接触单片机有几年的时间了,一直专注于如何在单片机上写一些应用,对单片机如何启动的知之甚少,惭愧惭愧。。。今天得空整理了一下,加深了对单片机的认识,如为什么定义data区里的变量重新开机的初始值为0。
单片机在开机上电后,会执行startup.A51文件的指令,我分析了一下某个项目中这个文件里的指令,在这里单片机会做如下几件事情:
- 初始化8051硬件堆栈的大小和堆栈指针;
- 初始化中断向量表,分配每个中断的入口地址和中断服务函数;
- 初始化内部RAM空间,即DATA/IDATA,将内容清零;
- 初始化外部RAM空间,即XDATA/PDATA,将内容清零;
- 初始化SMALL/COMPACT/LARGE模式下reentrant函数使用的堆栈指针;
- 调用main()函数,去执行我们编写的代码。
当用keil作为开发环境,创建一个工程时,需要选择所使用的单片机型号,然后Keil会将相应单片机的startup.A51文件拷贝到工程目录下,在编译时,该文件会被编译到最终的目标文件中。一般情况下,这个文件是不需要我们做修改的,保持默认状态即可,所以可能很多人对此文件不太熟悉。下面是具体的code以及我的个人分析:
$NOMOD51 ;取消对SFR的预定义,由用户自行定义。
; 以下定义个SFR
sfr CLKSEL =
sfr P3 =
sfr MMU_SEL =
; 以下初始化IDATA, XDATA和PDATA存储区
IDATASTART EQU H ; the absolute start-address of IDATA memory
IDATALEN EQU H ; the length of IDATA memory in bytes.
;
XDATASTART EQU H ; the absolute start-address of XDATA memory
XDATALEN EQU F00H ; the length of XDATA memory in bytes.
;
PDATASTART EQU H ; the absolute start-address of PDATA memory
PDATALEN EQU H ; the length of PDATA memory in bytes.
; 定义存储PLL值的地址。
PLLADDR EQU
;
; 当函数是可重入的(用reentrant关键字修饰),以下初始化可重入函数所使用的堆栈, 考虑到了三种编译模式SMALL/COMPACT/LARGE。
; Stack Space for reentrant functions in the SMALL model.
IBPSTACK EQU ; set to if small reentrant is used.
IBPSTACKTOP EQU FFH+ ; set top of stack to highest location+
;
; Stack Space for reentrant functions in the LARGE model.
XBPSTACK EQU ; set to if large reentrant is used.
XBPSTACKTOP EQU FFFFH+; set top of stack to highest location+
;
; Stack Space for reentrant functions in the COMPACT model.
PBPSTACK EQU ; set to if compact reentrant is used.
PBPSTACKTOP EQU FFFFH+; set top of stack to highest location+
;
;------------------------------------------------------------------------------
; 初始化PDATA区
; Page Definition for Using the Compact Model with KByte xdata RAM
;
; The following EQU statements define the xdata page used for pdata
; variables. The EQU PPAGE must conform with the PPAGE control used
; in the linker invocation.
;
PPAGEENABLE EQU ; set to if pdata object are used.
PPAGE EQU ; define PPAGE number.
PPAGE_SFR DATA A0H
START_GPNVM_CODE EQU H ; Start of Code
;
;------------------------------------------------------------------------------
; Standard SFR Symbols
ACC DATA H
B DATA F0H
SP DATA H
DPL DATA H
DPH DATA H
P2 DATA A0H
NAME ?C_STARTUP ;定义这段汇编代码在obj文件中的名字
; 声明三个在外部定义的中断函数, 以便在本模块中调用
EXTRN CODE (TrqIsr)
EXTRN CODE (uartISR)
EXTRN CODE (FlashInterrupt)
; 声明段C_C51STARTUP和STACK存储位置
?C_C51STARTUP SEGMENT CODE
?STACK SEGMENT IDATA
; 选择STACK段,并设定STACK的size
RSEG ?STACK
DS
; 选择地址(CODE区),并跳转到(CODE区)的位置
CSEG AT
LJMP
EXTRN CODE (?C_START) ;声明外部段名 C_START,以便在本模块中调用
PUBLIC ?C_STARTUP ;声明在本文件中定义的段C_STARTUP为public的,以供其他模块调用
; 选择地址(CODE区),并跳转到 STARTUP1(CODE区)的位置
CSEG AT
?C_STARTUP: LJMP STARTUP1
; 以下是中断向量表,分配每个中断的地址和对应的中断服务函数。
CSEG AT START_GPNVM_CODE+BH ; IT timer
; gpnvmVectorEtuCnt:
LJMP TrqIsr
RETI
; LJMP InterruptRoutineVectorEtuCnt
CSEG AT START_GPNVM_CODE+H ; MMU COB or DOB or OVD
; gpnvmVectorFault:
LJMP uartISR
RETI
CSEG AT START_GPNVM_CODE+H ; MMU COB or DOB or OVD
; gpnvmVectorFault:
LJMP FlashInterrupt
RETI
; 选择C_C51STARTUP段所在地址
RSEG ?C_C51STARTUP
STARTUP1:
MOV MMU_SEL,#01H ; 初始化SFR: MMU_SEL
MOV P3,#05H ; 初始化SFR: P3
;初始化单片机的时钟频率
MOV DPTR,#PLLADDR
MOVX A,@DPTR
ANL A, #0C0H
MOV CLKSEL, A
; 初始化 IRAM ( - )
IF IDATALEN <>
MOV R0,#IDATALEN - 1
; MOV R1,#IDATASTART
CLR A
IDATALOOP: MOV @R0,A
; INC R1
DJNZ R0,IDATALOOP
ENDIF
; 初始化 XRAM
IF XDATALEN <>
MOV DPTR,#XDATASTART
MOV R7,#LOW (XDATALEN)
IF (LOW (XDATALEN)) <>
MOV R6,#(HIGH (XDATALEN)) +1
ELSE
MOV R6,#HIGH (XDATALEN)
ENDIF
CLR A
XDATALOOP: MOVX @DPTR,A
INC DPTR
DJNZ R7,XDATALOOP
DJNZ R6,XDATALOOP
ENDIF
; 初始化PDATA
IF PPAGEENABLE <>
MOV P2,#PPAGE
ENDIF
IF PDATALEN <>
MOV R0,#PDATASTART
MOV R7,#LOW (PDATALEN)
CLR A
PDATALOOP: MOVX @R0,A
INC R0
DJNZ R7,PDATALOOP
ENDIF
; 初始化reentrant函数使用的堆栈指针(SMALL/COMPACT/LARGE)
IF IBPSTACK <>
EXTRN DATA (?C_IBP)
MOV ?C_IBP,#LOW IBPSTACKTOP
ENDIF
IF XBPSTACK <>
EXTRN DATA (?C_XBP)
MOV ?C_XBP,#HIGH XBPSTACKTOP
MOV ?C_XBP+,#LOW XBPSTACKTOP
ENDIF
IF PBPSTACK <>
EXTRN DATA (?C_PBP)
MOV ?C_PBP,#LOW PBPSTACKTOP
ENDIF
MOV SP,#?STACK-1 ;初始化堆栈指针,指向栈底
; 声明外部定义的函数B_SWITCH0,并调用之
EXTRN CODE (?B_SWITCH0)
CALL ?B_SWITCH0 ; init bank mechanism to code bank
LJMP ?C_START ;调用main()函数
END
这个是编译输出文件.lst中的部分代码在code区的分配情况,结合汇编代码,我们可以知道在code区某个位置存放的是什么指令。
H H H --- OFFS.. CODE ?CO?STTF06? ;此处存放的代码为 LJMP x0200
H AH H --- --- **GAP**
BH EH H --- OFFS.. CODE ?CO?STTF06? ;此处存放的代码为 LJMP TrqIsr
FH H H --- --- **GAP**
H H H --- OFFS.. CODE ?CO?STTF06? ;此处存放的代码为 LJMP uartISR
H H CH --- --- **GAP**
H H H --- OFFS.. CODE ?CO?STTF06? ;此处存放的代码为 LJMP FlashInterrupt
H FFH D9H --- --- **GAP**
H H H --- OFFS.. CODE ?CO?STTF06? ;此处存放的代码为 LJMP STARTUP1
H H H BYTE UNIT CODE ?C?LIB_CODE
EAH A0H B7H BYTE UNIT CODE ?C_C51STARTUP ;此处存放的代码为 段?C_C51STARTUP的内容,对单片机的硬件做初始化
下面是描述startup.A51的流程图,作为这次学习的总结。