首页 > 资源中心 > FAQ 一、文档背景
分析以STM321x系列为例的启动文件解析，了解相关的代码原理和启动文件的配置内容。对MDK的售前和售后培训有一定的积累帮助，以及客户对相关汇编语言的咨询，同时JNH官网可以更加深入了解到功能更复杂的CPU启动文件。
二、 启动文件简介
启动文件由汇编编写，是系统上电复位后第一个执行的程序。主要做了以下工作：
1. 初始化堆栈指针SP（__initial_sp）
2. 初始化PC指针（Reset_Handler）
3. 初始化中断向量表（__Vectors）
4. 配置系统时钟（SystemInit）
5. 调用C库函数_main初始化用户堆栈，从而最终调用main函数去到C的代码世界。
三、查找ARM汇编指令
在MDK内可以搜索到ARM的汇编指令，以EQU为例，检索步骤如下：
打开MDK软件界面，点击“Help”->“Uvision Help“后进入”ARM Development Tools“界面进入搜索界面，输入检索名称，选中”只搜索标题“后回车搜索。
图3-1
下面列出了启动文件中使用到的ARM汇编指令，该列表的指令全部从ARM Development Tools这个帮助文档里面检索而来。其中编译器相关的指令WEAK和ALIGN为了方便也放在同一个表格内。
表 2‑1 启动文件使用的ARM汇编指令汇总
| 指令名称 | 作用 |
| EQU | 给数字常量取一个符号名，相当于C语言中的define |
| AREA | 汇编一个新的代码段或者数据段 |
| SPACE | 分配内存空间 |
| PRESERVE8 | 当前文件堆栈需按照8字节对齐 |
| EXPORT | 声明一个标号具有全局属性，可被外部的文件使用 |
| DCD | 以字为单位分配内存，要求4字节对齐，并要求初始化这些内存 |
| PROC | 定义子程序，与ENDP成对使用，表示子程序结束 |
| WEAK | 弱定义，如果外部文件声明了一个标号，则优先使用外部文件定义的标号， 如果外部文件没有定义也不出错。要注意的是：这个不是ARM的指令，是编译器的，这里放在一起只是为了方便。 |
| IMPORT | 声明标号来自外部文件，跟C语言中的EXTERN关键字类似 |
| B | 跳转到一个标号 |
| ALIGN | 编译器对指令或者数据的存放地址进行对齐，一般需要跟一个立即数，缺省表示4字节对齐 要注意的是：这个不是ARM的指令，是编译器的，这里放在一起只是为了方便。 |
| END | 到达文件的末尾，文件结束 |
| IF,ELSE,ENDIF | 汇编条件分支语句，跟C语言的if else类似 |
注意：经测试MDK5.36及以前版本搜索出来标题为”Assember User Guide：“
表 2‑1 启动文件使用的ARM汇编指令汇总
图3-2
四、启动文件代码解析
1. 注释说明
图4-1
该启动代码适用的芯片系列、代码版本、日期、版权所有者等相关信息。
2. Stack栈
图4-2
EQU：给数字常量取一个符号名，相当于C语言中的define。
本例中使用EQU命名 Stack_Size为0x00000400。
AREA：汇编一个新的代码段或者数据段。
STACK:命名为（HEAP）栈，
NOINIT：不进行初始化
READWRITE：可读可写
ALIGN=3 ：8（2^3）字节对齐，为8字节对齐。
SPACE：用于分配一定大小的内存空间，单位为字节。
本例中使用SPACE分配 Stack_Mem大小为 Stack_Size的内存空间，即为0x00000400（1024个字节）(1K)
标号__initial_sp紧挨着SPACE语句放置，表示栈的结束地址，即栈顶地址（栈的增长方向是从高地址到低地址）
注：
栈存储函数的形参、以及函数里定义的局部变量，所以在本例中函数的局部变量、数组这些不能超过1K(含嵌套的函数)，否则程序就会崩溃进入hardfaul.
除去这些局部变量以外，还有一些实时操作系统的现场保护、返回地址都是存储在栈里面。
3. Heap堆
图4-3
EQU：给数字常量取一个符号名，相当于C语言中的define。
本例中使用EQU命名 Heap_Size为0x00000200。
AREA：汇编一个新的代码段或者数据段。
HEAP:命名为（HEAP）栈，
NOINIT：不进行初始化
READWRITE：可读可写
ALIGN=3 ：8（2^3）字节对齐，为8字节对齐。
SPACE：用于分配一定大小的内存空间，单位为字节。
本例中使用SPACE分配 Heap_Mem大小为 Heap_Size的内存空间，即为0x00000200（512个字节）
标号_heap_limit紧挨着SPACE语句放置，表示堆的结束地址（堆的增长方向是从低地址到高地址）
注：
堆主要用来动态内存的分配，意味着如果你用malloc()函数，那么最大分配的内存不能大于512字节，否则程序会崩溃。
PRESERVE8：指定当前文件的堆栈按照8字节对齐。
THUMB：THUMB指令指示汇编程序使用UAL语法将后续指令解释为T32指令。
4. 向量表
图4-4-1
AREA：汇编一个新的代码段或者数据段。
RESET:命名为RESET（复位），
DATA：包含数据，而不是指令。默认为READWRITE
READONLY：只可读不可写
EXPORT：声明一个标号可被外部的文件使用，使标号具有全局属性。
本例中：声明 __Vectors、__Vectors_End和__Vectors_Size这三个标号具有全局属性，可供外部的文件调用。
图4-4-2
DCD：分配一个或者多个以字为单位的内存，以四字节对齐，并要求初始化这些内存。在向量表中，DCD分配了一堆内存，并且以ESR的入口地址初始化它们。
__initial_sp：栈顶地址 0x0000 0000
Reset_Handler：复位程序 0x0000 0004
NMI_Handler：不可屏蔽中断，RCC时钟安全程序连接到NMI向量0x0000 0008
HardFault_Handler： 所有类型的错误 0x0000 000C
MemManage_Handler：存储器管理 0x0000 0010
BusFault_Handler：预取指失败，存储器访问失败 0x0000 0014
UsageFault_Handler：未定义的指令或非法状态 0x0000 0018
0：保留函数当前状态，0x0000 001C - 0x0000 002B
SVC_Handler：通过SWI指令的系统服务调用 0x0000 002C
DebugMon_Handler ：调试监控器 0x0000 0030
0：0：保留函数当前状态 0x0000 0030 - 0x0000 0034
PendSV_Handler ：可挂起的系统服务 :0x0000 0034
SysTick_Handler:系统嘀嗒定时器：0x0000 0038
外部中断：
WWDG_IRQHandler ：窗口定时器中断 0x0000 0040
PVD_IRQHandler：连到EXTI的电源电压检测(PVD)中断 0x0000 0044
TAMPER_IRQHandler：侵入检测中断 0x0000 0048
RTC_IRQHandler：实时时钟(RTC)全局中断 0x0000 004C
FLASH_IRQHandler：闪存全局中断 0x0000 0050
RCC_IRQHandler：复位和时钟控制(RCC)中断 0x0000 0054
根据芯片手册，在起始文件内进行地址的设置。
__Vectors为向量表起始地址，__Vectors_End 为向量表结束地址，两者标号的差值即可算出向量表大小。
向量表从FLASH的0地址开始放置，以4个字节为一个单位，地址0存放的是栈顶地址，0X04存放的是复位程序的地址，以此类推。从代码上看，向量表中存放的都是中断服务函数的函数名，可JNH官网知道C语言中的函数名就是一个地址。
5. 复位程序
图4-5
AREA：定义一个名称为.text的代码段，可读。
复位子程序是系统上电后第一个执行的程序，调用SystemInit函数初始化系统时钟，然后调用C库函数_mian，最终调用main函数去到C的世界。
WEAK：表示弱定义，如果外部文件优先定义了该标号则首先引用该标号，如果外部文件没有声明也不会出错。这里表示复位子程序可以由用户在其他文件重新实现，这里并不是唯一的。
IMPORT：表示该标号来自外部文件，跟C语言中的EXTERN关键字类似。这里表示SystemInit和__main这两个函数均来自外部的文件。
SystemInit()是一个标准的库函数，在system_stm32f103xe.c这个库文件中定义。主要作用是配置系统时钟，这里调用这个函数之后，单片机的系统时钟被配置为72M。
| 指令名称 | 作用 |
| LDR | 从存储器中加载字到一个寄存器中 |
| BL | 跳转到由寄存器/标号给出的地址，并把跳转前的下条指令地址保存到LR |
| BLX | 跳转到由寄存器给出的地址，并根据寄存器的LSE确定处理器的状态，还要把跳转前的下一条指令地址保存到LR |
| BX | 跳转到由寄存器/标号给出的地址，不用返回__main是一个标准的C库函数，主要作用是初始化用户堆栈，并在函数的最后调用main函数去到C的世界。这就是为什么JNH官网写的程序都有一个main函数的原因。 |
6. 中断服务程序
在启动文件里面已经帮JNH官网写好所有中断的中断服务函数，跟JNH官网平时写的中断服务函数不一样的就是这些函数都是空的，真正的中断复服务程序需要JNH官网在外部的C文件里面重新实现，这里只是提前占了一个位置而已。
如果JNH官网在使用某个外设的时候，开启了某个中断，但是又忘记编写配套的中断服务程序或者函数名写错，那当中断来临时，程序就会跳转到启动文件预先写好的空的中断服务程序中，并且在这个空函数中无限循环，即程序就死在这
里。
图4-6
例如：NMI_Handler
PROC/ENDP：定义子程序，PROC与ENDP成对使用，表示子程序结束
EXPORT：声明一个标号具有全局属性，可被外部的文件使用
B：跳转到一个标号。这里跳转到一个‘.’，即表示无限循环。
7. 用户堆栈初始化
ALIGN：对指令或者数据存放的地址进行对齐，后面会跟一个立即数。缺省表示4字节对齐。
图4-7-1
首先判断是否定义了__MICROLIB，如果定义了这个宏则赋予标号__initial_sp（栈顶地址）、 __heap_base（堆起始地址）、__heap_limit（堆结束地址）全局属性， 可供外部文件调用。有关这个宏JNH官网在KEIL里面配置，具体见下图。然后堆栈的初始化就由C库函数_main来完成。
图4-7-2
如果没有定义__MICROLIB，则插入标号__use_two_region_memory，这个函数需要用户自己实现，具体要实现成什么样， 可在KEIL的帮助文档里面查询到。
图4-7-3
然后声明标号__user_initial_stackheap具有全局属性，可供外部文件调用，并实现这个标号的内容。
IF,ELSE,ENDIF ：汇编的条件分支语句，跟C语言的if ,else类似
END ：程序结束。
五、讨论分析
1. 如何快速修改启动文件的值？
在编辑界面将”Text Editor“选择为”Configuration Wizard“，在编辑器中打开文件。大多数启动文件都包含对配置向导提供类似 GUI 的控件来设置值。在下方”Value“内修改相关数据即可。
图5-1
六、总结
无论是何种MCU 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，它是如何找到并执行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可以理解的汇编语言，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。
本文对较为简易的STM32F1x系列的启动文件进行分析，对内部的汇编语言进行剖析，进行逐行分析和说明注释。
