啟動流程

啟動檔案由彙編編寫，是系統上電複位後第一個執行的程式。主要做了以下工作：

1、初始化堆棧指針 SP=_initial_sp

2、初始化 PC指針=Reset_Handler

3、初始化中斷向量表

4、配置系統時鐘

5、調用 C庫函數_main 初始化使用者堆棧，進而最終調用 main 函數去到 C的世界

代碼詳解

下面是用于KEIL中啟動檔案，加入了較詳細的注釋：

; 配置設定給堆棧的記憶體量(以位元組為機關)
; 根據應用程式的需要定制此值
; <h> Stack Configuration 棧配置
;   <o> Stack Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8>
; </h>
Stack_Size      EQU     0x00000400   ;類似于：#define Stack_Size 0x00000400

                AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3  ;僞指令AREA，表示名字為 STACK，NOINIT 即不初始化，可讀可寫，8（2^3）位元組對齊。
Stack_Mem       SPACE   Stack_Size   ;開辟一段大小為Stack_Size的記憶體空間作為棧，Stack_Size已經定義為了0x00000400（1KB）
__initial_sp    ;标号__initial_sp緊挨着SPACE語句放置，表示棧的結束位址，即棧頂位址，棧是由高向低生長的。
                                                  
; <h> Heap Configuration 堆配置
;   <o>  Heap Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8>
; </h>

Heap_Size       EQU     0x00000200  ;類似于：#define Heap_Size 0x00000200

                AREA    HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3  ;僞指令AREA，表示名字為 HEAP，NOINIT即不初始化，可讀可寫，8（2^3）位元組對齊
__heap_base     ; __heap_base 表示對的起始位址
Heap_Mem        SPACE   Heap_Size  ;開辟堆的大小為 0X00000200（512位元組）
__heap_limit    ; __heap_limit 表示堆的結束位址。堆是由低向高生長的，跟棧的生長方向相反

                PRESERVE8  ; 指定目前檔案的堆棧按照 8位元組對齊
                THUMB      ; 表示後面指令相容 THUMB 指令，THUBM 是 ARM 以前的指令集， 16bit，現在 Cortex-M 系列的都使用 THUMB-2 指令集， THUMB-2 是 32 位的，相容 16 位和 32 位的指令，是 THUMB 的超集。


; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset
                AREA    RESET, DATA, READONLY ;定義一個資料段，名字為 RESET，可讀。
                EXPORT  __Vectors   ;聲明 __Vectors、__Vectors_End 和__Vectors_Size這三個标号具有全局屬性，可供外部的檔案調用。
                EXPORT  __Vectors_End  ;EXPORT ：聲明一個标号可被外部的檔案使用，使标号具有全局屬性。
                EXPORT  __Vectors_Size

	;__Vectors 為向量表起始位址   DCD: 以字為機關配置設定記憶體，要求 4位元組對齊，并要求初始化這些記憶體
__Vectors       DCD     __initial_sp               ; Top of Stack 棧頂位址MSP
                DCD     Reset_Handler              ; Reset Handler 複位程式位址
                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  0表示保留
                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 以下是外部中斷
                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   ; DMA1 Channel 1
                DCD     DMA1_Channel2_IRQHandler   ; DMA1 Channel 2
                DCD     DMA1_Channel3_IRQHandler   ; DMA1 Channel 3
                DCD     DMA1_Channel4_IRQHandler   ; DMA1 Channel 4
                DCD     DMA1_Channel5_IRQHandler   ; DMA1 Channel 5
                DCD     DMA1_Channel6_IRQHandler   ; DMA1 Channel 6
                DCD     DMA1_Channel7_IRQHandler   ; DMA1 Channel 7
                DCD     ADC1_2_IRQHandler          ; ADC1 & ADC2
                DCD     USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler  ; USB High 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    ; TIM1 Trigger 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    ; TIM8 Trigger 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   ; DMA2 Channel1
                DCD     DMA2_Channel2_IRQHandler   ; DMA2 Channel2
                DCD     DMA2_Channel3_IRQHandler   ; DMA2 Channel3
                DCD     DMA2_Channel4_5_IRQHandler ; DMA2 Channel4 & Channel5
__Vectors_End  ; __Vectors_End 為向量表結束位址

__Vectors_Size  EQU  __Vectors_End - __Vectors  ;__Vectors 為向量表起始位址， __Vectors_End 為向量表結束位址，兩個相減即可算出向量表大小。

                AREA    |.text|, CODE, READONLY  ;定義一個名稱為.text 的代碼段，可讀
                
; Reset handler複位程式
Reset_Handler   PROC   ;PROC 定義子程式，與 ENDP 成對使用，表示子程式結束
                EXPORT  Reset_Handler             [WEAK]  ;WEAK表示弱定義
                IMPORT  __main   ;IMPORT類似于extern，表示__main和SystemInit都來自外部檔案，__main 是一個标準的 C 庫函數，主要作用是初始化使用者堆棧，并在函數的最後調用main 函數去到 C 的世界
                IMPORT  SystemInit ;SystemInit()是一個标準的庫函數，在system_stm32f10x.c這個庫檔案中定義。主要作用是配置系統時鐘
                LDR     R0, =SystemInit
                BLX     R0               
                LDR     R0, =__main
                BX      R0
                ENDP
                
; Dummy Exception Handlers (infinite loops which can be modified無限循環可以被修改)

NMI_Handler     PROC
                EXPORT  NMI_Handler                [WEAK]
                B       .        ;跳轉到一個标号。這裡跳轉到一個‘.’，即表示無線循環
                ENDP
HardFault_Handler\
                PROC
                EXPORT  HardFault_Handler          [WEAK]
                B       .
                ENDP
MemManage_Handler\
                PROC
                EXPORT  MemManage_Handler          [WEAK]
                B       .
                ENDP
BusFault_Handler\
                PROC
                EXPORT  BusFault_Handler           [WEAK]
                B       .
                ENDP
UsageFault_Handler\
                PROC
                EXPORT  UsageFault_Handler         [WEAK]
                B       .
                ENDP
SVC_Handler     PROC
                EXPORT  SVC_Handler                [WEAK]
                B       .
                ENDP
DebugMon_Handler\
                PROC
                EXPORT  DebugMon_Handler           [WEAK]
                B       .
                ENDP
PendSV_Handler  PROC
                EXPORT  PendSV_Handler             [WEAK]
                B       .
                ENDP
SysTick_Handler PROC
                EXPORT  SysTick_Handler            [WEAK]
                B       .
                ENDP

Default_Handler PROC

                EXPORT  WWDG_IRQHandler            [WEAK]
                EXPORT  PVD_IRQHandler             [WEAK]
                EXPORT  TAMPER_IRQHandler          [WEAK]
                EXPORT  RTC_IRQHandler             [WEAK]
                EXPORT  FLASH_IRQHandler           [WEAK]
                EXPORT  RCC_IRQHandler             [WEAK]
                EXPORT  EXTI0_IRQHandler           [WEAK]
                EXPORT  EXTI1_IRQHandler           [WEAK]
                EXPORT  EXTI2_IRQHandler           [WEAK]
                EXPORT  EXTI3_IRQHandler           [WEAK]
                EXPORT  EXTI4_IRQHandler           [WEAK]
                EXPORT  DMA1_Channel1_IRQHandler   [WEAK]
                EXPORT  DMA1_Channel2_IRQHandler   [WEAK]
                EXPORT  DMA1_Channel3_IRQHandler   [WEAK]
                EXPORT  DMA1_Channel4_IRQHandler   [WEAK]
                EXPORT  DMA1_Channel5_IRQHandler   [WEAK]
                EXPORT  DMA1_Channel6_IRQHandler   [WEAK]
                EXPORT  DMA1_Channel7_IRQHandler   [WEAK]
                EXPORT  ADC1_2_IRQHandler          [WEAK]
                EXPORT  USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler  [WEAK]
                EXPORT  USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler [WEAK]
                EXPORT  CAN1_RX1_IRQHandler        [WEAK]
                EXPORT  CAN1_SCE_IRQHandler        [WEAK]
                EXPORT  EXTI9_5_IRQHandler         [WEAK]
                EXPORT  TIM1_BRK_IRQHandler        [WEAK]
                EXPORT  TIM1_UP_IRQHandler         [WEAK]
                EXPORT  TIM1_TRG_COM_IRQHandler    [WEAK]
                EXPORT  TIM1_CC_IRQHandler         [WEAK]
                EXPORT  TIM2_IRQHandler            [WEAK]
                EXPORT  TIM3_IRQHandler            [WEAK]
                EXPORT  TIM4_IRQHandler            [WEAK]
                EXPORT  I2C1_EV_IRQHandler         [WEAK]
                EXPORT  I2C1_ER_IRQHandler         [WEAK]
                EXPORT  I2C2_EV_IRQHandler         [WEAK]
                EXPORT  I2C2_ER_IRQHandler         [WEAK]
                EXPORT  SPI1_IRQHandler            [WEAK]
                EXPORT  SPI2_IRQHandler            [WEAK]
                EXPORT  USART1_IRQHandler          [WEAK]
                EXPORT  USART2_IRQHandler          [WEAK]
                EXPORT  USART3_IRQHandler          [WEAK]
                EXPORT  EXTI15_10_IRQHandler       [WEAK]
                EXPORT  RTCAlarm_IRQHandler        [WEAK]
                EXPORT  USBWakeUp_IRQHandler       [WEAK]
                EXPORT  TIM8_BRK_IRQHandler        [WEAK]
                EXPORT  TIM8_UP_IRQHandler         [WEAK]
                EXPORT  TIM8_TRG_COM_IRQHandler    [WEAK]
                EXPORT  TIM8_CC_IRQHandler         [WEAK]
                EXPORT  ADC3_IRQHandler            [WEAK]
                EXPORT  FSMC_IRQHandler            [WEAK]
                EXPORT  SDIO_IRQHandler            [WEAK]
                EXPORT  TIM5_IRQHandler            [WEAK]
                EXPORT  SPI3_IRQHandler            [WEAK]
                EXPORT  UART4_IRQHandler           [WEAK]
                EXPORT  UART5_IRQHandler           [WEAK]
                EXPORT  TIM6_IRQHandler            [WEAK]
                EXPORT  TIM7_IRQHandler            [WEAK]
                EXPORT  DMA2_Channel1_IRQHandler   [WEAK]
                EXPORT  DMA2_Channel2_IRQHandler   [WEAK]
                EXPORT  DMA2_Channel3_IRQHandler   [WEAK]
                EXPORT  DMA2_Channel4_5_IRQHandler [WEAK]

WWDG_IRQHandler
PVD_IRQHandler
TAMPER_IRQHandler
RTC_IRQHandler
FLASH_IRQHandler
RCC_IRQHandler
EXTI0_IRQHandler
EXTI1_IRQHandler
EXTI2_IRQHandler
EXTI3_IRQHandler
EXTI4_IRQHandler
DMA1_Channel1_IRQHandler
DMA1_Channel2_IRQHandler
DMA1_Channel3_IRQHandler
DMA1_Channel4_IRQHandler
DMA1_Channel5_IRQHandler
DMA1_Channel6_IRQHandler
DMA1_Channel7_IRQHandler
ADC1_2_IRQHandler
USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler
USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler
CAN1_RX1_IRQHandler
CAN1_SCE_IRQHandler
EXTI9_5_IRQHandler
TIM1_BRK_IRQHandler
TIM1_UP_IRQHandler
TIM1_TRG_COM_IRQHandler
TIM1_CC_IRQHandler
TIM2_IRQHandler
TIM3_IRQHandler
TIM4_IRQHandler
I2C1_EV_IRQHandler
I2C1_ER_IRQHandler
I2C2_EV_IRQHandler
I2C2_ER_IRQHandler
SPI1_IRQHandler
SPI2_IRQHandler
USART1_IRQHandler
USART2_IRQHandler
USART3_IRQHandler
EXTI15_10_IRQHandler
RTCAlarm_IRQHandler
USBWakeUp_IRQHandler
TIM8_BRK_IRQHandler
TIM8_UP_IRQHandler
TIM8_TRG_COM_IRQHandler
TIM8_CC_IRQHandler
ADC3_IRQHandler
FSMC_IRQHandler
SDIO_IRQHandler
TIM5_IRQHandler
SPI3_IRQHandler
UART4_IRQHandler
UART5_IRQHandler
TIM6_IRQHandler
TIM7_IRQHandler
DMA2_Channel1_IRQHandler
DMA2_Channel2_IRQHandler
DMA2_Channel3_IRQHandler
DMA2_Channel4_5_IRQHandler
                B       .

                ENDP

                ALIGN

;*******************************************************************************
; User Stack and Heap initialization  使用者堆棧初始化
;*******************************************************************************
                 IF      :DEF:__MICROLIB ;判斷是否定義了__MICROLIB
                
                 EXPORT  __initial_sp;如果定義了這個宏則賦予标号__initial_sp（棧頂位址）、__heap_base（堆起始位址）、__heap_limit（堆結束位址）全局屬性，可供外部檔案調用。
                 EXPORT  __heap_base
                 EXPORT  __heap_limit
                
                 ELSE  ;如果沒有定義__MICROLIB，則插入标号__use_two_region_memory，這個函數需要使用者自己實作
                
                 IMPORT  __use_two_region_memory
                 EXPORT  __user_initial_stackheap ;聲明标号__user_initial_stackheap 具有全局屬性，可供外部檔案調用，下面實作這個标号的内容。
                 
__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  ;檔案結束

啟動檔案使用的 ARM 彙編指令彙總

【EQU】給數字常量取一個符号名，相當于 C語言中的 define

【AREA】彙編一個新的代碼段或者資料段

【SPACE】配置設定記憶體空間

【PRESERVE8 】目前檔案堆棧需按照 8位元組對齊

【EXPORT】聲明一個标号具有全局屬性，可被外部的檔案使用

【DCD 】以字為機關配置設定記憶體，要求 4位元組對齊，并要求初始化這些記憶體

【PROC 】定義子程式，與 ENDP 成對使用，表示子程式結束

【WEAK 】弱定義，如果外部檔案聲明了一個标号，則優先使用外部檔案定義的标号，如果外部檔案沒有定義也不出錯。要注意的是：這個不是ARM的指令，是編譯器的，這裡放在一起隻是為了友善。

【IMPORT】聲明标号來自外部檔案，跟 C 語言中的 EXTERN關鍵字類似

【B】跳轉到一個标号

【ALIGN】編譯器對指令或者資料的存放位址進行對齊，一般需要跟一個立即數，預設表示 4位元組對齊。要注意的是：這個不是 ARM的指令，是編譯器的，這裡放在一起隻是為了友善。

【END】到達檔案的末尾，檔案結束

【IF,ELSE,ENDIF】彙編的條件分支語句，跟 C 語言的 if ,else 類似

LDR、BLX、BX 是 CM4 核心的指令，可在《CM3 權威指南 CnR2》第四章-指令集裡面查詢到

【LDR】從存儲器中加載字到一個寄存器中

【BL】跳轉到由寄存器/标号給出的位址，并把跳轉前的下條指令位址儲存到 LR

【BLX】跳轉到由寄存器給出的位址，并根據寄存器的 LSE 确定處理器的狀态，還要把跳轉前的下條指令位址儲存到 LR

【BX】跳轉到由寄存器/标号給出的位址，不用傳回

關于與啟動檔案有關的一些問題思考

在啟動檔案裡面已經幫我們寫好所有中斷的中斷服務函數，跟我們平時寫的中斷服務函數不一樣的就是這些函數都是空的，真正的中斷複服務程式需要我們在外部的 C 檔案裡面重新實作，這裡隻是提前占了一個位置而已。

如果我們在使用某個外設的時候，開啟了某個中斷，但是又忘記編寫配套的中斷服務程式或者函數名寫錯，那當中斷來臨的時，程式就會跳轉到啟動檔案預先寫好的空的中斷服務程式中，并且在這個空函數中無線循環，即程式就死在這裡。

B：跳轉到一個标号。這裡跳轉到一個‘.’，即表示無限循環

如果你在調試程式時發現死在了啟動檔案中的B .這個位置，大機率是你使能了某個中斷但沒有編寫中斷函數。
棧的作用是用于局部變量，函數調用，函數形參等的開銷，棧的大小不能超過内部SRAM 的大小。如果編寫的程式比較大，定義的局部變量很多，那麼就需要修改棧的大小。如果某一天，你寫的程式出現了莫名奇怪的錯誤，并進入了硬 fault 的時候，這時你就要考慮下是不是棧不夠大，溢出了。

修改啟動檔案中的Stack_Size EQU 0x00000400可以修改棧大小

修改啟動檔案中的Heap_Size EQU 0x00000200可以修改堆大小
在3.5版F1标準庫中的啟動檔案還調用了在system_stm32f10x.c檔案中的

SystemInit（）函數配置系統時鐘，在舊版本的工程中要使用者進入main函數自己調用SystemInit（）函數。
無論性能高下，結構簡繁，價格貴賤，每一種微控制器（處理器）都必須有啟動檔案，啟動檔案的作用便是負責執行微控制器從“複位”到“開始執行main函數”中間這段時間（稱為啟動過程）所必須進行的工作。最為常見的51，AVR或MSP430等微控制器當然也有對應的啟動檔案，但開發環境往往自動完整地提供了這個啟動檔案，不需要開發人員再行幹預啟動過程，隻需要從main函數開始進行應用程式的設計即可。
Cortex-M3核心規定，起始位址必須存放堆頂指針，而第二個位址則必須存放複位中斷入口向量位址，這樣在Cortex-M3核心複位後，會自動從起始位址的下一個32位空間取出複位中斷入口向量，跳轉執行複位中斷服務程式。
Cortex-M3核心可通過boot引腳設定中斷向量表的位置（即可以設定從不同位置啟動），有3種情況:

1、通過boot引腳設定可以将中斷向量表定位于SRAM區，即起始位址為0x2000000，同時複位後PC指針位于0x2000000處；

2、通過boot引腳設定可以将中斷向量表定位于FLASH區，即起始位址為0x8000000，同時複位後PC指針位于0x8000000處；

3、通過boot引腳設定可以将中斷向量表定位于内置Bootloader區

參考鳴謝

https://www.cnblogs.com/wenshinlee/p/8859227.html

https://www.cnblogs.com/amanlikethis/p/3719529.html

STM32啟動檔案代碼解析啟動流程代碼詳解啟動檔案使用的 ARM 彙編指令彙總關于與啟動檔案有關的一些問題思考

目錄

啟動流程

代碼詳解

啟動檔案使用的 ARM 彙編指令彙總

關于與啟動檔案有關的一些問題思考

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