一．arm的啟動過程

arm的啟動代碼一般是用匯編寫的，在堆棧建立以后才可以運行C代碼，因為C函數調用需要把參數，函數返回地址入棧，堆棧沒有建立不能運行C代碼。

?

應用程序啟動過程

應用程序啟動過程：

1.映像入口地址，一般為0X00000000地址，也可以指定為其他的地址，硬件復位起來，從地址0x00000000處取指，地址0x00000000處放的復位服務函數的地址，就會進入復位服務函數。在復位函數里做一些系統的初始化，然后調用系統函數_main();

2．_main 直接跳轉到 __scatterload，__scatterload 執行代碼和數據復制以及 ZI 數據的清零。根據分散加載文件，拷貝RW數據到RAM,在RAM空間里建立ZI的數據空間，建立運行時的映像存儲器映射，然后跳轉到 __rt_entry（運行時的入口）則負責初始化 C 庫。還設置應用程序的棧和堆，初始化庫函數及其靜態數據。

3．這時應用程序的堆棧建立了，跳轉到main()函數，運行用戶代碼。

?

二.? 存儲器映射的建立

1．編譯鏈接生成的ELF文件

ELF文件格式

鏈接器根據輸入節的屬性在一個區內對它們進行排序。 具有相同屬性的輸入節在區內形成相鄰塊。鏈接生成的ELF文件里的數據節。

RO:包括代碼和只讀數據(.init? .text? .rodata)

RW:讀寫數據（.data）

ZI:未初始化的數據，在裝載區不分配空間，執行區才分配空間。(.bss)

?

2. 映像的加載區和執行區

加載區: 根據映像加載到內存時所在的地址（即映像開始執行之前的位置）。

執行區: 映像執行時所在的地址。

根區：? 加載區和執行區的地址相同。

加載區和執行區

一般下載到FLASH里的2進制文件就放在加載區，上圖中的0X0000-0X4000空間。應用程序啟動時，__scatterload函數根據分散加載文件把RW數據節拷貝到RAM空間，然后在RAM空間分配ZI數據節的空間。因為對RAM空間里數據的讀寫比FLASH快。一般把RW的數據拷貝到RAM。RO節的數據不做處理。這樣運行時的存儲器空間就建立起來了。

?

二．堆棧的設置

__user_initial_stackheap() 可用 C 或 ARM 匯編語言來編寫。它必須返回以下參數：

? r0 中的堆基址；

? r1 中的棧基址；

? r2 中的堆限制（雙區模型）；

? r3 中的棧限制（雙區模型）。

堆棧的模式有2種：單區模式，雙區模式。

1.單區模型

默認情況下為單區模型，應用程序的堆和棧在同一存儲器區中互相朝向對方增長，其中棧從地址 0x40000 向下增長，堆從地址 0x20000 向上增長。將相應的值加載到寄存器 r0 和 r1，然后返回。r2 和 r3 保持不變，因為在單區模型中不使用堆限制和棧限制。

?

EXPORT __user_initial_stackheap

__user_initial_stackheap

LDR r0, =0x20000 ;

LDR r1, =0x40000 ;

; r2 not used (HL)

; r3 not used (SL)

MOV pc, lr

?

2.雙區模型

使用雙區模型必須使用匯編命令 IMPORT 引入符號 __use_two_region_memory。將堆和棧分別放置在存儲器不同的區中，__user_initial_stackheap() 建立的專用堆限制來檢查堆。需要設置堆棧的長度。

匯編代碼的實現，。棧從 0x40000 向0x20000 的限制向下增長。為使用該棧限制，所有使用此實現的模塊必須進行編譯以便進行軟件棧檢查。堆從 0x28000000 到 0x28080000 向上增長。

IMPORT __use_two_region_memory

EXPORT __user_initial_stackheap

__user_initial_stackheap

LDR r0, =0x28000000 ;HB

LDR r1, =0x40000 ;SB

LDR r2, =0x28080000 ;HL

LDR r3, =0x20000 ;SL

MOV pc, lr

***************************************************************************

在開發STM32的時候，無論你試試用庫開發還是使用寄存器來開發
首先最重要的你必須的理解STM32的啟動流程，啟動流程封裝在啟動文件里面。
而這個啟動文件就是Bootloader。

Cortex M3的內核有三種啟動方式，其分別是：
A.通過boot引腳設置可以將中斷向量表定位于SRAM區，即起始地址為0x2000000，同時復位后PC指針位于0x2000000處；
B.通過boot引腳設置可以將中斷向量表定位于FLASH區，即起始地址為0x8000000，同時復位后PC指針位于0x8000000處；
C.通過boot引腳設置可以將中斷向量表定位于內置Bootloader區，

Cortex-M3內核規定，起始地址必須存放堆頂指針，而第二個地址則必須存放復位中斷入口向量地址，這樣在Cortex-M3內核復位后，會自動從起始地址的下一個32位空間取出復位中斷入口向量，跳轉執行復位中斷服務程序。Cortex-M3內核是固定了中斷向量表的位置而起始地址是可變化的.

以下是 STM32 2.02固件庫提供的啟動文件“stm32f10x_vector.s”其解析如下：
；文件“stm32f10x_vector.s”，其中注釋為行號
DATA_IN_ExtSRAM EQU 0 ；1
Stack_Size EQU 0x00000400 ；2
AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN = 3 ；3
Stack_Mem SPACE Stack_Size ；4
__initial_sp ；5
Heap_Size EQU 0x00000400 ；6
AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN = 3 ；7
__heap_base ；8
Heap_Mem SPACE Heap_Size ；9
__heap_limit ；10
THUMB ；11
PRESERVE8 ；12
IMPORT NMIException ；13
IMPORT HardFaultException ；14
IMPORT MemManageException ；15
IMPORT BusFaultException ；16
IMPORT UsageFaultException ；17
IMPORT SVCHandler ；18
IMPORT DebugMonitor ；19
IMPORT PendSVC ；20
IMPORT SysTickHandler ；21
IMPORT WWDG_IRQHandler ；22
IMPORT PVD_IRQHandler ；23
IMPORT TAMPER_IRQHandler ；24
IMPORT RTC_IRQHandler ；25
IMPORT FLASH_IRQHandler ；26
IMPORT RCC_IRQHandler ；27
IMPORT EXTI0_IRQHandler ；28
IMPORT EXTI1_IRQHandler ；29
IMPORT EXTI2_IRQHandler ；30
IMPORT EXTI3_IRQHandler ；31
IMPORT EXTI4_IRQHandler ；32
IMPORT DMA1_Channel1_IRQHandler ；33
IMPORT DMA1_Channel2_IRQHandler ；34
IMPORT DMA1_Channel3_IRQHandler ；35
IMPORT DMA1_Channel4_IRQHandler ；36
IMPORT DMA1_Channel5_IRQHandler ；37
IMPORT DMA1_Channel6_IRQHandler ；38
IMPORT DMA1_Channel7_IRQHandler ；39
IMPORT ADC1_2_IRQHandler ；40
IMPORT USB_HP_CAN_TX_IRQHandler ；41
IMPORT USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler ；42
IMPORT CAN_RX1_IRQHandler ；43
IMPORT CAN_SCE_IRQHandler ；44
IMPORT EXTI9_5_IRQHandler ；45
IMPORT TIM1_BRK_IRQHandler ；46
IMPORT TIM1_UP_IRQHandler ；47
IMPORT TIM1_TRG_COM_IRQHandler ；48
IMPORT TIM1_CC_IRQHandler ；49
IMPORT TIM2_IRQHandler ；50
IMPORT TIM3_IRQHandler ；51
IMPORT TIM4_IRQHandler ；52
IMPORT I2C1_EV_IRQHandler ；53
IMPORT I2C1_ER_IRQHandler ；54
IMPORT I2C2_EV_IRQHandler ；55
IMPORT I2C2_ER_IRQHandler ；56
IMPORT SPI1_IRQHandler ；57
IMPORT SPI2_IRQHandler ；58
IMPORT USART1_IRQHandler ；59
IMPORT USART2_IRQHandler ；60
IMPORT USART3_IRQHandler ；61
IMPORT EXTI15_10_IRQHandler ；62
IMPORT RTCAlarm_IRQHandler ；63
IMPORT USBWakeUp_IRQHandler ；64
IMPORT TIM8_BRK_IRQHandler ；65
IMPORT TIM8_UP_IRQHandler ；66
IMPORT TIM8_TRG_COM_IRQHandler ；67
IMPORT TIM8_CC_IRQHandler ；68
IMPORT ADC3_IRQHandler ；69
IMPORT FSMC_IRQHandler ；70
IMPORT SDIO_IRQHandler ；71
IMPORT TIM5_IRQHandler ；72
IMPORT SPI3_IRQHandler ；73
IMPORT UART4_IRQHandler ；74
IMPORT UART5_IRQHandler ；75
IMPORT TIM6_IRQHandler ；76
IMPORT TIM7_IRQHandler ；77
IMPORT DMA2_Channel1_IRQHandler ；78
IMPORT DMA2_Channel2_IRQHandler ；79
IMPORT DMA2_Channel3_IRQHandler ；80
IMPORT DMA2_Channel4_5_IRQHandler ；81
AREA RESET, DATA, READONLY ；82
EXPORT __Vectors ；83
__Vectors ；84
DCD __initial_sp ；85
DCD Reset_Handler ；86
DCD NMIException ；87
DCD HardFaultException ；88
DCD MemManageException ；89
DCD BusFaultException ；90
DCD UsageFaultException ；91
DCD 0 ；92
DCD 0 ；93
DCD 0 ；94
DCD 0 ；95
DCD SVCHandler ；96
DCD DebugMonitor ；97
DCD 0 ；98
DCD PendSVC ；99
DCD SysTickHandler ；100
DCD WWDG_IRQHandler ；101
DCD PVD_IRQHandler ；102
DCD TAMPER_IRQHandler ；103
DCD RTC_IRQHandler ；104
DCD FLASH_IRQHandler ；105
DCD RCC_IRQHandler ；106
DCD EXTI0_IRQHandler ；107
DCD EXTI1_IRQHandler ；108
DCD EXTI2_IRQHandler ；109
DCD EXTI3_IRQHandler ；110
DCD EXTI4_IRQHandler ；111
DCD DMA1_Channel1_IRQHandler ；112
DCD DMA1_Channel2_IRQHandler ；113
DCD DMA1_Channel3_IRQHandler ；114
DCD DMA1_Channel4_IRQHandler ；115
DCD DMA1_Channel5_IRQHandler ；116
DCD DMA1_Channel6_IRQHandler ；117
DCD DMA1_Channel7_IRQHandler ；118
DCD ADC1_2_IRQHandler ；119
DCD USB_HP_CAN_TX_IRQHandler ；120
DCD USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler ；121
DCD CAN_RX1_IRQHandler ；122
DCD CAN_SCE_IRQHandler ；123
DCD EXTI9_5_IRQHandler ；124
DCD TIM1_BRK_IRQHandler ；125
DCD TIM1_UP_IRQHandler ；126
DCD TIM1_TRG_COM_IRQHandler ；127
DCD TIM1_CC_IRQHandler ；128
DCD TIM2_IRQHandler ；129
DCD TIM3_IRQHandler ；130
DCD TIM4_IRQHandler ；131
DCD I2C1_EV_IRQHandler ；132
DCD I2C1_ER_IRQHandler ；133
DCD I2C2_EV_IRQHandler ；134
DCD I2C2_ER_IRQHandler ；135
DCD SPI1_IRQHandler ；136
DCD SPI2_IRQHandler ；137
DCD USART1_IRQHandler ；138
DCD USART2_IRQHandler ；139
DCD USART3_IRQHandler ；140
DCD EXTI15_10_IRQHandler ；141
DCD RTCAlarm_IRQHandler ；142
DCD USBWakeUp_IRQHandler ；143
DCD TIM8_BRK_IRQHandler ；144
DCD TIM8_UP_IRQHandler ；145
DCD TIM8_TRG_COM_IRQHandler ；146
DCD TIM8_CC_IRQHandler ；147
DCD ADC3_IRQHandler ；148
DCD FSMC_IRQHandler ；149
DCD SDIO_IRQHandler ；150
DCD TIM5_IRQHandler ；151
DCD SPI3_IRQHandler ；152
DCD UART4_IRQHandler ；153
DCD UART5_IRQHandler ；154
DCD TIM6_IRQHandler ；155
DCD TIM7_IRQHandler ；156
DCD DMA2_Channel1_IRQHandler ；157
DCD DMA2_Channel2_IRQHandler ；158
DCD DMA2_Channel3_IRQHandler ；159
DCD DMA2_Channel4_5_IRQHandler ；160
AREA |.text|, CODE, READONLY ；161
Reset_Handler PROC ；162
EXPORT Reset_Handler ；163
IF DATA_IN_ExtSRAM == 1 ；164
LDR R0,= 0x00000114 ；165
LDR R1,= 0x40021014 ；166
STR R0,[R1] ；167
LDR R0,= 0x000001E0 ；168
LDR R1,= 0x40021018 ；169
STR R0,[R1] ；170
LDR R0,= 0x44BB44BB ；171
LDR R1,= 0x40011400 ；172
STR R0,[R1] ；173
LDR R0,= 0xBBBBBBBB ；174
LDR R1,= 0x40011404 ；175
STR R0,[R1] ；176
LDR R0,= 0xB44444BB ；177
LDR R1,= 0x40011800 ；178
STR R0,[R1] ；179
LDR R0,= 0xBBBBBBBB ；180
LDR R1,= 0x40011804 ；181
STR R0,[R1] ；182
LDR R0,= 0x44BBBBBB ；183
LDR R1,= 0x40011C00 ；184
STR R0,[R1] ；185
LDR R0,= 0xBBBB4444 ；186
LDR R1,= 0x40011C04 ；187
STR R0,[R1] ；188
LDR R0,= 0x44BBBBBB ；189
LDR R1,= 0x40012000 ；190
STR R0,[R1] ；191
LDR R0,= 0x44444B44 ；192
LDR R1,= 0x40012004 ；193
STR R0,[R1] ；194
LDR R0,= 0x00001011 ；195
LDR R1,= 0xA0000010 ；196
STR R0,[R1] ；197
LDR R0,= 0x00000200 ；198
LDR R1,= 0xA0000014 ；199
STR R0,[R1] ；200
ENDIF ；201
IMPORT __main ；202
LDR R0, =__main ；203
BX R0 ；204
ENDP ；205
ALIGN ；206
IF :DEF:__MICROLIB ；207
EXPORT __initial_sp ；208
EXPORT __heap_base ；209
EXPORT __heap_limit ；210
ELSE ；211
IMPORT __use_two_region_memory ；212
EXPORT __user_initial_stackheap ；213
__user_initial_stackheap ；214
LDR R0, = Heap_Mem ；215
LDR R1, = (Stack_Mem + Stack_Size) ；216
LDR R2, = (Heap_Mem + Heap_Size) ；217
LDR R3, = Stack_Mem ；218
BX LR ；219
ALIGN ；220
ENDIF ；221
END ；222
ENDIF ；223
END ；224
STM32啟動代碼一共224行，使用了匯編語言編寫。

以下是分析代碼：
第1行：定義是否使用外部SRAM，為1則使用，為0則表示不使用。此語行若用C語言表達則等價于：
#define DATA_IN_ExtSRAM 0
第2行：定義棧空間大小為0x00000400個字節，即1Kbyte。此語行亦等價于：
#define Stack_Size 0x00000400
第3行：偽指令AREA，表示
第4行：開辟一段大小為Stack_Size的內存空間作為棧。
第5行：標號__initial_sp，表示棧空間頂地址。
第6行：定義堆空間大小為0x00000400個字節，也為1Kbyte。
第7行：偽指令AREA，表示
第8行：標號__heap_base，表示堆空間起始地址。
第9行：開辟一段大小為Heap_Size的內存空間作為堆。
第10行：標號__heap_limit，表示堆空間結束地址。
第11行：告訴編譯器使用THUMB指令集。
第12行：告訴編譯器以8字節對齊。
第13—81行：IMPORT指令，指示后續符號是在外部文件定義的（類似C語言中的全局變量聲明），而下文可能會使用到這些符號。
第82行：定義只讀數據段，實際上是在CODE區（假設STM32從FLASH啟動，則此中斷向量表起始地址即為0x8000000）
第83行：將標號__Vectors聲明為全局標號，這樣外部文件就可以使用這個標號。
第84行：標號__Vectors，表示中斷向量表入口地址。
第85—160行：建立中斷向量表。
第161行：
第162行：復位中斷服務程序，PROC…ENDP結構表示程序的開始和結束。
第163行：聲明復位中斷向量Reset_Handler為全局屬性，這樣外部文件就可以調用此復位中斷服務。
第164行：IF…ENDIF為預編譯結構，判斷是否使用外部SRAM，在第1行中已定義為“不使用”。
第165—201行：此部分代碼的作用是設置FSMC總線以支持SRAM，因不使用外部SRAM因此此部分代碼不會被編譯。
第202行：聲明__main標號。
第203—204行：跳轉__main地址執行。
第207行：IF…ELSE…ENDIF結構，判斷是否使用DEF:__MICROLIB（此處為不使用）。
第208—210行：若使用DEF:__MICROLIB，則將__initial_sp，__heap_base，__heap_limit亦即棧頂地址，堆始末地址賦予全局屬性，使外部程序可以使用。
第212行：定義全局標號__use_two_region_memory。
第213行：聲明全局標號__user_initial_stackheap，這樣外程序也可調用此標號。
第214行：標號__user_initial_stackheap，表示用戶堆棧初始化程序入口。
第215—218行：分別保存棧頂指針和棧大小，堆始地址和堆大小至R0，R1，R2，R3寄存器。
第224行：程序完畢。
以上是對啟動代碼的完整解析

關于啟動代碼的相關解釋：
1、AREA指令：偽指令，用于定義代碼段或數據段，后跟屬性標號。其中比較重要的一個標號為“READONLY”或者“READWRITE”，其中“READONLY”表示該段為只讀屬性，聯系到STM32的內部存儲介質，可知具有只讀屬性的段保存于FLASH區，即0x8000000地址后。而“READONLY”表示該段為“可讀寫”屬性，可知“可讀寫”段保存于SRAM區，即0x2000000地址后。由此可以從第3、7行代碼知道，堆棧段位于SRAM空間。從第82行可知，中斷向量表放置與FLASH區，而這也是整片啟動代碼中最先被放進FLASH區的數據。因此可以得到一條重要的信息：0x8000000地址存放的是棧頂地址__initial_sp，0x8000004地址存放的是復位中斷向量Reset_Handler（STM32使用32位總線，因此存儲空間為4字節對齊）。
2、DCD指令：作用是開辟一段空間，其意義等價于C語言中的地址符“&”。因此從第84行開始建立的中斷向量表則類似于使用C語言定義了一個指針數組，其每一個成員都是一個函數指針，分別指向各個中斷服務函數。
3、標號：前文多處使用了“標號”一詞。標號主要用于表示一片內存空間的某個位置，等價于C語言中的“地址”概念。地址僅僅表示存儲空間的一個位置，從C語言的角度來看，變量的地址，數組的地址或是函數的入口地址在本質上并無區別。
4、第202行中的__main標號并不表示C程序中的main函數入口地址，因此第204行也并不是跳轉至main函數開始執行C程序。__main標號表示C/C++標準實時庫函數里的一個初始化子程序__main的入口地址。該程序的一個主要作用是初始化堆棧（對于程序清單一來說則是跳轉__user_initial_stackheap標號進行初始化堆棧的），并初始化映像文件，最后跳轉C程序中的main函數。這就解釋了為何所有的C程序必須有一個main函數作為程序的起點——因為這是由C/C++標準實時庫所規定的——并且不能更改，因為C/C++標準實時庫并不對外界開發源代碼。因此，實際上在用戶可見的前提下，程序在第204行后就跳轉至.c文件中的main函數，開始執行C程序了。
5.PROC 為子程序開始，ENDP 為子程序結束
6.對于main函數的理解
事實上，_main和main是兩個完全不同的函數！_main代碼是編譯器自動創建的，因此無法找到_main代碼。MDK文檔中有一句說明：it isautomatically craated by the linker when it sees a definition ofmain() .大體意思可以理解為：當編譯器發現定義了main函數，那么就會自動創建_main
_main 和main的關系
_main 主要做兩件事：其一，C所需的資源；其二，調用main函數。這就不難理解為什么在啟動代碼調用的是_main，最后卻能轉到main函數中去執行的原因了。

下面總結一下啟動過程：
首先對棧和堆的大小進行定義，并在代碼區的起始處建立中斷向量表，其第一個表項是棧頂地址，第二個表項是復位中斷服務入口地址。然后在復位中斷服務程序中跳轉??C/C++標準實時庫的__main函數，完成用戶堆棧等的初始化后，跳轉.c文件中的main函數開始執行C程序。假設STM32被設置為從內部FLASH啟動（這也是最常見的一種情況），中斷向量表起始地位為0x8000000，則棧頂地址存放于0x8000000處，而復位中斷服務入口地址存放于0x8000004處。當STM32遇到復位信號后，則從0x80000004處取出復位中斷服務入口地址，繼而執行復位中斷服務程序，然后跳轉__main函數，最后進入mian函數，來到C的世界！！

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Cortex_m3的启动过程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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