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https://www.toutiao.com/article/7559438290646991411/?log_from=d097221f0494c_1760245851971 启动脚本是连接C语言程序和底层硬件世界的“桥梁”和“向导”，没有它，程序根本不知道如何在微控制器上“启动”和“运行”。它主要做了以下几件事情： 1：搭建了C程序的运行环境 。 (堆栈、SystemInit、__main) 2： 定义了程序的入口和中断响应机制 。 (中断向量表) 3： 为链接器提供了组织内存布局的起点。(RESET段) 启动脚本用汇编代码写成(需要用汇编器处理)，与C程序又紧密关联。官方的两本参考书是《mdk_armasm_user_guide》、《mdk_libraries_user_guide》，以下内容参考上述工具书和AI助手，以STM32L051单片机启动脚本为例，加以理解整理而成，如有错误烦请指正。 mdk_armasm_user_guide 》、《 mdk_libraries_user_guide 》，只要你安装了Keil IDE环境就能找到，Keil->菜单栏->Help->uVision Help/Open books Window，可以看到一系列工具书，  打开今日头条查看图片详情 以下内容参考上述工具书和AI助手，以STM32L051单片机启动脚本为例，加以理解整理而成，如有错误烦请指正。 汇编语言以分号(;)作为注释符，所以启动脚本开头大量的行都是注释行，其中的 Description 部分给出了一些有用的信息，提及初始化SP(堆栈指针寄存器)、PC(程序计数寄存器)、中断向量表及中断服务程序、C库函数__main(它最终调用main函数)。  打开今日头条查看图片详情 这几行定义和分配栈(Stack)空间,为C程序运行准备最基本的环境。  打开今日头条查看图片详情 在内存中分配一块512(0x200)字节、8字节对齐的、可读写的内存区域，专门用作程序的堆 (HEAP) 空间，并定义了两个关键符号__heap_base和__heap_limit来标识堆的边界，为C库的动态内存管理函数(如malloc、free)提供可用的内存池，HEAP、__heap_base、__heap_limit是约定俗成的名字。 C库的初始化代码有三种方式可以用来初始化堆栈： 1：使用标签__initial_sp、__heap_base、__heap_limit。 2：在分散加载文件(.sct)中定义ARM_LIB_STACKHEAP，ARM_LIB_STACK，或ARM_LIB_HEAP域。 3： 实现__user_setup_stackheap函数或__user_initial_stackheap函数。  打开今日头条查看图片详情 有的单片机开发包会注释掉启动脚本里面关于堆栈的代码(包括后文的 __user_initial_stackheap 相关部分)，在分散加载文件 (.sct)中定义 ARM_LIB_STACK、 ARM_LIB_HEAP。  打开今日头条查看图片详情 PRESERVE8指令码告诉汇编器“确保当前文件接下来的代码保持8字节栈对齐”。 THUMB指令码告诉汇编器：“当前文件后面的所有代码都应该被汇编为Thumb指令”，Cortex-M系列处理器只支持Thumb指令集，它们无法执行ARM指令。  打开今日头条查看图片详情 定义名称为RESET的只读数据段(虽然向量表本身是只读的，但它里面存放的是指向可执行代码的地址)。 EXPORT指令码导出符号(声明为全局符号)，使得链接器能够访问它们，这里导出了__Vectors(向量表的起始地址)、__Vectors_End(向量表的结束地址)、__Vectors_Size(向量表的总大小)三个符号(标签)。 DCD指令码用于“分配一个或多个32位的字(Word)”，它的参数要么是一个数值要么是一个 PC-relative 表达式( 使用程序计数器(PC)的当前值作为基准，通过加减偏移量来计算目标地址，这种表达式常用于跳转指令和子程序调用等场景，能够灵活指定指令执行的目标位置 )，__Vectors标签标志着向量表的开始，__initial_sp为之前定义的主堆栈指针(MSP)的值，芯片复位后要做的第一件事就是从地址0x00000000处取出这个值，并将其加载到主堆栈指针(MSP)寄存器中， 为什么中断向量表稳坐bin文件内容的“头把交椅” ，没有这一步，系统就没有可用的栈。 之后DCD后面都跟着一个函数名(如NMI_Handler)，这个函数名就是对应中断的服务程序的入口地址，DCD后面跟0，表示这个中断源在当前的芯片上不存在或不启用，如果该中断发生，会导致硬件错误(HardFault)。ARM Cortex-M内核提供了16个系统异常编号0-15，最多240个外部中断(由芯片厂家(如ST)决定使用多少个)。  打开今日头条查看图片详情  打开今日头条查看图片详情 PROC(与FUNCTION是同义词)指令码标记一个函数的开始，和后面的ENDP成对出现，定义了Reset_Handler函数的范围。 [WEAK]表示“弱定义”，意思是“如果其他地方(比如库文件或用户文件)也定义了一个同名的Reset_Handler函数，那么那个定义将优先，这个弱定义会被忽略” 。 IMPORT指令码告诉汇编器其后的标签(__main、SystemInit)不在本文件中定义，它们是在其他地方(别的.c或.s文件)定义的，请链接器稍后去解析它们。 SystemInit通常是一个由芯片厂商提供的C函数，用于初始化MCU的时钟系统(如设置PLL，提高主频)、配置Flash加速器、配置中断向量表偏移寄存器等。__main是C库的一部分，它由ARM编译器提供，负责完成C运行时环境的最终设置，然后调用你的main函数。 LDR R0, =SystemInit：将SystemInit函数的地址加载到寄存器R0中。BLX R0：“带链接的跳转并切换指令集”，作用是跳转到SystemInit函数并执行它，'B'(Branch)：跳转，'L'(Link)：将下一条指令的地址(返回地址)保存到LR寄存器(Link Register, R14)中，这样函数执行完后能知道返回哪里，X(eXchange)：根据目标地址，如果需要则切换指令集状态(对于 Cortex-M，始终是Thumb状态)。 LDR R0, =__main：将C库函数__main的地址加载到寄存器R0中。BX R0：“跳转并切换指令集”，这里没有'L'(Link)，因为这是一个单向跳转，我们不需要返回到启动代码，__main函数将负责一切，最终会调用main函数，如果main函数返回，它可能会进入一个无限循环。  打开今日头条查看图片详情 这一系列标签(如WWDG_IRQHandler)实际上都是指向同一个地址，即它们下面的第一条指令(B .)，这意味着，所有这些被弱定义的中断处理程序，如果没有被用户重写，最终都会落入同一个默认的处理逻辑。 B .：“跳转到当前地址”，也就是无限循环，B指令码，即跳转，.表示“当前地址”。 ALIGN：告诉汇编器确保接下来的代码按字(4字节)对齐，以满足处理器的对齐要求。  打开今日头条查看图片详情 IF :DEF:__MICROLIB：条件编译指令，检查是否定义了__MICROLIB这个宏。在Keil MDK中，你可以选择使用两种C库：标准C库，功能完整，但体积较大，微库(MicroLib)，专为嵌入式系统优化的精简C库，体积小但功能较少，当使用微库时(if条件成立)，链接器可以直接使用已经定义好的符号值(__initial_sp、__heap_base、__heap_limit)来设置堆栈，不需要调用初始化函数。如果使用标准C库(else分支)，IMPORT __use_two_region_memory：告诉汇编器，符号__use_two_region_memory 是在其他地方定义的，这个符号表示使用双区域内存模型(栈和堆是分开的独立内存区域)。EXPORT __user_initial_stackheap：导出__user_initial_stackheap函数，标准C库在初始化时会自动调用这个函数来获取堆栈的配置信息。__user_initial_stackheap负责为标准C库提供堆栈的布局信息，该函数通过寄存器返回4个关键内存地址：LDR R0, = Heap_Mem：R0 = 堆的起始地址(Heap_Mem)，C库的malloc、free等函数将使用这片区域，LDR R1, =(Stack_Mem + Stack_Size)：R1 = 栈的结束地址(也就是初始栈指针值__initial_sp)，因为栈是向下生长的，所以结束地址就是栈顶，LDR R2, = (Heap_Mem + Heap_Size)：R2 = 堆的结束地址，定义了堆空间的上限，LDR R3, = Stack_Mem：R3 = 栈的起始地址(栈底)，栈是从高地址向低地址生长的，所以这是栈的最低地址，BX LR：函数返回，将控制权交回C库初始化代码。ENDIF：结束最开始的IF :DEF:__MICROLIB条件编译块。END：汇编文件结束指令，告诉汇编器后面没有更多代码了。 《mdk_libraries_user_guide》 -> 1.8.1 Initialization of the execution environment and execution of the application，详细说明__main的执行过程。 《 mdk_armasm_user_guide 》 -> 2.7 ARM registers，ARM处理器提供的寄存器。 《 mdk_armasm_user_guide 》 -> 22.10 Predeclared core register names，寄存器的别名。 《 mdk_armasm_user_guide 》 -> 1.3 How the assembler works，详细说明汇编器两遍扫描的工作方式。 https://www.toutiao.com/article/7559438290646991411/?log_from=d097221f0494c_1760245851971 |
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