Cortex-M3 .s启动文件分析

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kelly 发布于:周四, 08/18/2016 - 15:57 ,关键词:

1、基本概念(CMSIS):

Cortex Micro-controller Software Interface Standard,微控制器软件接口标准。

2、CMSIS标准的文件结构:

a) core_cm.c (stdint.h)

b) system_.c (core_cm, system_)

c) startup_.s

其中core_cm.c以及core_cm中为内核外设访问层,其中定义了内核中的外设以及一些内核的访问及控制函数。
startup_.s文件是系统的启动文件,其包括堆和栈的初始化配置、中断向量表的配置以及将程序引导到main()函数等功能。

system_和system_.c文件则是由ARM公司提供模版,各芯片制造商根据自己芯片的特点来编写的。

3、注解startup_.s文件

此文件主要完成三项工作:堆栈以及堆的初始化、定位中断向量表、调用Reset Handler

a) 堆栈以及堆的初始化

; Stack Configuration
; Stack Size (in Bytes)
;
Stack_Size EQU 0x00000200
AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
;指明8字节对齐(ALIGN=3)

Stack_Mem SPACE Stack_Size
__initial_sp ;此标号有一层隐含的意思那,就是在M3中堆栈是满递减堆栈,
;因为它指定了堆栈指针位于堆栈的高地址(在//Stack_Mem之后)

; Heap Configuration
; Heap Size (in Bytes)
;

Heap_Size EQU 0x00000000
AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
__heap_base
Heap_Mem SPACE Heap_Size
__heap_limit

以上堆和栈的具体地址可以在工程编译后产生的*.map文件中看到。

b) 定位中断向量表

PRESERVE8 ;PRESERVE8指定了以下的代码位8字节对齐
THUMB ;THUMB指定了接下来的代码为THUMB指令集

; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset
AREA RESET, DATA, READONLY ;此语句声明RESET数据段
EXPORT __Vectors ;导出向量表标号,EXPORT作用类似于C语言中的extern
__Vectors
DCD __initial_sp ; Top of Stack
DCD Reset_Handler ; Reset Handler
DCD NMI_Handler ; NMI Handler
DCD HardFault_Handler ; Hard Fault Handler
DCD MemManage_Handler ; MPU Fault Handler
DCD BusFault_Handler ; Bus Fault Handler
DCD UsageFault_Handler ; Usage Fault Handler
DCD 0 ; Reserved
DCD 0 ; Reserved
DCD 0 ; Reserved
DCD 0 ; Reserved
DCD SVC_Handler ; SVCall Handler
DCD DebugMon_Handler ; Debug Monitor Handler
DCD 0 ; Reserved
DCD PendSV_Handler ; PendSV Handler
DCD SysTick_Handler ; SysTick Handler
; External Interrupts
DCD WDT_IRQHandler ; 16: Watchdog Timer
DCD TIMER0_IRQHandler ; 17: Timer0
DCD TIMER1_IRQHandler ; 18: Timer1
DCD TIMER2_IRQHandler ; 19: Timer2
DCD TIMER3_IRQHandler ; 20: Timer3
DCD UART0_IRQHandler ; 21: UART0
;(……省略)

c) 调用Reset Handler

; Reset Handler

Reset_Handler
PROC
EXPORT Reset_Handler [WEAK]
IMPORT SystemInit
IMPORT __main
LDR R0, =SystemInit
BLX R0
LDR R0, =__main
BX R0
ENDP

注释:引导程序进入__main(此__main是C_Library中的函数,非main())

d) 堆栈以及堆的初始化行为

; User Initial Stack & Heap
IF :DEF:__MICROLIB
EXPORT __initial_sp
EXPORT __heap_base
EXPORT __heap_limit
ELSE
IMPORT __use_two_region_memory
EXPORT __user_initial_stackheap
__user_initial_stackheap
LDR R0, = Heap_Mem
LDR R1, = (Stack_Mem + Stack_Size)
LDR R2, = (Heap_Mem + Heap_Size)
LDR R3, = Stack_Mem
BX LR

e) ARM m3 C是怎么调用startup.s文件的?

startup.s大部分内容不是被C调用的,而是在C程序之前运行的。m3上电之后会先从0地址处读取MSP,然后从0x4地址处读取复位向量,接着跳转到复位异常服务程序Reset_Handler(这些是m3内核自动做的,不需要编程)。如果你用MDK的话,在工程设置Debug下的run to main()上的勾去掉,然后进入调试,你会发现你运行的第一句就是Reset_Handler的第一句。
  
Reset_Handler就是在startup.s中定义的,它一般会对系统初始化,然后进入main函数。
  
向量表也是在startup.s中定义的,至于为什么程序编译之后向量表一定在0地址处,是因为向量表的前面会有类似AREA RESET, CODE, READONLY的声明。在MDK生成的分散加载文件中,RESET被设置在flash的0地址处,这样就规定了向量表的地址。

文章来源 : 博客园

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