STM32的启动程序文件和启动过程总结

相对于ARM上一代的主流ARM7/ARM9内核性能，升级Cortex内核系统变化的启动方式有了比较大的。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重启服务程序的方式启动，即固定了复位后的地址为0x000000（PC = 0x000000） ）同时中断动画表的位置固定的。而Cortex-M3动画则动画形象，有3种情况：
1、通过启动动画设置可以将表定位到SRAM区，即地址为0x2000000，同时复位后PC指针位于0x2000000处;
2，通过引导引脚设置可以将中断向量表定位于FLASH区，即起始地址为为0x8000000，同时复位后PC指针位于为0x8000000处;
3，通过启动引脚设置可以将中断定位定位于安装Bootloader区，此处不对这种情况进行攻击；
而Cortex-M3核心规定，必须要重点定位地址堆顶目标，第二个则启动中断而中断入口地址，这样在Cortex-M3内核复位后，会自动从内核复位后一个32位空间取出复位中断入口，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动画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

1 DATA_IN_ExtSRAM EQU 0 ；1  2 Stack_Size EQU 0x00000400 ；2  3 AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN = 3 ；3  4 Stack_Mem SPACE Stack_Size ；4  5 __initial_sp ；5  6 Heap_Size EQU 0x00000400 ；6  7 AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN = 3 ；7  8 __heap_base ；8  9 Heap_Mem SPACE Heap_Size ；9 10 __heap_limit ；10 11 THUMB ；11 12 PRESERVE8 ；12 13 IMPORT NMIException ；13 14 IMPORT HardFaultException ；14 15 IMPORT MemManageException ；15 16 IMPORT BusFaultException ；16 17 IMPORT UsageFaultException ；17 18 IMPORT SVCHandler ；18 19 IMPORT DebugMonitor ；19 20 IMPORT PendSVC ；20 21 IMPORT SysTickHandler ；21 22 IMPORT WWDG_IRQHandler ；22 23 IMPORT PVD_IRQHandler ；23 24 IMPORT TAMPER_IRQHandler ；24 25 IMPORT RTC_IRQHandler ；25 26 IMPORT FLASH_IRQHandler ；26 27 IMPORT RCC_IRQHandler ；27 28 IMPORT EXTI0_IRQHandler ；28 29 IMPORT EXTI1_IRQHandler ；29 30 IMPORT EXTI2_IRQHandler ；30 31 IMPORT EXTI3_IRQHandler ；31 32 IMPORT EXTI4_IRQHandler ；32 33 IMPORT DMA1_Channel1_IRQHandler ；33 34 IMPORT DMA1_Channel2_IRQHandler ；34 35 IMPORT DMA1_Channel3_IRQHandler ；35 36 IMPORT DMA1_Channel4_IRQHandler ；36 37 IMPORT DMA1_Channel5_IRQHandler ；37 38 IMPORT DMA1_Channel6_IRQHandler ；38 39 IMPORT DMA1_Channel7_IRQHandler ；39 40 IMPORT ADC1_2_IRQHandler ；40 41 IMPORT USB_HP_CAN_TX_IRQHandler ；41 42 IMPORT USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler ；42 43 IMPORT CAN_RX1_IRQHandler ；43 44 IMPORT CAN_SCE_IRQHandler ；44 45 IMPORT EXTI9_5_IRQHandler ；45 46 IMPORT TIM1_BRK_IRQHandler ；46 47 IMPORT TIM1_UP_IRQHandler ；47 48 IMPORT TIM1_TRG_COM_IRQHandler ；48 49 IMPORT TIM1_CC_IRQHandler ；49 50 IMPORT TIM2_IRQHandler ；50 51 IMPORT TIM3_IRQHandler ；51 52 IMPORT TIM4_IRQHandler ；52 53 IMPORT I2C1_EV_IRQHandler ；53 54 IMPORT I2C1_ER_IRQHandler ；54 55 IMPORT I2C2_EV_IRQHandler ；55 56 IMPORT I2C2_ER_IRQHandler ；56 57 IMPORT SPI1_IRQHandler ；57 58 IMPORT SPI2_IRQHandler ；58 59 IMPORT USART1_IRQHandler ；59 60 IMPORT USART2_IRQHandler ；60 61 IMPORT USART3_IRQHandler ；61 62 IMPORT EXTI15_10_IRQHandler ；62 63 IMPORT RTCAlarm_IRQHandler ；63 64 IMPORT USBWakeUp_IRQHandler ；64 65 IMPORT TIM8_BRK_IRQHandler ；65 66 IMPORT TIM8_UP_IRQHandler ；66 67 IMPORT TIM8_TRG_COM_IRQHandler ；67 68 IMPORT TIM8_CC_IRQHandler ；68 69 IMPORT ADC3_IRQHandler ；69 70 IMPORT FSMC_IRQHandler ；70 71 IMPORT SDIO_IRQHandler ；71 72 IMPORT TIM5_IRQHandler ；72 73 IMPORT SPI3_IRQHandler ；73 74 IMPORT UART4_IRQHandler ；74 75 IMPORT UART5_IRQHandler ；75 76 IMPORT TIM6_IRQHandler ；76 77 IMPORT TIM7_IRQHandler ；77 78 IMPORT DMA2_Channel1_IRQHandler ；78 79 IMPORT DMA2_Channel2_IRQHandler ；79 80 IMPORT DMA2_Channel3_IRQHandler ；80 81 IMPORT DMA2_Channel4_5_IRQHandler ；81 82 AREA RESET, DATA, READONLY ；82 83 EXPORT __Vectors ；83 84 __Vectors ；84 85 DCD __initial_sp ；85 86 DCD Reset_Handler ；86 87 DCD NMIException ；87 88 DCD HardFaultException ；88 89 DCD MemManageException ；89 90 DCD BusFaultException ；90 91 DCD UsageFaultException ；91 92 DCD 0 ；92 93 DCD 0 ；93 94 DCD 0 ；94 95 DCD 0 ；95 96 DCD SVCHandler ；96 97 DCD DebugMonitor ；97 98 DCD 0 ；98 99 DCD PendSVC ；99100 DCD SysTickHandler ；100101 DCD WWDG_IRQHandler ；101102 DCD PVD_IRQHandler ；102103 DCD TAMPER_IRQHandler ；103104 DCD RTC_IRQHandler ；104105 DCD FLASH_IRQHandler ；105106 DCD RCC_IRQHandler ；106107 DCD EXTI0_IRQHandler ；107108 DCD EXTI1_IRQHandler ；108109 DCD EXTI2_IRQHandler ；109110 DCD EXTI3_IRQHandler ；110111 DCD EXTI4_IRQHandler ；111112 DCD DMA1_Channel1_IRQHandler ；112113 DCD DMA1_Channel2_IRQHandler ；113114 DCD DMA1_Channel3_IRQHandler ；114115 DCD DMA1_Channel4_IRQHandler ；115116 DCD DMA1_Channel5_IRQHandler ；116117 DCD DMA1_Channel6_IRQHandler ；117118 DCD DMA1_Channel7_IRQHandler ；118119 DCD ADC1_2_IRQHandler ；119120 DCD USB_HP_CAN_TX_IRQHandler ；120121 DCD USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler ；121122 DCD CAN_RX1_IRQHandler ；122123 DCD CAN_SCE_IRQHandler ；123124 DCD EXTI9_5_IRQHandler ；124125 DCD TIM1_BRK_IRQHandler ；125126 DCD TIM1_UP_IRQHandler ；126127 DCD TIM1_TRG_COM_IRQHandler ；127128 DCD TIM1_CC_IRQHandler ；128129 DCD TIM2_IRQHandler ；129130 DCD TIM3_IRQHandler ；130131 DCD TIM4_IRQHandler ；131132 DCD I2C1_EV_IRQHandler ；132133 DCD I2C1_ER_IRQHandler ；133134 DCD I2C2_EV_IRQHandler ；134135 DCD I2C2_ER_IRQHandler ；135136 DCD SPI1_IRQHandler ；136137 DCD SPI2_IRQHandler ；137138 DCD USART1_IRQHandler ；138139 DCD USART2_IRQHandler ；139140 DCD USART3_IRQHandler ；140141 DCD EXTI15_10_IRQHandler ；141142 DCD RTCAlarm_IRQHandler ；142143 DCD USBWakeUp_IRQHandler ；143144 DCD TIM8_BRK_IRQHandler ；144145 DCD TIM8_UP_IRQHandler ；145146 DCD TIM8_TRG_COM_IRQHandler ；146147 DCD TIM8_CC_IRQHandler ；147148 DCD ADC3_IRQHandler ；148149 DCD FSMC_IRQHandler ；149150 DCD SDIO_IRQHandler ；150151 DCD TIM5_IRQHandler ；151152 DCD SPI3_IRQHandler ；152153 DCD UART4_IRQHandler ；153154 DCD UART5_IRQHandler ；154155 DCD TIM6_IRQHandler ；155156 DCD TIM7_IRQHandler ；156157 DCD DMA2_Channel1_IRQHandler ；157158 DCD DMA2_Channel2_IRQHandler ；158159 DCD DMA2_Channel3_IRQHandler ；159160 DCD DMA2_Channel4_5_IRQHandler ；160161 AREA |.text|, CODE, READONLY ；161162 Reset_Handler PROC ；162163 EXPORT Reset_Handler ；163164 IF DATA_IN_ExtSRAM == 1 ；164165 LDR R0,= 0x00000114 ；165166 LDR R1,= 0x40021014 ；166167 STR R0,[R1] ；167168 LDR R0,= 0x000001E0 ；168169 LDR R1,= 0x40021018 ；169170 STR R0,[R1] ；170171 LDR R0,= 0x44BB44BB ；171172 LDR R1,= 0x40011400 ；172173 STR R0,[R1] ；173174 LDR R0,= 0xBBBBBBBB ；174175 LDR R1,= 0x40011404 ；175176 STR R0,[R1] ；176177 LDR R0,= 0xB44444BB ；177178 LDR R1,= 0x40011800 ；178179 STR R0,[R1] ；179180 LDR R0,= 0xBBBBBBBB ；180181 LDR R1,= 0x40011804 ；181182 STR R0,[R1] ；182183 LDR R0,= 0x44BBBBBB ；183184 LDR R1,= 0x40011C00 ；184185 STR R0,[R1] ；185186 LDR R0,= 0xBBBB4444 ；186187 LDR R1,= 0x40011C04 ；187188 STR R0,[R1] ；188189 LDR R0,= 0x44BBBBBB ；189190 LDR R1,= 0x40012000 ；190191 STR R0,[R1] ；191192 LDR R0,= 0x44444B44 ；192193 LDR R1,= 0x40012004 ；193194 STR R0,[R1] ；194195 LDR R0,= 0x00001011 ；195196 LDR R1,= 0xA0000010 ；196197 STR R0,[R1] ；197198 LDR R0,= 0x00000200 ；198199 LDR R1,= 0xA0000014 ；199200 STR R0,[R1] ；200201 ENDIF ；201202 IMPORT __main ；202203 LDR R0, =__main ；203204 BX R0 ；204205 ENDP ；205206 ALIGN ；206207 IF :DEF:__MICROLIB ；207208 EXPORT __initial_sp ；208209 EXPORT __heap_base ；209210 EXPORT __heap_limit ；210211 ELSE ；211212 IMPORT __use_two_region_memory ；212213 EXPORT __user_initial_stackheap ；213214 __user_initial_stackheap ；214215 LDR R0, = Heap_Mem ；215216 LDR R1, = (Stack_Mem + Stack_Size) ；216217 LDR R2, = (Heap_Mem + Heap_Size) ；217218 LDR R3, = Stack_Mem ；218219 BX LR ；219220 ALIGN ；220221 ENDIF ；221222 END ；222223 ENDIF ；223224 END ；224
  如程序清单一，STM32的启动代码一共224，使用了丰富的语言写字，有哪些目的可以从第一行开始提供交代。 现在
：定义使用外部SRAM，为1则使用，为0则表示不使用。此语行若用C语言表达则等价于：
#define DATA_IN_ExtSRAM 0
 第2行：定义栈空间大小为0x00000400个字节，即1Kbyte。等价于：
#define Stack_Size 0x00000400
 第3行：伪指令AREA，表示
 第4行地址：开辟一段大小为Stack_Size的内存空间作为栈。
 第5行：标号__initial_sp，表示栈空间顶。
 第6行：定义空间大小为0x00000400个字节堆，也为1Kbyte。
 第7行：伪指令AREA，表示
 第8行：标号__heap_base，表示堆空间地址。
 第9行：开辟一段大小为 Heap_Size 的内存空间作为堆。
 第 10 行：标号__heap_limit，表示堆结束地址。
 第 1 行：告诉编译器使用 THUMB 指令集。
 第 12 行：告诉编译器以8 字节对齐。
第13-81行：IMPORT指令，指示后续符号是在外部文件定义的（类似ç语言中的全局变量声明），而下文可能会使用到这些符号。
第82行：定义只读数据段，实际上是在CODE区（假STM32从FL，则此中断动画表x0启动地址即为080000）
 第83行：将标号__Vectors声明为这个标号，这样外部文件就可以使用标号。
 第84行：标号__Vectors，表示中断向量表入口。
 第85—160行：建立中断向量表地址。
 第161行：
 第162行：复位中断服务程序，PROC…ENDP结构表示的开始和结束。
 第163行：声明复位中断动画Reset_Handler为属性，这样外部文件就调用此复位中断。服务。
 第 164 行：IF…ENDIF 为预编译结构，判断是否使用外部 SRAM，在第 1 行中已定义为“不使用”。
 第 165—201 行：此部分代码的作用是设置 FSMC 总线以支持SRAM，因不使用外部SRAM，因此部分代码不会被编译。
 第202行：声明__main标号。
 第203—204行：跳转__main地址执行。
 第207行：IF…ELSE …ENDIF结构，判断是否使用DEF:__MICROLIB（此处为不使用）。
 第208—210行：若使用DEF:__MICROLIB，则将__initial_sp，__heap_base，__heap_limit亦即栈顶地址，堆始末地址属性，使外部程序可以使用。
 第212行：定义网络标号__use_two_region_memory。
 第213行：声明网络标号__user_initial_stackheap，这样外程序也可调用此标号。
 第214行：标号__user_initial_stackheap，表示用户照明初始化程序入口。
 第215—218行：分别保存栈顶路径和大小栈，堆始地址和堆大小至R0，R，R，R2，R31。
 第224行：程序完成。
以上是STM32的启动代码的完整解析，下游对几个小地方做的解释：
1、 AREA 语句：伪指令，用于定义代码段或数据段，后跟属性标号。其中比较重要的一个标号为“READONLY”或“READWRITE”，其中“READONLY” ”该段为只读属性，表示到STM32的内部联系，具有可读属性的段保存于FLASH区，即0x8000000地址后该。而“READONLY”表示段为“可读写”属性，知道“可读写”保存于SRAM区，即0x2000000后。这一次可以从第3段、7行代码知道，第3段位于SRAM地址空间。从82行，中断表定位与FLASH区，而这整片启动代码中最先被闪存区的数据。因此可以得到一条一条的信息：0x8000000地址也是栈顶地址__initial_sp，0x8000004地址行动是重新启动重新启动Reset_Handler（STM3232位总线） ，因此存储空间为4字节对齐）。
2，DCD指令：作用是开辟一段空间，其意义等价于ç语言中的地址符“＆”因此从第84行开始建立的中断向量表则类似3、于使用C语言定义了一个片段，其中每一个成员都是一个函数路径，各自独立的服务函数。
3、号：前文多用空间标号了“标号”。本地标号主要用于表示内存某个语言的位置，等价于C中的“地址”概念。表达了自己的空间的一个位置，从C语言的地址的角度来看，变量的地址，数组的地址的地址功能的入口在本质上并无区别。
4、第202行中的__main标号不表示C程序中的main函数入口地址，因此第204行也不是跳转至main函数开始执行C程序。__main标号C/C++标准实时库函数表示该的一个初始化程序__main的入口地址。该主要的一个作用是初始化程序（对于程序初始化一说则是跳转__user_ial_stackheap标号进行初始化火箭的），并初始化镜像文件，最终跳转C程序中的主要函数。这是因为解释了为什么所有的C程序必须有一个主要函数作为程序的起点——由C/C++标准实时库所规定——并且不能更改，因为C/C++标准实时库不对小程序源开发代码。因此，实际上在用户可见的程序下，程序在第204行后就跳转到.c文件中的主函数，开始执行C程序了。
至可以总结一下STM32的启动程序文件和启动过程。首先对栈和堆的大小进行定义，并在代码区的可爱处创建中断表，其第一个表项是栈顶地址，第二个表项是恢复中断服务入口地址。然后在复位中断服务程序中跳转¬¬C/C++标准实时库的__main函数，完成用户函数开始等的初始化后，跳转c文件中的执行C程序。假想32被设置为从内部FLASH启动（这也是最常见的一种情况），中断表恢复状态为08000000，则栈顶地址召开于0x8000000处，而复位服务入口地址在0x8000004处。当STM32遇到复位信号后，则从0x80000004处继取出复位中断服务地址，而执行复位中断入口服务，然后跳转__main函数，最后进入函数，来到C的世界。