MCU启动文件小解一下

本文主要是介绍MCU启动文件小解一下，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

GD32启动文件主要做了以下工作：
初始化SP=_initial_sp , PC=Reset_Handler指针，设置堆栈大小，初始化中断向量表，调用SystemInit，_main，最终调用到main函数。

启动文件的一些指令

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
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，这里放到一起为了方便。
SPACE	分配内存空间
PRESERVE8	当前文件堆栈需要按照 8 字节对齐
THUMB	表示后面指令兼容 THUMB 指令。在 ARM 以前的指令集中有 16 位的THUMBM 指令，现在 Cortex-M 系列使用的都是 THUMB-2 指令集，THUMB-2 是 32 位的，兼容 16 位和 32 位的指令，是 THUMB 的超级版。
EXPORT	声明一个标号具有全局属性，可被外部的文件使用
DCD	以字节为单位分配内存，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会出错。要注意的是，这个不是 ARM 的指令，是编译器的，这里放到一起为了方便。
IMPORT	声明标号来自外部文件，跟 C 语言中的 extern 关键字类似
LDR	从存储器中加载字到一个存储器中
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
B	跳转到一个标号
IF,ELSE,ENDIF	汇编条件分支语句，跟 C 语言的类似
END	到达文件的末尾，文件结束

主要是一些arm指令，ARM指令还能够从keil的IDE ->help 里找到

.s启动文件分析

栈空间分配

EQU：宏定义的伪指令，给数字常量取一个符号名，类似与 C 中的 define。定义栈大小为 0x00000400 字节，即 1024B（1KB），常量的符号是 Stack_Size。
AREA： 汇编一个新的代码段或者数据段。段名为 STACK，段名可以任意命名；
NOINIT 表示不初始化； READWRITE 表示可读可写；ALIGN=3，表示按照 2^3 对齐，
即 8 字节对齐。
SPACE 分配内存指令，分配大小为 Stack_Size 字节连续的存储单元给栈空间。
__initial_sp 紧挨着 SPACE 放置，表示栈的结束地址，栈是从高往低生长，所以结束地址就是栈顶地址。
通过map文件查看栈的initial_sp可以看到恰好栈由栈顶高地址到低地址是0x400

堆空间管理

开辟堆的大小
为 0x00000000（0 字节），段名为 HEAP，不初始化，可读可写，8 字节对齐。__heap_base表示堆的起始地址，__heap_limit 表示堆的结束地址。堆和栈的生长方向相反的，堆是由低向高生长，而栈是从高往低生长。
这里我这只为0，因为我用了freertos里heap的方式进行内存管理，就不用系统默认的堆了，因为malloc缺点比较多，容易造成较大的内存碎片。

堆可以用于动态内存分配，比如通过malloc()、calloc()和 realloc()等函数
malloc() 函数在堆上分配参数size字节大小的内存，并返回指向新分配内存起始位置处的指针，其所分配的内存未经初始化。
calloc() 函数用于给一组相同对象分配内存。参数mumitems指定分配对象的数量，size指定每个对象的大小与malloc()不同，calloc()会将已分配的内存初始化为0。
realloc() 函数用来调整（通常是增加）一块内存的大小

PRESERVE8：指示编译器按照 8 字节对齐。
THUMB：指示编译器之后的指令为 THUMB 指令。

中断向量表定义

定义一个数据段，名字为 RESET, READONLY 表示只读。EXPORT 表示声明一个标号
具有全局属性，可被外部的文件使用。这里是声明了__Vectors、__Vectors_End 和__Vectors_Size 三个标号具有全局性，可被外部的文件使用。
当内核响应了一个发生的异常后，对应的异常服务例程(ESR)就会执行。为了决定 ESR的入口地址， 内核使用了向量表查表机制。向量表其实是一个 WORD（32 位整数）数组。
每个下标对应一种异常，该下标元素的值则是该 ESR 的入口地址。
在复位后，该寄存器的值为 0。因此，在地址 0 （即 FLASH 地址 0） 处必须包含一张向量表，用于初始时的异常分配。
当然，我们如果说有bootloader的话，我们的起始地址将不会在0，这时候就需要通过 NVIC 中的一个重定位寄存器来指出向量表的地址。

举个例子，如果发生了异常 SVCall，则 NVIC 会计算出偏移移量是 11x4=0x2C，然后从那里取出服务例程的入口地址并跳入。要注意的是这里有个另类：地址 0x0000 0000 并不是什么入口地址，而是给出了复位后 MSP 的初值。
灰色部分是系统内核中断，后面就是用户的中断。

堆空间定义

接下来是定义只读代码段，定义一个段命为.text，只读的代码段，在 CODE 区。

Reset_Handler复位程序

PROC、ENDP 一对伪指令作为程序的起始和结束。
通过EXPORT 和 week 来声明其全局属性，同时将其声明为弱函数，外部可以定义覆盖。
IMPORT 表示SystemInit和__main来自外部文件。
LDR表示将Systeminit和_main存储到寄存器R0中。
BLX 表示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，还要把跳转前的下条指令地址保存到 LR。
BX 表示跳转到由寄存器/标号给出的地址，不用返回。这里表示切换到__main地址，最终调用 main 函数，不返回，进入 C 的世界。

HardFault_Handler

若定义了HardFault_Handler,则执行我们自己的HardFault_Handler,若没有定义，则运行B . 这条汇编，进行原地跳转。
其他的中断也是如下。

_main文件分析

当看到__main 函数时，估计有不少人认为这个是 main 函数的别名或是编译之后的名字，
否则在启动代码中再也无法找到和 main 相关的字眼了。可事实是，_main 和 main 是两个完全不同的函数。_main 代码是编译器自动创建的，因此无法找到_main 代码。MDK 文档中有一句说明：it is automatically craated by the linker when it sees a definition of main() 。大体意
思可以理解为：当编译器发现定义了 main 函数，那么就会自动创建_main。
程序经过汇编启动代码，执行到__main()后，可以看出有两个大的函数：
__scatterload()：负责把 RW/RO 输出段从装载域地址复制到运行域地址，并完成了 ZI运行域的初始化工作。
1._scatterload_null：判断r10和r11是否相等，不相等就跳到_scatterload_copy
2._scatterload_copy 复制好之后，在会到_scatterload_null判断是否相等，相等后进入__scatterload_zeroinit
3.__scatterload_zeroinit：对ZI段进行清零，最后跳回__scatterload
然后跳转到__rt_entry()

__rt_entry() :负责初始化堆栈，完成库函数的初始化，最后自动跳转向 main()函数。
先调用 __user_setup_stackheap 函数，然后调用__user_libspace进行一些微库的初始化，最后到__user_setup_stackheap初始化堆栈，调用__rt _entry_main最后回到main。

用户堆栈初始化

ALIGN 表示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。
首先判断是否定义了__MICROLIB。关于__MICROLIB 这个宏定义，我们是在 KEIL里面配置。

如果定义__MICROLIB，声明__initial_sp、__heap_base 和__heap_limit
这三个标号具有全局属性，可被外部的文件使用。__initial_sp 表示栈顶地址，__heap_base表示堆起始地址，__heap_limit 表示堆结束地址。
没有定义__MICROLIB，实际的情况就是我们没有定义__MICROLIB，所以使用默认的 C 库运行。堆栈的初始化由 C 库函数__main 来完成。
IMPORT 声明__use_two_region_memory 标号来自外部文件。
EXPORT 声明__user_initial_stackheap 具有全局属性，可被外部的文件使用。
标号__user_initial_stackheap，表示用户堆栈初始化程序入口。
接下来进行堆栈空间初始化，堆是从低到高生长，栈是从高到低生长，是两个互相独立的数据段，并且不能交叉使用。
保存堆起始地址。
保存栈大小。
保存堆大小。
保存栈顶指针。
跳转到 LR 标号给出的地址，不用返回。
END 表示到达文件的末尾，文件结束。

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