RT-1052学习笔记（2）-Cortex-M内核启动文件_main分析

这篇文章梳理了RT1052的启动过程

从Reset_Handler直至main

• 问题：分析RT1052启动流程的时候，卡在分散加载文件在启动的时候到底是怎么调用的。结果把问题点盯在启动文件的_main函数中。
• 可能自己比较菜吧，死活找不到这函数的定义。没办法，分析试着分析一下map文件。起码map文件中有一些链接信息

    __Vectors_End                            0x60002400   Data           0  startup_mimxrt1052.o(RESET)__main                                   0x60002401   Thumb Code     0  entry.o(.ARM.Collect$$$$00000000)_main_stk                                0x60002401   Thumb Code     0  entry4.o(.ARM.Collect$$$$00000003)_main_scatterload                        0x60002405   Thumb Code     0  entry5.o(.ARM.Collect$$$$00000004)__main_after_scatterload                 0x60002409   Thumb Code     0  entry5.o(.ARM.Collect$$$$00000004)_main_clock                              0x60002409   Thumb Code     0  entry7b.o(.ARM.Collect$$$$00000008)_main_cpp_init                           0x60002409   Thumb Code     0  entry8b.o(.ARM.Collect$$$$0000000A)_main_init                               0x60002409   Thumb Code     0  entry9a.o(.ARM.Collect$$$$0000000B)__rt_final_cpp                           0x60002411   Thumb Code     0  entry10a.o(.ARM.Collect$$$$0000000D)__rt_final_exit                          0x60002411   Thumb Code     0  entry11a.o(.ARM.Collect$$$$0000000F)Reset_Handler                            0x60002415   Thumb Code    24  startup_mimxrt1052.o(.text)

• 然后，向量表结束到中断向量函数弱定义代码之间就是_main的代码链接信息了。
• 但是！entry.o(.ARM.Collect$$$$00000000)这是什么鬼？
• ARM.Collect？按字面意思猜测猜测：会不会是自动生成的东西？
• 那到底是编译生成的还是链接生成的？
• 先从_main功能入手一下下。
• _main函数网上的说法是准备C运行环境，然后跳转到真正的main函数中执行代码
• 既然是准备C运行环境，初始化RW段总是需要吧？RW段的运行时域写在分散加载文件中，那东西是在链接的时候才会用到。所以，上面那一堆entry*.o文件应该是在链接程序的时候调用的了
• 找一下MDK的帮助文档，找到一段话。文档在C:\Keil_v5\ARM\Hlp\DUI0377G_02_mdk_armlink_user_guide.pdf
• 大意就是说链接程序时加入--startup=_main选项，MDK在链接程序的时候看到就会自动创建_main。
• 然后知道了_main是怎么生成的了。现在单步跟踪一下MDK到底生成了什么样的_main。
• 再次分析：看到所有的entryxx.o都是__main函数调用的子函数所在的文件，各子函数分别负责不同的功能。不是所有函数都会被编译进去，不需要的函数会被去掉。比如本程序中只保留_main_scatterload函数用作RW段的重定位

    __Vectors_End                            0x60002400   Data           0  startup_mimxrt1052.o(RESET)__main                                   0x60002401   Thumb Code     0  entry.o(.ARM.Collect$$$$00000000)_main_stk                                0x60002401   Thumb Code     0  entry4.o(.ARM.Collect$$$$00000003)_main_scatterload                        0x60002405   Thumb Code     0  entry5.o(.ARM.Collect$$$$00000004)__main_after_scatterload                 0x60002409   Thumb Code     0  entry5.o(.ARM.Collect$$$$00000004)_main_clock                              0x60002409   Thumb Code     0  entry7b.o(.ARM.Collect$$$$00000008)_main_cpp_init                           0x60002409   Thumb Code     0  entry8b.o(.ARM.Collect$$$$0000000A)_main_init                               0x60002409   Thumb Code     0  entry9a.o(.ARM.Collect$$$$0000000B)__rt_final_cpp                           0x60002411   Thumb Code     0  entry10a.o(.ARM.Collect$$$$0000000D)__rt_final_exit                          0x60002411   Thumb Code     0  entry11a.o(.ARM.Collect$$$$0000000F)Reset_Handler                            0x60002415   Thumb Code    24  startup_mimxrt1052.o(.text)

 _main入口：

直接就进入了_main_scatterload函数，_main_stk被跳过不执行了。

_main_scatterload函数

1. 首先就是加载0x60005068到r4
2. 再就是加载0x60005088到r5

这两个数据是干嘛的？看map文件，这部分存放的就是程序链接的时候存放在flash的RW段数据。这段汇编的作用就是初始化RW段和ZI段数据。

    Region$$Table$$Base                      0x60005068   Number         0  anon$$obj.o(Region$$Table)Region$$Table$$Limit                     0x60005088   Number         0  anon$$obj.o(Region$$Table)

搞定之后就真的跳转到熟悉的main函数了

其实在链接的时候还有很多和函数生成，不过在现在没有被用到就不在分析。道理都一样，以后就大致跟着流程走一遍就可以捋清了

重新梳理一遍启动文件执行流程

• 放上代码

Reset_Handler   PROCEXPORT  Reset_Handler             [WEAK]IMPORT  SystemInitIMPORT  __mainCPSID   I               ; Mask interruptsLDR     R0, =0xE000ED08	;0xE000ED08 VTOR RW -b Vector Table Offset Register,摘自CM7参考手册;告诉CM7当异常发生时去哪里找异常向量入口（异常向量入口重定向）LDR     R1, =__Vectors	;异常向量首地址;__Vectors指向的数据为-> DCD     |Image$$ARM_LIB_STACK$$ZI$$Limit|;即从分散加载文件中连接计算出来的栈顶地址STR     R1, [R0]		;将r1寄存器的值传送到地址值为r0的（存储器）内存LDR     R2, [R1]		;将存储器地址为R1的字数据读入寄存器R2。MSR     MSP, R2			;设置栈顶LDR     R0, =SystemInit	BLX     R0				;跳转SystemInit函数CPSIE   i               ; Unmask interruptsLDR     R0, =__mainBX      R0ENDP

• 上电系统进入boot ROM，经过初始化，判断启动设置后进入Reset_Handler 
• 屏蔽中断
• 设置CM7异常向量表入口
• 设置栈顶
• 跳转SystemInit：初始化浮点运算单元，关闭看门狗，关闭Systick时钟，设置ICACHE，DCACHE

这个函数想再分析一波，想一下，程序执行到这里的时候并没有初始化什么C语言的准备环境，比如RW段初始化，ZI段初始化。仅仅是初始化了栈顶。为什么这个函数可以正常运行？

答：是位置无关码，这个函数并没有定义什么已经初始化的变量，没有调用全局变量，没有静态变量。所有操作都是设置寄存器。所以这个函数并不依赖RW+ZI段。所以这个函数可以正常运行。

怎么利用SystemInit函数？

答：可以在这个函数中加入初始化外扩的SDRAM，然后把需要放在SDRAM的段通过分散加载文件进行配置。等_main函数执行的时候就可以实现RW+ZI段的初始化了

• 跳转_main：具体动作上面分析了
• 进入真正main函数