這一節,我們來看一下MCU(STM32F767IGTX)上電啟動后執行的代碼,也就是常說的啟動代碼。上一節里我們已經講過了CubeIDE工程的啟動代碼在Core/Startup文件夾下,是一個匯編源文件。
不是所有的啟動代碼都是匯編寫的,NXP就是用C寫的啟動代碼。可見C語言真是上得了廳堂(能編寫大型軟件,比如操作系統、編譯器),下得了廚房(直接跟硬件打交道也不在話下),在嵌入式領域那可是統治地位。
1. 編譯參數與全局變量
先把代碼放到下邊再分析。
.syntax unified
.cpu cortex-m7
.fpu softvfp
.thumb
.global g_pfnVectors
.global Default_Handler
/* start address for the initialization values of the .data section.
defined in linker script */
.word _sidata
/* start address for the .data section. defined in linker script */
.word _sdata
/* end address for the .data section. defined in linker script */
.word _edata
/* start address for the .bss section. defined in linker script */
.word _sbss
/* end address for the .bss section. defined in linker script */
.word _ebss
/* stack used for SystemInit_ExtMemCtl; always internal RAM used */
前4行是編譯參數,告訴編譯器編譯對象、參數,編譯器才好工作。
第6和第7行定義了兩個全局變量,下面的代碼里會用到。
接下來申明了5個外部變量,在鏈接文件中定義的,每個變量占有1個字,存儲的是一個地址,具體的含義代碼里已經有說明了,作用是在啟動時把data段從FLASH拷貝到RAM中,bss段清零。
2. 系統入口Reset_Handler
/**
* @brief This is the code that gets called when the processor first
* starts execution following a reset event. Only the absolutely
* necessary set is performed, after which the application
* supplied main() routine is called.
* @param None
* @retval : None
*/
.section .text.Reset_Handler
.weak Reset_Handler
.type Reset_Handler, %function
Reset_Handler:
ldr sp, =_estack /* set stack pointer */
/* Copy the data segment initializers from flash to SRAM */
ldr r0, =_sdata
ldr r1, =_edata
ldr r2, =_sidata
movs r3, #0
b LoopCopyDataInit
CopyDataInit:
ldr r4, [r2, r3]
str r4, [r0, r3]
adds r3, r3, #4
LoopCopyDataInit:
adds r4, r0, r3
cmp r4, r1
bcc CopyDataInit
/* Zero fill the bss segment. */
ldr r2, =_sbss
ldr r4, =_ebss
movs r3, #0
b LoopFillZerobss
FillZerobss:
str r3, [r2]
adds r2, r2, #4
LoopFillZerobss:
cmp r2, r4
bcc FillZerobss
/* Call the clock system initialization function.*/
bl SystemInit
/* Call static constructors */
bl __libc_init_array
/* Call the application's entry point.*/
bl main
bx lr
.size Reset_Handler, .-Reset_Handler
系統上電后,默認會從FLASH的起始地址取指令執行,這個地方存放的是棧頂地址和中斷向量表,第一個中斷向量就是Reset_Handler,也即上電后會首先執行Reset_Handler
這個函數,Reset_Handler
是系統的入口(Entry Point)。
這段代碼的第10,11,12行指明了Reset_Handler
這個函數在代碼段,且是弱函數,用戶可以改寫。
第13行是Reset_Handler函數的起始,14行Reset_Handler
函數的第一條指令就是取棧頂地址送到SP中。
第17到31行是把data段從FLASH拷貝到RAM中,其中_sidata
是data段在FLASH中的起始地址,_sdata
是data段在RAM中的起始地址,_edata
是data段在RAM中的結束地址。具體是如何復制的大家自己去看這段匯編代碼,匯編指令不清楚的可以去找F7的編程手冊(Programming Manual)。
第39行到45行是把bss段清零。代碼也靠大家自己去解讀。
第48行調用SystemInit
函數,這個函數在system_stm32f7xx.c
中,主要作用是設置FPU,根據需要設置中斷向量表的起始地址。
第50行調用__libc_init_array
函數,這個函數是GCC提供的,其作用是初始化C庫。
第52行調用main
函數,終于到了我們熟悉的地方了,用戶代碼的入口。
后邊的指令是執行不到的,因為main
函數中有個無限循環。
分析到這里,大家就明白了,系統啟動后不是直接執行main
函數的,執行main
函數之前還有一些工作要做。所以,認為main
函數是系統入口的觀點是不對的。
3. 意料外中斷的處理函數Default_Handler
/**
* @brief This is the code that gets called when the processor receives an
* unexpected interrupt. This simply enters an infinite loop, preserving
* the system state for examination by a debugger.
* @param None
* @retval None
*/
.section .text.Default_Handler,"ax",%progbits
Default_Handler:
Infinite_Loop:
b Infinite_Loop
.size Default_Handler, .-Default_Handler
接下來又定義了一個函數——Default_Handler
,這個函數里只有一個無限循環。主要作用是當遇到意料外的中斷時,都會調用Default_Handler
來處理。什么是意料外的中斷呢?當用戶程序里沒有定義某一個中斷的中斷服務程序,但是某種情況下這個中斷又產生了,這個時候就要靠Default_Handler
來處理了。這在調試的時候有用,進入Default_Handler
后,產生中斷的原因,進入Default_Handler
前運行的代碼等情況都被保存下來,可以提取查看,解決BUG。
4. 其余代碼
接下來的代碼就不放上來了。其實也不是代碼,是中斷向量和中斷服務函數的定義。這里的中斷向量的名稱和順序與F767的系統異常/中斷一一對應。
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