教程一文搞懂STM32启动文件

　　本文启动文件位STM32G030的启动文件（.s为结尾的文件），其他型号单片机大同小异，可以直接参考。
　　我们先来看下启动文件的，开头说明;****************************************************************************** ;* File Name          : startup_stm32g030xx.s ;* Author             : MCD Application Team ;* Description        : STM32G030xx devices vector table for MDK-ARM toolchain. ;*                      This module performs: ;*                      - Set the initial SP ;*                      - Set the initial PC == Reset_Handler ;*                      - Set the vector table entries with the exceptions ISR address ;*                      - Branches to __main in the C library (which eventually ;*                        calls main()). ;*                      After Reset the CortexM0 processor is in Thread mode, ;*                      priority is Privileged, and the Stack is set to Main. ;* <<< Use Configuration Wizard in Context Menu >>> ;******************************************************************************  ;* @attention ;* ;* Copyright (c) 2019 STMicroelectronics. All rights reserved. ;* ;* This software component is licensed by ST under Apache License, Version 2.0, ;* the ＂License＂; You may not use this file except in compliance with the ;* License. You may obtain a copy of the License at: ;*                        opensource.org/licenses/Apache-2.0 ;* ;******************************************************************************  ; Amount of memory (in bytes) allocated for Stack ; Tailor this value to your application needs ;  Stack Configuration ;    Stack Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8> ;  1、说明
　　说明里除了版权的声明外主要说明了启动文件的主要功能：
　　1） 设置堆栈指针SP = __initial_sp。
　　2) 设置PC指针 = Reset_Handler。
　　3) 设置中断向量表。
　　4) 配置系统时钟。
　　5) 配置外部SRAM/SDRAM用于程序变量等数据存储（这是可选的）。
　　6) 跳转到C库中的 __main ，最终会调用用户程序的main()函数。
　　Cortex-M内核处理器复位或者上电后，处于线程模式，指令权限为最高级别的特权级别，堆栈设置为使用主堆栈MSP。2、启动流程
　　单片机在复位或者重新上电之后，CPU首先将0X08000000位置存放的堆栈栈顶地址存放到SP中(MSP),当然这个的前提是我们的程序存储到了flash里。之后将0X08000004位置存放的向量地址放入PC程序计数器中。
　　这时候CPU从PC寄存器指向的地址取出指令并执行，这个执行的程序是复位中断的服务程序 Reset_Handler。
　　复位中断服务程序中调用了SystemInit()函数，这个函数的作用是配置系统时钟、配置FMC总线上的外部SRAM/SDRAM。调用完SystemInit()函数之后，跳转到了C库中的__main 函数。这个时候任务就交给了C库中的__main函数，__main函数对用户的程序进行初始化操作，然后__main函数会调用我们自己写的main函数执行程序。3、程序分析Stack_Size		EQU     0x400                  AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3 Stack_Mem       SPACE   Stack_Size __initial_sp
　　1）这里EQU是个伪指令，和我们C中的#define比较像，编译器编译不会生成二进制代码。0X400表示栈的大小。
　　2）AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3 这句话表示，下面开始定义一个代码段或者数据段。此处是定义数据段。AREA 后面的关键字表示这个段的属性。
　　STACK ：这个是代表这个数据段的名字，当然我们可以取任意名字。
　　NOINIT：表示此数据段不需要填入初始数据。
　　READWRITE：表示此段可读可写。
　　ALIGN=3 ：表示首地址按照 2 的 3 次方对齐，即按照 8 字节对齐(地址对8求余数等于0)。
　　4）SPACE 这行指令告诉编译器给 STACK （前面命名的名称）段分配 0x00000400 字节的连续内存空间。
　　5） __initial_s表示了栈顶地址。__initial_sp 只是一个标号，标号主要用于表示一片内存空间的某个位置，等价于 C 语言中的＂地址＂概念。地址仅仅表示存储空间的一个位置，从 C 语言的角度来看，变量的地址，数组的地址或是函数的入口地址在本质上并无区别。Heap_Size      EQU     0x200                  AREA    HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3 __heap_base Heap_Mem        SPACE   Heap_Size __heap_limit
　　6）这部分代码实现开辟堆(heap)空间，主要用于动态内存分配，也就是说用 malloc，calloc, realloc等函数分配的变量空间是在堆上。这里和上面的类似，首先分配一片连续的内存空间这里的名字叫 HEAP，即分配堆的空间，大小是0X200。__heap_base 表示堆的开始地址。__heap_limit 表示堆的结束地址（只是标号）。                PRESERVE8                 THUMB   ; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset                 AREA    RESET, DATA, READONLY                 EXPORT  __Vectors                 EXPORT  __Vectors_End                 EXPORT  __Vectors_Size
　　7）PRESERVE8 指定当前文件保持堆栈八字节对齐。
　　8）THUMB表示后面的指令是THUMB指令集 ，我们的内核使用的THUMB指令集。
　　9）AREA定义一块代码段，只读，段名字是 RESET。
　　10）EXPORT语句将 3 个标号申明为可被外部引用， 主要提供给链接器用于连接库文件或其他文件。__Vectors       DCD     __initial_sp                   ; Top of Stack                 DCD     Reset_Handler                  ; Reset Handler                 DCD     NMI_Handler                    ; NMI Handler                 DCD     HardFault_Handler              ; Hard Fault Handler                                此处省略若干代码                 DCD     0                              ; Reserved                 DCD     RTC_TAMP_IRQHandler            ; RTC through EXTI Line                 DCD     FLASH_IRQHandler               ; FLASH                 DCD     RCC_IRQHandler                 ; RCC                 DCD     EXTI0_1_IRQHandler             ; EXTI Line 0 and 1                 DCD     EXTI2_3_IRQHandler             ; EXTI Line 2 and 3                 DCD     EXTI4_15_IRQHandler            ; EXTI Line 4 to 15                                此处省略若干代码                 DCD     I2C1_IRQHandler                ; I2C1                 DCD     I2C2_IRQHandler                ; I2C2                 DCD     SPI1_IRQHandler                ; SPI1                 DCD     SPI2_IRQHandler                ; SPI2                 DCD     USART1_IRQHandler              ; USART1                                此处省略若干代码
　　11）我们可以看到这里就是我们的中断向量表了，DCD 表示分配 1 个 4 字节的空间。每行 DCD 都会生成一个 4 字节的二进制代码。中断向量表存放的实际上是中断服务程序的入口地址。当异常（也即是中断事件）发生时，CPU 的中断系统会将相应的入口地址赋值给 PC 程序计数器，之后就开始执行中断服务程序。这里地址定义到了代码断的最前面。具体的物理地址由链接器的配置参数（IROM1 的地址）决定。我们的程序在 Flash 运行，中断向量表的起始地址是 0x08000000。
　　__Vectors_Size  EQU  __Vectors_End - __Vectors                  AREA    |.text|, CODE, READONLY  ; Reset handler routine Reset_Handler    PROC                  EXPORT  Reset_Handler                 [WEAK]         IMPORT  __main         IMPORT  SystemInit                    LDR     R0, =SystemInit                  BLX     R0                  LDR     R0, =__main                  BX      R0                  ENDP
　　12）AREA 定义一块代码段，只读，段名字是 .text 。READONLY 表示只读。
　　13）利用 PROC、ENDP 这一对伪指令把程序段分为若干个过程，使程序的结构加清晰。
　　14）WEAK 声明其他的同名标号优先于该标号被引用,就是说如果外面声明了的话会调用外面的。 这个声明很重要，它让我们可以在C文件中任意地方放置中断服务程序，只要保证C函数的名字和向量表中的名字一致即可。
　　15）IMPORT：伪指令用于通知编译器要使用的标号在其他的源文件中定义。但要在当前源文件中引用，而且无论当前源文件是否引用该标号，该标号均会被加入到当前源文件的符号表中。
　　16）SystemInit 函数，主要实现RCC相关寄存器复位和中断向量表位置设置。
　　17）__main 标号表示C/C++标准实时库函数里的一个初始化子程序__main 的入口地址。该程序的一个主要作用是初始化堆栈(跳转__user_initial_stackheap 标号进行初始化堆栈的，下面会讲到这个标号)，并初始化映像文件，最后跳转到 C 程序中的 main函数。这就解释了为何所有的 C 程序必须有一个 main 函数作为程序的起点。因为这是由 C/C++标准实时库所规，并且不能更改。NMI_Handler     PROC                 EXPORT  NMI_Handler                    [WEAK]                                省略若干                 EXPORT  TIM14_IRQHandler               [WEAK]                 EXPORT  TIM16_IRQHandler               [WEAK]                 EXPORT  TIM17_IRQHandler               [WEAK]                 EXPORT  I2C1_IRQHandler                [WEAK]                 EXPORT  I2C2_IRQHandler                [WEAK]                 EXPORT  SPI1_IRQHandler                [WEAK]                 EXPORT  SPI2_IRQHandler                [WEAK]                 EXPORT  USART1_IRQHandler              [WEAK]                 EXPORT  USART2_IRQHandler              [WEAK]
　　18）死循环，用户可以在此实现自己的中断服务程序。不过很少在这里实现中断服务程序，一般多是在其它的C文件里面重新写一个同样名字的中断服务程序，因为这里是WEEK弱定义的。如果没有在其它文件中写中断服务器程序，且使能了此中断，进入到这里后，会让程序卡在这个地方。                 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
　　19）简单的汇编语言实现IF…….ELSE…………语句。如果定义了MICROLIB，那么程序是不会执行ELSE分支的代码。__MICROLIB在MDK的Target Option里面设置。__user_initial_stackheap由__main函数进行调用。