STM32啟動文件startup_stm32f10x_hd.s的代碼講解

本文對STM32啟動文件startup_stm32f10x_hd.s的代碼進(jìn)行講解，此文件的代碼在任何一個STM32F10x工程中都可以找到。

啟動文件使用的ARM匯編指令匯總

Stack——棧

Stack_Size EQU 0x00000400


 AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=
 Stack_Mem SPACE Stack_Size
 __initial_sp

開辟棧的大小為 0X00000400（1KB），名字為 STACK， NOINIT 即不初始化，可讀可寫， 8（2^3）字節(jié)對齊。

棧的作用是用于局部變量，函數(shù)調(diào)用，函數(shù)形參等的開銷，棧的大小不能超過內(nèi)部SRAM 的大小。如果編寫的程序比較大，定義的局部變量很多，那么就需要修改棧的大小。如果某一天，你寫的程序出現(xiàn)了莫名奇怪的錯誤，并進(jìn)入了硬 fault 的時候，這時你就要考慮下是不是棧不夠大，溢出了。

EQU：宏定義的偽指令，相當(dāng)于等于，類似于C 中的 define。

AREA：告訴匯編器匯編一個新的代碼段或者數(shù)據(jù)段。STACK 表示段名，這個可以任意命名；NOINIT 表示不初始化；READWRITE 表示可讀可寫， ALIGN=3，表示按照 2^3對齊，即 8 字節(jié)對齊。

SPACE：用于分配一定大小的內(nèi)存空間，單位為字節(jié)。這里指定大小等于 Stack_Size。

標(biāo)號__initial_sp 緊挨著 SPACE 語句放置，表示棧的結(jié)束地址，即棧頂?shù)刂?，棧是由高向低生長的。

Heap——堆

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

開辟堆的大小為 0X00000200（512 字節(jié)），名字為 HEAP， NOINIT 即不初始化，可讀可寫， 8（2^3）字節(jié)對齊。__heap_base 表示對的起始地址， __heap_limit 表示堆的結(jié)束地址。堆是由低向高生長的，跟棧的生長方向相反。

堆主要用來動態(tài)內(nèi)存的分配，像 malloc()函數(shù)申請的內(nèi)存就在堆上面。這個在 STM32里面用的比較少。

PRESERVE8
 THUMB

PRESERVE8：指定當(dāng)前文件的堆棧按照 8 字節(jié)對齊。

THUMB：表示后面指令兼容 THUMB 指令。THUBM 是 ARM 以前的指令集， 16bit，現(xiàn)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。

向量表

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

定義一個數(shù)據(jù)段，名字為 RESET，可讀。并聲明 __Vectors、 __Vectors_End 和__Vectors_Size 這三個標(biāo)號具有全局屬性，可供外部的文件調(diào)用。

EXPORT：聲明一個標(biāo)號可被外部的文件使用，使標(biāo)號具有全局屬性。如果是 IAR 編譯器，則使用的是 GLOBAL 這個指令。

當(dāng)內(nèi)核響應(yīng)了一個發(fā)生的異常后，對應(yīng)的異常服務(wù)例程(ESR)就會執(zhí)行。為了決定 ESR的入口地址， 內(nèi)核使用了―向量表查表機(jī)制‖。這里使用一張向量表。向量表其實(shí)是一個WORD（32 位整數(shù)）數(shù)組，每個下標(biāo)對應(yīng)一種異常，該下標(biāo)元素的值則是該 ESR 的入口地址。向量表在地址空間中的位置是可以設(shè)置的，通過 NVIC 中的一個重定位寄存器來指出向量表的地址。在復(fù)位后，該寄存器的值為 0。因此，在地址 0 （即 FLASH 地址 0） 處必須包含一張向量表，用于初始時的異常分配。要注意的是這里有個另類：0 號類型并不是什么入口地址，而是給出了復(fù)位后 MSP 的初值。下圖是F103的向量表。

__Vectors DCD __initial_sp ;棧頂?shù)刂?DCD Reset_Handler ;復(fù)位程序地址
DCD NMI_Handler
DCD HardFault_Handler
DCD MemManage_Handler
DCD BusFault_Handler
DCD UsageFault_Handler
DCD 0 ; 0 表示保留
DCD 0
DCD 0
DCD 0
DCD SVC_Handler
DCD DebugMon_Handler
DCD 0
DCD PendSV_Handler
DCD SysTick_Handler
;外部中斷開始
DCD WWDG_IRQHandler
DCD PVD_IRQHandler
DCD TAMPER_IRQHandler
;限于篇幅，中間代碼省略
DCD DMA2_Channel2_IRQHandler
DCD DMA2_Channel3_IRQHandler
DCD DMA2_Channel4_5_IRQHandler
__Vectors_End
__Vectors_Size EQU __Vectors_End - __Vectors

__Vectors 為向量表起始地址， __Vectors_End 為向量表結(jié)束地址，兩個相減即可算出向量表大小。

向量表從 FLASH 的 0 地址開始放置，以 4 個字節(jié)為一個單位，地址 0 存放的是棧頂?shù)刂罚?0X04 存放的是復(fù)位程序的地址，以此類推。從代碼上看，向量表中存放的都是中斷服務(wù)函數(shù)的函數(shù)名，可我們知道 C 語言中的函數(shù)名就是一個地址。

DCD：分配一個或者多個以字為單位的內(nèi)存，以四字節(jié)對齊，并要求初始化這些內(nèi)存。在向量表中， DCD 分配了一堆內(nèi)存，并且以 ESR 的入口地址初始化它們。

復(fù)位程序

AREA |.text|, CODE, READONLY

定義一個名稱為.text 的代碼段，可讀。

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

復(fù)位子程序是系統(tǒng)上電后第一個執(zhí)行的程序，調(diào)用 SystemInit 函數(shù)初始化系統(tǒng)時鐘，然后調(diào)用 C 庫函數(shù)_mian，最終調(diào)用 main 函數(shù)去到 C 的世界。

WEAK：表示弱定義，如果外部文件優(yōu)先定義了該標(biāo)號則首先引用該標(biāo)號，如果外部文件沒有聲明也不會出錯。這里表示復(fù)位子程序可以由用戶在其他文件重新實(shí)現(xiàn)，這里并不是唯一的。

IMPORT：表示該標(biāo)號來自外部文件，跟 C 語言中的 EXTERN 關(guān)鍵字類似。這里表示 SystemInit 和__main 這兩個函數(shù)均來自外部的文件。

SystemInit()是一個標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)，在 system_stm32f10x.c 這個庫文件中定義。主要作用是配置系統(tǒng)時鐘，這里調(diào)用這個函數(shù)之后，單片機(jī)的系統(tǒng)時鐘配被配置為 72M。__main 是一個標(biāo)準(zhǔn)的 C 庫函數(shù)，主要作用是初始化用戶堆棧，并在函數(shù)的最后調(diào)用main 函數(shù)去到 C 的世界。這就是為什么我們寫的程序都有一個 main 函數(shù)的原因。

 LDR、 BLX、 BX 是 CM4 內(nèi)核的指令，可在《CM3 權(quán)威指南 CnR2》第四章-指令集里面查詢到，具體作用見下表：

中斷服務(wù)程序

在啟動文件里面已經(jīng)幫我們寫好所有中斷的中斷服務(wù)函數(shù)，跟我們平時寫的中斷服務(wù)函數(shù)不一樣的就是這些函數(shù)都是空的，真正的中斷服務(wù)程序需要我們在外部的 C 文件里面重新實(shí)現(xiàn)，這里只是提前占了一個位置而已。

如果我們在使用某個外設(shè)的時候，開啟了某個中斷，但是又忘記編寫配套的中斷服務(wù)程序或者函數(shù)名寫錯，那當(dāng)中斷來臨的時，程序就會跳轉(zhuǎn)到啟動文件預(yù)先寫好的空的中斷服務(wù)程序中，并且在這個空函數(shù)中無線循環(huán)，即程序就死在這里。

NMI_Handler PROC ;系統(tǒng)異常
EXPORT NMI_Handler [WEAK]
B .
ENDP
;限于篇幅，中間代碼省略
SysTick_Handler PROC
EXPORT SysTick_Handler [WEAK]
B .
ENDP
Default_Handler PROC ;外部中斷
EXPORT WWDG_IRQHandler [WEAK]
EXPORT PVD_IRQHandler [WEAK]
EXPORT TAMP_STAMP_IRQHandler [WEAK]
;限于篇幅，中間代碼省略
LTDC_IRQHandler
LTDC_ER_IRQHandler
DMA2D_IRQHandler
B .
ENDP

B：跳轉(zhuǎn)到一個標(biāo)號。這里跳轉(zhuǎn)到一個‘.’，即表示無線循環(huán)

用戶堆棧初始化

ALIGN

ALIGN：對指令或者數(shù)據(jù)存放的地址進(jìn)行對齊，后面會跟一個立即數(shù)。缺省表示 4 字節(jié)對齊。

;用戶棧和堆初始化,由 C 庫函數(shù)_main 來完成
IF :DEF:__MICROLIB ;這個宏在 KEIL 里面開啟
EXPORT __initial_sp
EXPORT __heap_base
EXPORT __heap_limit
ELSE
IMPORT __use_two_region_memory ; 這個函數(shù)由用戶自己實(shí)現(xiàn)
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

首先判斷是否定義了__MICROLIB ，如果定義了這個宏則賦予標(biāo)號__initial_sp（棧頂?shù)刂罚?__heap_base（堆起始地址）、 __heap_limit（堆結(jié)束地址）全局屬性，可供外部文件調(diào)用。有關(guān)這個宏我們在 KEIL 里面配置，具體見圖 15-2。然后堆棧的初始化就由 C 庫函數(shù)_main 來完成。

如果沒有定義__MICROLIB，則才用雙段存儲器模式，且聲明標(biāo)號__user_initial_stackheap 具有全局屬性，讓用戶自己來初始化堆棧。

IF,ELSE,ENDIF：匯編的條件分支語句，跟 C 語言的 if ,else 類似

END：文件結(jié)束