本文对stm32启动文件startup_stm32f10x_hd.s的代码进行讲解,此文件的代码在任何一个stm32f10x工程中都可以找到。
启动文件使用的arm汇编指令汇总
stack——栈
stack_size equ 0x00000400 area stack, noinit, readwrite, align= stack_mem space stack_size __initial_sp开辟栈的大小为 0x00000400(1kb),名字为 stack, noinit 即不初始化,可读可写, 8(2^3)字节对齐。栈的作用是用于局部变量,函数调用,函数形参等的开销,栈的大小不能超过内部sram 的大小。如果编写的程序比较大,定义的局部变量很多,那么就需要修改栈的大小。如果某一天,你写的程序出现了莫名奇怪的错误,并进入了硬 fault 的时候,这时你就要考虑下是不是栈不够大,溢出了。equ:宏定义的伪指令,相当于等于,类似于c 中的 define。area:告诉汇编器汇编一个新的代码段或者数据段。stack 表示段名,这个可以任意命名;noinit 表示不初始化;readwrite 表示可读可写, align=3,表示按照 2^3对齐,即 8 字节对齐。space:用于分配一定大小的内存空间,单位为字节。这里指定大小等于 stack_size。标号__initial_sp 紧挨着 space 语句放置,表示栈的结束地址,即栈顶地址,栈是由高向低生长的。heap——堆
heap_size equ 0x00000200area heap, noinit, readwrite, align=3__heap_baseheap_mem space heap_sizeheap_limit开辟堆的大小为 0x00000200(512 字节),名字为 heap, noinit 即不初始化,可读可写, 8(2^3)字节对齐。__heap_base 表示对的起始地址, __heap_limit 表示堆的结束地址。堆是由低向高生长的,跟栈的生长方向相反。堆主要用来动态内存的分配,像 malloc()函数申请的内存就在堆上面。这个在 stm32里面用的比较少。preserve8 thumbpreserve8: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 的超集。向量表
area reset, data, readonlyexport __vectorsexport __vectors_endexport __vectors_size定义一个数据段,名字为 reset,可读。并声明 __vectors、 __vectors_end 和__vectors_size 这三个标号具有全局属性,可供外部的文件调用。export:声明一个标号可被外部的文件使用,使标号具有全局属性。如果是 iar 编译器,则使用的是 global 这个指令。当内核响应了一个发生的异常后,对应的异常服务例程(esr)就会执行。为了决定 esr的入口地址, 内核使用了―向量表查表机制‖。这里使用一张向量表。向量表其实是一个word(32 位整数)数组,每个下标对应一种异常,该下标元素的值则是该 esr 的入口地址。向量表在地址空间中的位置是可以设置的,通过 nvic 中的一个重定位寄存器来指出向量表的地址。在复位后,该寄存器的值为 0。因此,在地址 0 (即 flash 地址 0) 处必须包含一张向量表,用于初始时的异常分配。要注意的是这里有个另类:0 号类型并不是什么入口地址,而是给出了复位后 msp 的初值。下图是f103的向量表。
__vectors dcd __initial_sp ;栈顶地址dcd reset_handler ;复位程序地址dcd nmi_handlerdcd hardfault_handlerdcd memmanage_handlerdcd busfault_handlerdcd usagefault_handlerdcd 0 ; 0 表示保留dcd 0dcd 0dcd 0dcd svc_handlerdcd debugmon_handlerdcd 0dcd pendsv_handlerdcd systick_handler;外部中断开始dcd wwdg_irqhandlerdcd pvd_irqhandlerdcd tamper_irqhandler;限于篇幅,中间代码省略dcd dma2_channel2_irqhandlerdcd dma2_channel3_irqhandlerdcd dma2_channel4_5_irqhandler__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。dcd:分配一个或者多个以字为单位的内存,以四字节对齐,并要求初始化这些内存。在向量表中, dcd 分配了一堆内存,并且以 esr 的入口地址初始化它们。复位程序
area |.text|, code, readonly定义一个名称为.text 的代码段,可读。reset_handler procexport reset_handler [weak]import systeminitimport __mainldr r0, =systeminitblx r0ldr r0, =__mainbx r0endp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_mian,最终调用 main 函数去到 c 的世界。weak:表示弱定义,如果外部文件优先定义了该标号则首先引用该标号,如果外部文件没有声明也不会出错。这里表示复位子程序可以由用户在其他文件重新实现,这里并不是唯一的。import:表示该标号来自外部文件,跟 c 语言中的 extern 关键字类似。这里表示 systeminit 和__main 这两个函数均来自外部的文件。systeminit()是一个标准的库函数,在 system_stm32f10x.c 这个库文件中定义。主要作用是配置系统时钟,这里调用这个函数之后,单片机的系统时钟配被配置为 72m。__main 是一个标准的 c 库函数,主要作用是初始化用户堆栈,并在函数的最后调用main 函数去到 c 的世界。这就是为什么我们写的程序都有一个 main 函数的原因。 ldr、 blx、 bx 是 cm4 内核的指令,可在《cm3 权威指南 cnr2》第四章-指令集里面查询到,具体作用见下表:
中断服务程序
在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。nmi_handler proc ;系统异常export nmi_handler [weak]b .endp;限于篇幅,中间代码省略systick_handler procexport systick_handler [weak]b .endpdefault_handler proc ;外部中断export wwdg_irqhandler [weak]export pvd_irqhandler [weak]export tamp_stamp_irqhandler [weak];限于篇幅,中间代码省略ltdc_irqhandlerltdc_er_irqhandlerdma2d_irqhandlerb .endpb:跳转到一个标号。这里跳转到一个‘.’,即表示无线循环用户堆栈初始化
alignalign: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。;用户栈和堆初始化,由 c 库函数_main 来完成if :def:__microlib ;这个宏在 keil 里面开启export __initial_spexport __heap_baseexport __heap_limitelseimport __use_two_region_memory ; 这个函数由用户自己实现export __user_initial_stackheap__user_initial_stackheapldr r0, = heap_memldr r1, =(stack_mem + stack_size)ldr r2, = (heap_mem + heap_size)ldr r3, = stack_membx lralignendifend首先判断是否定义了__microlib ,如果定义了这个宏则赋予标号__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。有关这个宏我们在 keil 里面配置,具体见图 15-2。然后堆栈的初始化就由 c 库函数_main 来完成。
如果没有定义__microlib,则才用双段存储器模式,且声明标号__user_initial_stackheap 具有全局属性,让用户自己来初始化堆栈。if,else,endif:汇编的条件分支语句,跟 c 语言的 if ,else 类似end:文件结束
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