STM32启动文件详解——startup_stm32f10x_xx.s

一、启动文件的作用

 （关于启动代码的作用，前面已经提到过了，这里再啰嗦一下）

（1）初始化堆栈指针 SP；

（2）初始化程序计数器指针 PC；

（3）设置堆、栈的大小；

（4）设置异常向量表的入口地址；

（5）配置外部 SRAM作为数据存储器（这个由用户配置，一般的开发板可没有外部 SRAM）；

（6）设置 C库的分支入口__main（最终用来调用 main函数）；

（7）在 3.5版的启动文件还调用了在 system_stm32f10x.c文件中的SystemIni()函数配置系统时钟。

二、启动文件中提到的汇编指令

指令	作用
EQU	给数字常量取一个符号名，相当于 C 语言中的 define
AREA	汇编一个新的代码段或者数据段
SPACE	分配内存空间
PRESERVE8	当前文件堆栈需按照 8 字节对齐
EXPORT	声明一个标号具有全局属性，可被外部的文件使用
DCD	以字为单位分配内存，要求 4 字节对齐，并要求初始化这些内存
PROC	定义子程序，与 ENDP 成对使用，表示子程序结束
WEAK	弱定义，如果外部文件声明了一个标号，则优先使用外部文件定义的标号，如果外部文件没有定义也不出错。
IMPORT	声明标号来自外部文件，跟 C 语言中的 EXTERN 关键字类似
B	跳转到一个标号
ALIGN	编译器对指令或者数据的存放地址进行对齐，一般需要跟一个立即 数，缺省表示 4 字节对齐。要注意的是：这个不是 ARM 的指令，是编译器的，这里放在一起只是为了方便。
END	到达文件的末尾，文件结束
IF,ELSE,ENDIF	汇编条件分支语句，跟 C 语言的类似
LDR	从存储器中加载字到一个寄存器中
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 LR
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 LR
BX	跳转到由寄存器/标号给出的地址，不用返回

 

三、启动代码详解

1、stack——栈

 Stack_Size     EQU     0x00000400

                AREA    STACK, NOINIT, READWRITE,ALIGN=3
 Stack_Mem      SPACE   Stack_Size
 __initial_sp

       分配名为STACK，不初始化，可读可写，8（2^3）字节对齐的1KB空间。

       栈：局部变量，函数形参等。栈的大小不能超过内部SRAM大小。

       AREA：汇编一个新的代码段或者数据段。STACK段名，任意命名；NOINIT表示不初始化；READWRITE可读可写；ALIGN=3（2^3= 8字节对齐）。

__initial_sp紧挨了SPACE放置，表示栈的结束地址，栈是从高往低生长，结束地址就是栈顶地址。

2、heap——堆

 Heap_Size      EQU     0x00000200

                AREA    HEAP, NOINIT, READWRITE,ALIGN=3
 __heap_base
 Heap_Mem       SPACE   Heap_Size
 __heap_limit

       分配名为HEAP，不初始化，可读可写，8（2^3）字节对齐的512字节空间。__heap_base堆的起始地址，__heap_limit堆的结束地址。堆由低向生长。动态分配内存用到堆。

 

PRESERVE8 //指定当前文件的堆栈按照 8 字节对齐。

THUMB //表示后面指令兼容 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。

 

3、向量表

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

       定义一个名为RESET，可读的数据段。并声明 __Vectors、__Vectors_End 和__Vectors_Size 这三个标号可被外部的文件使用。 

 __Vectors      DCD     __initial_sp               ; Top of Stack
                DCD     Reset_Handler              ; Reset Handler
                DCD     NMI_Handler                ; NMI Handler
                DCD     HardFault_Handler          ; Hard Fault Handler
                DCD     MemManage_Handler          ; MPU Fault Handler
                DCD     BusFault_Handler           ; Bus Fault Handler
                DCD     UsageFault_Handler         ; Usage Fault Handler
                DCD     0                          ; Reserved
                DCD     0                          ; Reserved
                DCD     0                          ; Reserved
                DCD     0                          ; Reserved
                DCD     SVC_Handler                ; SVCall Handler
                DCD     DebugMon_Handler           ; Debug Monitor Handler
                DCD     0                          ; Reserved
                DCD     PendSV_Handler             ; PendSV Handler
                DCD     SysTick_Handler            ; SysTick Handler

                ; External Interrupts
                DCD     WWDG_IRQHandler            ; Window Watchdog
                DCD     PVD_IRQHandler             ; PVD through EXTI Line detect
                DCD     TAMPER_IRQHandler          ; Tamper
                DCD     RTC_IRQHandler             ; RTC
                DCD     FLASH_IRQHandler           ; Flash
                DCD     RCC_IRQHandler             ; RCC
                DCD     EXTI0_IRQHandler           ; EXTI Line 0
                DCD     EXTI1_IRQHandler           ; EXTI Line 1
                DCD     EXTI2_IRQHandler           ; EXTI Line 2
                DCD     EXTI3_IRQHandler           ; EXTI Line 3
                DCD     EXTI4_IRQHandler           ; EXTI Line 4
                DCD     DMA1_Channel1_IRQHandler   ; DMA1Channel 1
                DCD     DMA1_Channel2_IRQHandler   ; DMA1Channel 2
                DCD     DMA1_Channel3_IRQHandler   ; DMA1Channel 3
                DCD     DMA1_Channel4_IRQHandler   ; DMA1Channel 4
                DCD     DMA1_Channel5_IRQHandler   ; DMA1Channel 5
                DCD     DMA1_Channel6_IRQHandler   ; DMA1Channel 6
                DCD     DMA1_Channel7_IRQHandler   ; DMA1 Channel 7
                DCD     ADC1_2_IRQHandler          ; ADC1 & ADC2
                DCD     USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler  ; USBHigh Priority or CAN1 TX
                DCD     USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler; USB Low  Priority or CAN1 RX0
                DCD     CAN1_RX1_IRQHandler        ; CAN1 RX1
                DCD     CAN1_SCE_IRQHandler        ; CAN1 SCE
                DCD     EXTI9_5_IRQHandler         ; EXTI Line 9..5
                DCD     TIM1_BRK_IRQHandler        ; TIM1 Break
                DCD     TIM1_UP_IRQHandler         ; TIM1 Update
                DCD     TIM1_TRG_COM_IRQHandler    ; TIM1Trigger and Commutation
                DCD     TIM1_CC_IRQHandler         ; TIM1 Capture Compare
                DCD     TIM2_IRQHandler            ; TIM2
                DCD     TIM3_IRQHandler            ; TIM3
                DCD     TIM4_IRQHandler            ; TIM4
                DCD     I2C1_EV_IRQHandler         ; I2C1 Event
                DCD     I2C1_ER_IRQHandler         ; I2C1 Error
                DCD     I2C2_EV_IRQHandler         ; I2C2 Event
                DCD     I2C2_ER_IRQHandler         ; I2C2 Error
                DCD     SPI1_IRQHandler            ; SPI1
                DCD     SPI2_IRQHandler            ; SPI2
                DCD     USART1_IRQHandler          ; USART1
                DCD     USART2_IRQHandler          ; USART2
                DCD     USART3_IRQHandler          ; USART3
                DCD     EXTI15_10_IRQHandler       ; EXTI Line 15..10
                DCD     RTCAlarm_IRQHandler        ; RTC Alarm through EXTI Line
                DCD     USBWakeUp_IRQHandler       ; USB Wakeup from suspend
                DCD     TIM8_BRK_IRQHandler        ; TIM8 Break
                DCD     TIM8_UP_IRQHandler         ; TIM8 Update
                DCD     TIM8_TRG_COM_IRQHandler    ; TIM8Trigger and Commutation
                DCD     TIM8_CC_IRQHandler         ; TIM8 Capture Compare
                DCD     ADC3_IRQHandler            ; ADC3
                DCD     FSMC_IRQHandler            ; FSMC
                DCD     SDIO_IRQHandler            ; SDIO
                DCD     TIM5_IRQHandler            ; TIM5
                DCD     SPI3_IRQHandler            ; SPI3
                DCD     UART4_IRQHandler           ; UART4
                DCD     UART5_IRQHandler           ; UART5
                DCD     TIM6_IRQHandler            ; TIM6
                DCD     TIM7_IRQHandler            ; TIM7
                DCD     DMA2_Channel1_IRQHandler   ; DMA2Channel1
                DCD     DMA2_Channel2_IRQHandler   ; DMA2Channel2
                DCD     DMA2_Channel3_IRQHandler   ; DMA2Channel3
                DCD     DMA2_Channel4_5_IRQHandler; DMA2 Channel4 & Channel5
 __Vectors_End

__Vectors_Size EQU  __Vectors_End - __Vectors

__Vectors 为向量表起始地址，__Vectors_End 为向量表结束地址，两个相减即可算出向量表大小。

向量表从 FLASH 的 0 地址开始放置，以 4 个字节为一个单位，地址 0 存放的是栈顶地址，0X04 存放的是复位程序的地址，以此类推。从代码上看，向量表中存放的都是中断服务函数的函数名，可我们知道 C 语言中的函数名就是一个地址。

 

4、复位程序

 AREA   |.text|, CODE, READONLY

       定义一个名为.text,可读的代码段

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

       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 库函数_main。

 

5、终端服务子程序

 NMI_Handler     PROC
                EXPORT  NMI_Handler                [WEAK]
                B       .
                ENDP
 HardFault_Handler\
                PROC
                EXPORT  HardFault_Handler          [WEAK]
                B       .
                ENDP
 MemManage_Handler\
                PROC
                EXPORT  MemManage_Handler          [WEAK]
                B       .
                ENDP

此处省略部分……

       启动文件里面已经帮我们写好所有中断的中断服务函数，跟我们平时写的中断服务函数不一样的就是这些函数都是空的，真正的中断复服务程序需要我们在外部的 C 文件里面重新实现，这里只是提前占了一个位置而已。

       如果我们在使用某个外设的时候，开启了某个中断，但是又忘记编写配套的中断服务程序或者函数名写错，那当中断来临的时，程序就会跳转到启动文件预先写好的空的中断服务程序中，并且在这个空函数中无线循环，即程序就死在这里。

B：跳到一个“.”，表示无限循环。

 

6、用户堆栈初始化

ALIGN

       ALIGN：对指令或者数据存放的地址进行对齐，后面会跟一个立即数。缺省表示 4 字节对齐。

 IF     :DEF:__MICROLIB

                 EXPORT  __initial_sp
                 EXPORT  __heap_base
                 EXPORT  __heap_limit

                 ELSE

                 IMPORT  __use_two_region_memory
                 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

       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，然后初始化用户堆栈大小，这部分有 C 库函数__main 来完成。