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Cortex-M3 .s文啟動文件分析

作者:佚名   來源:本站原創(chuàng)   點擊數(shù):  更新時間:2014年08月16日   【字體:

1. 基本概念(CMSIS): Cortex Micro-controller Software Interface Standard,微控制器軟件接口標準。

2. CMSIS標準的文件結構:
a) core_cm.c (stdint.h)
b) system_.c (core_cm, system_)
c) startup_.s
其中core_cm.c以及core_cm中為內核設訪問層,其中定義了定義了內核中得外設幾丁質以及一些內核的訪問及控制函數(shù)。
startup_.s文件是系統(tǒng)的啟動文件,其包括堆和棧的初始化配置、中斷向量表的配置以及將程序引導到main()函數(shù)等功能。
system_和system_.c文件則是由ARM公司提供模版,各芯片制造商根據(jù)自己芯片的特點來編寫的。
3. 注解startup_.s文件
此文件主要完成三項工作:堆棧以及堆的初始化、定位中斷向量表、調用Reset Handler
a) 堆棧以及堆的初始化
; Stack Configuration
;   Stack Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8>
;
Stack_Size         EQU      0x00000200
                      AREA     STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3  
//指明8字節(jié)對齊(ALIGN=3)

Stack_Mem SPACE    Stack_Size
__initial_sp       //此標號有一層隱含的意思那就是在M3中堆棧是滿遞減堆棧,
//因為它指定了堆棧指針位于堆棧的高地址(在//Stack_Mem之后)
 
 
; Heap Configuration
;    Heap Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8>
;
 
Heap_Size        EQU      0x00000000
                AREA     HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
__heap_base
Heap_Mem        SPACE Heap_Size
__heap_limit
以上堆和棧的具體地址可以在工程編譯后產生的*.map文件中看到。
b) 定位中斷向量表
PRESERVE8   //PRESERVE8指定了以下的代碼位8字節(jié)對齊
THUMB //THUMB指定了接下來的代碼為THUMB指令集
; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset
                AREA    RESET, DATA, READONLY   //此語句聲明RESET數(shù)據(jù)段
                EXPORT  __Vectors
//導出向量表標號,EXPORT作用類似于C語言中的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) 調用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
注釋:引導程序進入__main(此__main是C_Library中的函數(shù),非main())
 
d) 堆棧以及堆的初始化行為
; 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是怎么調用startup.s文件的?
startup.s大部分內容不是被C調用的,而是在C程序之前運行的。m3上電之后會先從0地址處讀取MSP,然后從0x4地址處讀取復位向量,接著跳轉到復位異常服務程序Reset_Handler(這些是m3內核自動做的,不需要編程)。如果你用MDK的話,在工程設置Debug下的run to main()上的勾去掉,然后進入調試,你會發(fā)現(xiàn)你運行的第一句就是Reset_Handler的第一句。
Reset_Handler就是在startup.s中定義的,它一般會對系統(tǒng)初始化,然后進入main函數(shù)。
向量表也是在startup.s中定義的,至于為什么程序編譯之后向量表一定在0地址處,是因為向量表的前面會有類似AREA    RESET, CODE, READONLY的聲明。在MDK生成的分散加載文件中,RESET被設置在flash的0地址處,這樣就規(guī)定了向量表的地址。
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