cortex m0启动代码详解
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閱讀目錄
- 概述
- 1.堆棧空間定義
- 2.存放中斷向量表
- 3. 復(fù)位中斷函數(shù)（Reset_Handler）
- 4.其它中斷異常服務(wù)函數(shù)，以及弱[WEAK]聲明
- 5.將堆棧地址傳遞給庫函數(shù)
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概述
在嵌入式系統(tǒng)中，啟動文件是整個系統(tǒng)非常關(guān)鍵的部分，它會進行一些底層的初始化，構(gòu)建程序運行必要的環(huán)境，比如堆棧初始化，變量初始化等。如果啟動文件出現(xiàn)錯誤，則整個系統(tǒng)就跑不起來，因此研究啟動文件非常必要。
在keil中，啟動文件由匯編代碼編寫，一般命名為startup_xxx.s，xxx為支持的某種芯片，比如可以是lpc15xx（NXP的LPC15xx系列）、MK60D10（飛思卡爾）、stm32f10x（意法半導(dǎo)體stm32f10x系列）等Cortext-M0/M3/M4內(nèi)核芯片。它們的代碼格式非常相近，根據(jù)啟動文件代碼由上到下的編寫順序.
可以將其分為以下5個典型部分：
1.堆棧空間定義；
2.存放中斷向量表；
3.復(fù)位中斷函數(shù)（Reset_Handler）；
4.其它中斷異常服務(wù)函數(shù)，以及弱[WEAK]聲明；
5.將堆棧地址傳遞給庫函數(shù)，利用庫函數(shù)初始化堆棧，和庫函數(shù)自身初始化。
5個部分具體說明如下：
1.堆棧空間定義
如下圖所示，定義了棧大小Stack_Size = 0X200，即512字節(jié)；堆大小Heap_Size = 0X100,256字節(jié)。還定義了三個標號：__initial_sp（棧頂）、__heap_base（堆起始地址）和__heap_limit（堆終止地址），它們的空間由SPACE關(guān)鍵字來申請，并記作Stack_Mem和Heap_Mem。
通過這些我們可以很容易的知道堆棧的大小，但是它們的絕對地址或者說基地址僅僅從這里是得不到的。編譯器編譯完工程后，根據(jù)生成.bss段（比如未初始化的全局變量）和.data段（比如初始化的全局變量）的大小以及RAM的起始地址，來計算堆棧的基地址。
舉個例子：
一個芯片的RAM起始地址為0x0200_0000，RAM大小為0x500字節(jié)，程序編譯后.bss段為0x100個字節(jié)，.data段為0x100個字節(jié)。堆棧大小定義如上圖。則：
A：堆起始地址??__heap_base==Heap_Mem==0x0200_0200；
B：堆終止地址即棧底 __heap_limit==Stack_Mem==0x0200_0300；
C：棧頂?shù)刂?__initial_sp==0x0200_0500（棧是向下生長，棧頂處于RAM最大地址處）。
? 其實，我可以在.map文件中查看堆棧的大小和基地址，如下圖所示：
2.存放中斷向量表
在啟動代碼中，會見到許多由DCD申請空間存放的一個個函數(shù)入口，即中斷向量表，如下圖所示，只列出了部分。
關(guān)鍵字DCD代表申請一個字的空間，后面的函數(shù)名即為中斷服務(wù)函數(shù)入口地址。另外中斷向量表一般存放在Flash 0地址。
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? 另外，對于NXP微控制器，均實現(xiàn)了芯片的加密，加密的設(shè)置在向量表的結(jié)尾處，具體地址為0x02FC處。通過在此地址存放不同的值實現(xiàn)是否加密或者加密的等級。加密分為三個等級，CRP1:0x12345678；CRP2:0x87654321；CRP3:0x43218765。至于每個等級的具體說明請參考芯片用戶手冊。下面說一下加密步驟，以CRP1為例：
首先將下圖中0xFFFFFFFF，修改為0x12345678。
其次，圖中IF? ? :LNOT::DEF:NOCRP表示如果沒有定義宏NOCRP則執(zhí)行下面的代碼，那么必須保證匯編中沒有定義NOCRP宏。即保證下圖中Define:一欄中沒有定義NOCRP即可。
3. 復(fù)位中斷函數(shù)（Reset_Handler）
程序上電后，首先加載SP和PC，ARM規(guī)定從0地址處加載SP，從偏移為4的地址（0x00000004）處加載PC。然后將程序控制權(quán)交給程序。我們知道0地址處存放__initial_sp，0x00000004地址處存放Reset_Handler，加載PC后，程序跳轉(zhuǎn)到Reset_Handler開始運行。Reset_Handler函數(shù)體如下圖所示：
首先調(diào)用SystemInit函數(shù)來初始化系統(tǒng)的各種時鐘，然后調(diào)用__main函數(shù)（由KEIL微庫或者C庫實現(xiàn)），在__main函數(shù)中：.data段數(shù)據(jù)的初始化->.bss段變量清零->設(shè)置堆棧指針->庫函數(shù)初始化（比如常用的malloc函數(shù)）->如果必要會設(shè)置main函數(shù)的argc和argv兩個參數(shù)->調(diào)用用戶main函數(shù)->退出。
4.其它中斷異常服務(wù)函數(shù)，以及弱[WEAK]聲明
如上圖所示，這里的中斷服務(wù)函數(shù)是弱聲明的（由[WEAK]關(guān)鍵字標注）。所謂弱聲明，即：如果用戶定義了相同的函數(shù)則此處函數(shù)失效而使用用戶定義的中斷服務(wù)函數(shù)。這樣是為了防止用戶使能了中斷而沒有中斷服務(wù)函數(shù)，從而造成程序崩潰。假設(shè)使能了中斷，而用戶又沒有定義中斷服務(wù)函數(shù)則會進入默認中斷，如下圖所示，默認中斷為死循環(huán)（死循環(huán)與程序崩潰不是一個概念）。
5.將堆棧地址傳遞給庫函數(shù)
第三步驟中，調(diào)用__main函數(shù)，然后__main調(diào)用庫函數(shù)初始化堆棧，但庫函數(shù)并不知道堆棧的大小，因此我們需要告訴它，具體做法就是傳遞參數(shù)或聲明標號。
? 下圖為具體做法，可以看到第一行為：
IF? ?? ?:DEF:__MICROLIB
是條件編譯選項，如果定義__MICROLIB，則編譯圖中紅線上面部分，否則編譯紅線下面部分。那么就分2種情況。
2種情況的選擇可以如下實現(xiàn)：
? ?? ? 如果勾選【Options for Target】->【Target】->【Use MicroLIB】,如下圖所示。即使用微庫，則__MICROLIB會被定義，編譯器編譯紅線以上代碼。用EXPORT聲明 __initial_sp、__heap_base和__heap_limit。
?如果不勾選【Use MicroLIB】，則缺省使用KEIL C庫，上圖紅線以下會參與編譯，KEIL C庫函數(shù)會調(diào)用__user_initial_stackheap，通過R0~R3將堆棧以參數(shù)形式傳遞給KEIL C庫。
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的cortex m0启动代码详解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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