Handler。

3--初始化异常/ 中断向量表。

4--系统时钟配置。

5--C库函数_main初始化用户堆栈的调用 。


02文件启动步骤

1-在启动的时候,先对堆栈的大小定义,并在代码区的起始位置建立异常中断向量表。然后在复位中断中服务程序中跳转执行C标准库main函数,以上这些完成后,跳转到主程序中的main函数执行相关函数应用。但是假如STM32F429单片机被设置成从内部flash启动的,这时候,片内Flash被映射到程序启动空间,异常/中断向量表实际的开始地址为0x8000000(查看STM32F4参考手册可得到),则栈顶地址存放在0x8000000处,复位中断存放在0x8000004处,若STM32F4遇到复位信号,则从0x8000004处取出复位中断服务入口地址,继而执行中断服务函数,绕后跳转到main函数,最终进入main函数。由此我们可以得下面这个图:

在这里插入图片描述

03启动代码讲解

01栈(Stack)

我们可以在.s这个文件中看到堆栈信息如图:

Alt

根据上面的图片我们可以知道。

在startup_stm32f429_439xx.s文件中,将栈的大小设为0x00000400(1KB)F429是0x30000(192KB),Stack_Mem为栈名,不初始化可读可写,8字节对齐。Stack_Size是栈的大小,__initial_sp表示结束地址(栈顶地址,栈是由高字节向低字节生长的)。

栈的主要作用是用于局部变量、函数调用、函数形参的开销大小应小于内部RAM大小,考虑到局部变量的需求,防止栈溢出。


EQU:宏定义的伪指令,相当于等于,类似与 C 中的 define;

AREA:告诉汇编器汇编一个新的代码段或者数据段;

SPACE:用于分配一定大小的内存空间,单位为字节;这里的大小等于Stack_Size。

DCD:数据定义( Data Definition )伪指令,单位是字(4字节);

伪指令(Pseudo instruction):用于告诉汇编器如何进行汇编的指令,不生成可执行代码。


总结如下图所示:

Dingtalk_20221206154648.jpg

02堆(Heap)

在.s54行中如下图这些代码:

在这里插入图片描述

这些代码中,堆的大小设为0x00000200(512B),其中Heap_ Mem是栈名,不初始化,可读可写,8(23)字节对齐。Heap_Size为堆的大小, heap_base为堆的起始地址,heap_limit为堆的结束地址,因为堆是由低地址向高地址生长的。

堆的作用是用于malloc()函数申请的动态内存的分配。


04中断向量表

在这里插入图片描述

PRESERVE8:指定当前文件的堆栈按照 8 字节对齐THUMB:表示后面指令为 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 的超级!

Dingtalk_20221206154648.jpg

EXPORT:声明一个标号具有全局属性,可被外部的文件使用。如果是 IAR 编译器,则使用的是 GLOBAL 这个指令。

在这里插入图片描述

——Vectors是异常/中断向量表的起始位置,_Vectors_End是中断向量表的结束位置,vectors__Size中断向量表的大小。


TM32F42XX/STM32F43XX部分中断向量表

在中断向量表中的每一个位置存储都是一个4字节服务程序入口地址,如果有中断请求并且MCU进行了请求的响应,那么MCU就会找到向量表中找到对应的中断位置,找到中断复位程序入口地址到程序计数寄存器,进而执行中断。

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

具体的详细中断向量表请参看数据手册以及启动文件。


05复位中断服务程序

在这里插入图片描述

这句话的意思是定义一个名为.text代码段,可读

在这里插入图片描述

复位中断服务程序是系统上电后第一个执行的程序,调用Systemlnit函数初始化系统时钟,然后调用C库函数mian,最终调用 main 函数进入C程序的世界。

LDR:从存储器加载字到一个寄存器。

BL:跳转到由寄存器/标号给出的地址,并把跳转前的下条指令地址保存到链接寄存器。

BLX:跳转到由寄存器给出的地址,并根据寄存器的LSE确定处理器的状态,还要把跳转前的下条指令地址保存到链接寄存器。

BX:跳转到由寄存器/标号给出的地址,不用返回。

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,可以在C语言中重新定义中断服务程序;如果在启动文件之外没有重新定义中断服务程序,则在对应的异常/中断向量表位置处存储的是汇编文件定义的中断服务程序入口地址。如果在启动文件外,在另外一个C文件中重新定义了中断服务程序,则在对应的异常/中断向量表位置处存储的是C文件中的中断服务程序入口地址。需要注意的是,启动文件中的中断服务程序的名称和C文件中重新定义的中断服务程序名称必须保持一致。

IMPORT:表示该标号来自外部文件,跟C语言中的关键字EXTERN类似。这里表示Systemlnit 和main 这两个函数均来自外部的文件。

Systemlnit是一个标准的库函数,在system_stm32f4xx.c这个库文件中定义,主要作用是配置系统时钟,在调用这个函数之后,STM32F429的系统时钟被配置为180MHz。

main是一个标准的C库函数,主要作用是初始化用户堆栈,最终调用main函数进入C程序的世界。在C应用程序中,必须有一个main函数。需要注意的是,_main不是用户C程序的main 函数。


异常和中断服务程序

Dingtalk_20221206154648.jpg

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07用户堆栈初始化

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判断是否定义了__MICROLIB,如果定义了则赋予标号__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。如果没有定义(实际的情况就是我们没定义__MICROLIB),则使用默认的C库函数,然后初始化用户堆栈大小,这部分由C库函数__main来完成,当初始化完堆栈之后,就调用main函数去到C程序的世界。


IF、ELSE、ENDIF:汇编的条件分支语句,跟C语言的if、else类似。


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