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STM32的启动过程 — startup_xxxx.s文件解析（MDK和GCC双环境）

2022-08-06 11:50:00 【InfoQ】

一、什么是启动文件

无论是是何种MCU，从简单的51，MSP430，到ARM9，ARM11，A7 都必须有启动文件，因为对于嵌入式开发，绝大部分情况都是使用C语言，而C语言一般都是从main 函数开始，但是对于MCU来说，他是如何找到并执行main函数的，就需要用到“启动文件”，就是各种 startup_xxxx.s 文件。启动文件是使用机器认识的汇编语言，经过一些必要的配置，最终能够调用 main 函数，使得用户程序能够在 MCU上正常运行起来的必备文件。

二、STM32的启动方式

我在另一篇博文中有介绍过STM32 的启动方式 :参考博文：

STM32的内存管理相关（内存架构，内存管理，map文件分析)

Cortex-M3 内核规定，起始地址必须存放栈顶指针，而第二个地址则必须存放复位中断入口向量地址，这样在 Cortex-M3 内核复位后，会自动从

起始地址的下一个 32 位空间

取出复位中断入口向量，跳转执行复位中断服务程序。Cortex-M3 内核固定了中断向量表的位置, 但是起始地址是可变化的。

三、启动文件分析（MDK环境）

这篇文章我们通过分析STM32 的startup_xxxx.s 文件，来了解STM32 的启动过程，

注意，本文以 MDK环境下的 startup_stm32xxxx.s为模板讲解，不同编译器下的启动文件不同。

但是所做的工作都是一样的：

设置堆栈指针 SP = _initial_sp

设置PC指针 = Reset_Handler

配置系统时钟

配置外部 SRAM 用于程序变量等数据存储（可选）

调用C库的 _main 函数，最终调用main函数

3.1 开辟栈空间和堆空间

代码的开始，就是开辟栈空间，用于局部变量，函数调用，函数参数等。

上图一些说明（截图忘了把行号带上= =！凑合看，后面带上）：

EQU
是伪指令。伪指令的意思是指这个 “指令” 并不会生产二进制程序代码，也不会引起变量空间分配。

ARER
后面的关键字表示这个段的属性：STACK ：表示这个段的名字，可以任意命名。NOINIT：表示此数据段不需要填入初始数据。READWRITE：表示此段可读可写。ALIGN=3：表示首地址按照2的3次方对齐，所以栈空间是8字节对齐的

SPACE 给 STACK 段分配 Stack_Size 的空间。

__initial_sp只是一个
标号
，标号主要用于表示一片内存空间的某个位置，等价于C语言中的“地址”概念。地址仅仅表示存储空间的位置。此处的 __initial_sp 紧接着 SPACE 语句放置，表示了栈顶地址。

接下来是开辟堆空间，主要用于动态内存分配，使用malloc，calloc等函数分配的变量空间是在堆上的。

这段的理解和上面分配栈空间类似。堆的大小为 0x200。

堆和栈的属性都是 READWRITE 可读写，可读写段保存于 SRAM区，即地址0x2000 0000 地址后。

3.2 中断向量表部分

下面要准备建立中断向量表：

上图中的 AREA 定义了一段名为 RESET 的 READONLY 只读数据段，只读属性保存在 Flash 区（如果STM32从Flash启动，则此中断向量表的地址为0x0800 0000）

最后 EXPORT 指令，是使得标号可以被外部文件调用对应的有个 IMPORT 指令，指示后续符号是在外部文件定义的，外部文件的函数供汇编文件调用

标号__Vectors，表示中断向量表入口地址标号 __Vectors_End，表示中断向量表的结束地址标号__Vectors_Size，表示中断向量表的大号

开始建立中断向量表：

中间中断向量省略。。。。。。。

DCD指令
：作用是开辟一段空间，其意义等价于 C 语言中的地址符 “&” 。中断向量表的建立类似于使用C语言定义了一个指针数组，其每一个成员都是一个函数指针，分别指向各个中断服务函数。

3.3 Reset_Handler 系统启动

系统上电或者复位后首先执行的代码就是复位中断服务函数 Reset_Handler：

图中的 Reset_Handler 中断服务函数使用了WEAK申明，说明我们在外部可以自定义 Reset_Handler 函数

PROC、ENDP
这一对伪指令把程序分为若干个过程，是程序结构更加清晰

_main
标号表示 C/C++标准实时库函数里的一个初始化子程序 _main的入口地址。该程序的一个主要作用是初始化堆栈（跳转_user_initial_stackheap标号进行初始化堆栈），并初始化映像文件，最后跳转到C程序中的main函数。这也正解释了为什么所有的C程序必须有一个main函数作为程序的起点，因为这是由C/C++标准实时库所规定的。