ARM Cortex-M底层技术（二）启动代码原理分析

ARM Cortex-M底层技术（二）Cortex-M启动代码原理分析

写在前面的话：

    近些年来ARM Cortex-M阵营各厂商（ST、NXP、ATMEL、Freescale……）发布新产品的节奏越来越快，以及微控制器应用普及程度的加深，越来越多的开发者把更多精力投注在应用层开发上，花在对底层技术上的时间越来越少。小编我希望借助我之前对底层的一些积累，可以帮到大家快速的建立对Cortex-M系列处理器（M0/M0+/M3/M4/M7以及新的M23/M33）的底层技术：芯片内核、编译器/开发环境底层、底层软件、调试技术等的快速积累，可以帮助大家更好、更快、更可靠的开发产品。

Cortex-M启动代码原理分析：

        这里以NXP的LPC54608的启动代码startup_LPC54608.s文件为例，分析其启动代码原理。

        选用LPC54608原因，没什么特别原因，手边刚好有这货的板子，而且这颗片子刚发布不久，功能还蛮全的，LCDC、Ethernet、USB-HOST、外部总线……神马的很多外设都有，所有Cortex-M系列的MCU启动代码都大同小异，基本上搞定一个其他的都可以以此类推，当然搞懂启动代码没太大意思，之后我们可以动手一起写一个自己版本的启动代码。你会发现当你要自己写启动代码时，我们会遇到一系列底层的问题，不动手实干一下是不知道的。不废话了，开始吹NB~

        ARM Cortex-M系列MCU的启动代码（使用汇编语言编程则不需要）主要做3件事情：

        1、初始化并正确放置异常/中断向量表；

        2、分散加载；

        3、初始化C语言运行环境（初始化堆栈以及C Library、浮点等）。

        startup_LPC54608.s启动代码的简要说明大致如下（代码中省略若干雷同部分）：

    上面我们能看到的启动代码主要是完成了 初始化并正确放置异常/中断向量表的工作，C Library初始化以及分散加载的工作是在__main()中完成的，__main()中的代码我们是看不到的，在Keil的根目录下我们可以找到对应的文件，但是我们看不到源码，但是我们可以通过跟踪汇编代码大概看到__main()中的代码。比如这样~

        1、__main()中运行的具体代码会根据不同的工程配置以及用户程序的不同有细微改变；

        2、Keil版本的变更也会导致__main()中运行代码发生改变，但很细微；

        以Keil5.24版本为例我大概抓了一下__main中内容如以下两图所示，这里__main中代码流程的不同主要是由是否勾选了MicroLib来决定的。

        

         microlib 是缺省 C 库的备选库。它旨在与需要装入到极少量内存中的深层嵌入式应用程序配合使用。这些应用程序不在操作系统中运行。 microlib 进行了高度优化以使代码变得很小。它的功能比缺省 C 库少，并且根本不具备某些 ISOC 特性。某些库函数的运行速度也比较慢，例如， memcpy() 。

 

microlib是缺省C库的备选库。它旨在与需要装入到极少量内存中的深层嵌入式应用程序配合使用。这些应用程序不在操作系统中运行。microlib进行了高度优化以使代码变得很小。它的功能比缺省C库少，并且根本不具备某些ISOC特性。某些库函数的运行速度也比较慢，例如，memcpy()。

microlib与缺省C库之间的主要差异是：

    l  microlib不符合ISO C库标准。不支持某些ISO特性，并且其他特性具有的功能也较少；

    l  microlib不符合IEEE 754二进制浮点算法标准；

    l  microlib进行了高度优化以使代码变得很小；

    l  无法对区域设置进行配置。缺省C区域设置是唯一可用的区域设置；

    l  不能将main()声明为使用参数，并且不能返回内容；

    l  不支持stdio，但未缓冲的stdin、stdout和stderr除外；

    l  microlib对C99函数提供有限的支持；

    l  microlib不支持操作系统函数；

    l  microlib不支持与位置无关的代码；

    l  microlib不提供互斥锁来防止非线程安全的代码；

    l  microlib不支持宽字符或多字节字符串；

    l  与stdlib不同，microlib不支持可选择的单或双区内存模型。microlib只提供双区内存模型，即单独的堆栈和堆区。

        启动流程1（使用标准库，不使用Microlib）如下图：

        

         启动流程2（使用Microlib）如下图：

    

        到这里，关于启动代码的话题并没有讨论完，接下来：

        1、关于分散加载我以后会专门写几篇关于分散加载的文章；

        2、下一步我也会写一篇文章来简要介绍下启动代码的用处以及用法；