STM32 單片機啟動流程

剛接觸ARM的cortex-m系列單片機時，被告知一切都從main() 函數開始，要將程序寫在main()函數中。而仿真時也貌似是從main() 函數開始的，以STM32F103為例。

后來了解到全局變量是在main()函數之前初始化的。MDK默認情況下勾選下面選項，跳過了啟動的匯編部分代碼，直接進入了main() 函數.

實際起始位置

在cortex-m系列中，中斷向量表存放在 Flash 開始部分，Flash中第一個字存放棧頂指針，第二個字存放復位中斷服務函數入口地址，其他中斷服務函數入口地址依次存放在Flash中。

MCU上電后，會將Flash中的第一個字加載到R13 MSP寄存器中，第二個字加載到R15 PC寄存器中。

從上圖可以看出ARM規定了M3，M4內核要從地址0x0000 0000讀取中斷向量表，而STM32設置Flash地址到0x0800 0000怎么辦？

STM32將地址0x0800 0000開始的內容重映射到首地址0x0000 0000中，這樣就解決了從0x0000 0000讀取中斷向量表的問題。
下圖可以看出STM32F105實際讀出的0x0000 0000和0x0800 0000內容一樣

R13：棧頂指針寄存器SP

SP寄存器有兩個，MSP或者PSP，PSP是為了RTOS特意設置的，如果使用RTOS，則在RTOS的任務中就是使用的PSP，在中斷服務函數中則使用MSP。如果不使用RTOS，則默認一直使用MSP。

在MCU中，RAM只是負責暫存數據，真正的運算是在寄存器中完成的，例如要對兩個變量進行加法運算，就需要將兩個變量的值從RAM中取出存入寄存器中，然后操作寄存器進行計算，最后將計算結果存入RAM中。因此常說的在進入子函數或者中斷服務函數時需要保存現場，其實也就是保存寄存器中的值，將寄存器值PUSH在棧中。

SP寄存器指向棧頂地址，因此隨著PUSH和POP，SP寄存器會跟著自動變化。

MSP寄存器存放棧頂指針，棧中存放局部變量、函數參數以及進入子函數、中斷服務函數前寄存器的值，當從子函數或者中斷服務函數中跳出時，會從棧中POP寄存器值，也就是恢復現場，確保程序可以正常執行。平時盡量不讓使用遞歸就是為了防止多次調用自身，多次保存現場導致棧溢出。

入棧和出棧操作由編譯器自動生成代碼，但是入棧時默認只會將R0-R3入棧，如果中斷服務函數過于復雜，則編譯器也會將R4-R11入棧，這也就是為什么中斷服務函數盡量簡短的原因之一。

R15：程序計數寄存器PC

PC寄存器指向當前的程序地址。如果修改它的值，就能改變程序的執行流（很多高級技巧就在這里面）

上電時將中斷向量表中的第二個字加載到PC寄存器中，也就是讓程序跳轉到復位中斷服務函數中。


不過復位中斷服務函數是一個匯編函數。

復位中斷服務函數中調用了SystemInit()函數，該函數主要作用是設置中斷向量表的偏移地址。也就是說中斷向量表位置是可變的，當使用BOOT后，就需要在APP修改該偏移地址。

接著復位中斷服務函數跳轉到__main()函數中，__main()和我們平時說的main()函數是有區別的。

RAM掉電會丟失數據，在上電后，RAM中的數據是不確定的，在運行main()函數之前需要將RAM中的數據初始化，也就是下圖左邊到右邊的過程，將flash中的RW數據加載到RAM中，并將RAM中的ZI段數據進行初始化操作。MDK中__main()函數幫我們自動完成了這個操作，也就是所謂的準備C語言環境，C語言環境準備好之后會跳到 main() 函數。

最后，其實還少說了一個，在上電后會根據boot0，boot1 的狀態確定自舉空間的位置，如果從系統存儲器自舉（系統bootLoad，出廠時，官方固化在單片機中的一段代碼，用戶無法修改的。在STM32中，常用的串口下載，DFU就是系統bootLoad中的功能），系統bootLoad執行完畢后才是我們上面說的哪些，文章中的圖大部分來自《Cortex-M3 權威指南》

總結

以上是生活随笔為你收集整理的STM32 单片机启动流程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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