Keil 启动文件详解

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1. 启动文件详解

1.1 启动文件的主要任务

    启动文件会完成以下五件事：

• 初始化堆栈指针 SP=__initial_sp
• 初始化PC指针 PC=Reset_Handler
• 初始化中断向量表
• 配置系统时钟
• 调用C库函数__main()初始化用户堆栈，从而最终调用main函数去到C世界

1.2 启动文件中的汇编指令

    汇编指令可以通过keil->help->uVision Help->搜索中查找，启动文件中的汇编指令如下：

1.3 启动代码讲解

1.3.1 栈的初始化

    此处开辟栈的大小为0x00000400(1KB), 名字为STACK, NOINIT即不初始化，READWRITE表示可读可写，ALIGN=3，表示2^3=8字节对齐。栈的作用是用于局部变量，函数调用，函数形参等开销。栈是在SRAM中开辟的，因此栈的大小不能超过SRAM。如果局部变量很多，或者函数调用很深，可能需要增大栈的大小。

    标号__initial_sp紧挨着SPACE语句放置，表示栈的结束地址，即栈顶的指针，栈是由高向低生长的。

1.3.2 堆的初始化

    与栈的初始化类似。不同的是__heap_base表示堆的起始地址，__heap_limit表示堆的结束地址，堆是由下向上生长的，和栈的生长方向相反。堆主要用来动态内存的分配，malloc()函数就是从堆里面分配内存，这个在STM32里面用的比较少。

1.3.3 向量表初始化

    首先定义了一个数据段，名字叫RESET，只读，并声明了__Vectors、Vectors_End和__Vectors_Size这三个标号具有全局属性，可供属性外部的文件调用。当内核响应了一个发生的异常后，对应的异常服务例程就会执行ISR，找到ISR的入口地址，内核使用了“向量表查表机制”。向量表在地址空间中的位置是可以设置的，通过NVIC中的一个重定位寄存器指向向量表的地址。在复位后，该寄存器的值为0。因此，在地址0（在flash地址0）处必须包含一张向量表，用于初始时的异常分配。这个向量表的头是MSP，第二个才是Reset。

__Vectors为向量表起始地址，__Vectors_End为向量表结束地址，两个相减即算出向量表的大小
在向量表中，DCD分配一个内存，并且以ISR的入口地址初始化他们

1.3.4 复位程序

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    定义一个名为|.text|的代码段，可读。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__mian，然后调用main函数去C世界。

    ==SystemInit()==是一个标准的库函数，在system_stm32f7xx.c这个库文件中定义。主要作用是配置系统时钟，这里调用这个函数后，F767的系统时钟被配置成16M。

    __main是一个标准C库函数，主要作用是初始化用户堆栈，最终调用main函数取C世界，这就是为什么我们写的程序都有一个main函数的原因。如果我们在这里不调用__main，那么程序最终就不会调用我们C文件里面的main，但是也可以自己定义main，然后在systeminit之后直接调用。

介绍几个常用的指令：

1.3.5 中断服务程序

    启动文件中已经写好了所有的中断服务函数，但是只是占个位置，具体的实现需要在C代码中定义相同名字的函数。如果没有定义相关C函数，就会用默认的启动文件中的ISR，进入无限循环。

1.3.6 用户堆栈初始化

    ALIGN，对指令或者数据存放的地址进行对齐，后面会跟着一个立即数，如果没有的话，默认4字节对齐。

• 首先判断是不是定义了__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，可以供外部文件调用。
• 如果没有定义__MICROLIB，则默认使用C库，然后初始化用户堆栈大小，这部分有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世界。

1.4 系统启动流程

• 1. 系统上电
• 2. 从0x00000000处取出MSP
• 3. 从0x00000004处取出PC的初始值，这个值就是复位向量Reset_Handler，LSB必须是1
• 4. 跳转到复位向量，执行Reset_Handler函数
• 5. 执行C库的__main()函数
• 6. 跳转到我们定义的main函数

注：这和传统的ARM架构不同，传统的ARM架构总是从0地址开始执行第一条指令。他们的0地址总是一条跳转指令。但是在CM3/4中，在0地址处提供的是MSP的初始值，然后紧跟着是向量表中的函数地址，向量表的第一个条目指向复位向量，即Reset_Handler函数。

• 1. 因为CM3使用的是向下生长的满栈，所以MSP的初始值必须是满堆栈内存的莫地址加1。例如：如果我们的堆栈区域在0x20007c00~0x20007fff之间，那么MSP的初始值就必须是0x20008000。
• 2. 向量表跟最在MSP之后。要注意CM3/4是在Thumb态下执行的，所以向量表中的每个数据都必须把LSB置1（也就是奇数）。正是因为这个原因，图14-3中使用0x101来表示0x100地址。
• 3. 在进入C世界之间初始化MSP时必须的，因为如果还没初始化好MSP就来了NMI或者Hardfault。MSP初始化好后就已经为他们的服务例程准备好了堆栈。