STM32详解1
一、在进入主题之前我们先了解一些必要的基础知识----stm32系列芯片的种类和型号:
startup_stm32f10x_cl.s 互联型的器件,STM32F105xx,STM32F107xxstartup_stm32f10x_hd.s 大容量的STM32F101xx,STM32F102xx,STM32F103xx
startup_stm32f10x_hd_vl.s 大容量的STM32F100xx
startup_stm32f10x_ld.s 小容量的STM32F101xx,STM32F102xx,STM32F103xx
startup_stm32f10x_ld_vl.s 小容量的STM32F100xx
startup_stm32f10x_md.s 中容量的STM32F101xx,STM32F102xx,STM32F103xx
startup_stm32f10x_md_vl.s 中容量的STM32F100xx (我项目中用的是此款芯片 stm32f100CB)
startup_stm32f10x_xl.s FLASH在512K到1024K字节的STM32F101xx,STM32F102xx,STM32F103xx
cl:互联型产品,stm32f105/107系列
vl:超值型产品,stm32f100系列
xl:超高密度产品,stm32f101/103系列
ld:低密度产品,FLASH小于64K
md:中等密度产品,FLASH=64 or 128
hd:高密度产品,FLASH大于128
二、在拿到ST公司官方的IAP 程序后 我们要思考几点:
1.ST 官方IAP是什么针对什么芯片型号的,我们要用的又是什么芯片型号;
2.我们要用官方IAP适合我们芯片的程序升级使用,要在原有的基础上做那些改变;
(我的资源里有官方IAP源码:http://download.csdn.net/detail/yx_l128125/6445811)
初略看了一下IAP源码后,现在我们可以回答一下上面的2个问题了:
1.官网刚下载的IAP针对的是stm32f103c8芯片的,所以他的启动代码文件选择的是 startup_stm32f10x_md.s,而我的芯片是stm32f100cb,所以我的启动代码文件选择的是 startup_stm32f10x_md_lv.s
2 .第二个问题就是今天我们要做详细分析才能回答的问题了;
(1).知道了IAP官方源码的芯片和我们要用芯片的差异,首先我们要在源码的基础上做芯片级的改动;
A.首先改变编译器keil的芯片型号上我们要改成我们的芯片类型---STM32F100CB;
B.在keil的options for targer 选项C/C++/PREPROMCESSOR symbols的Define栏里定义,把有关STM32F10X_MD的宏定义改成:STM32F10X_MD_VL
也可以在STM32F10X.H里用宏定义从上图我们看出几个关键部分:
1.内部flash 是从0x0800 0000开始 到0x0801 FFFF 结束, 0x0801FFFF-0x0800 0000= 0x20000 =128k 128也就是flash的大小;
2.SRAM的开始地址是 0x2000 0000 ;
我们要把我们的在线升级程序IAP放到FLASH里以0x0800 0000 开始的位置, 应用程序放APP放到以0x08003000开始的位置,中断向量表也放在0x0800 3000开始的位置;如图
第二句: JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (ApplicationAddress + 4); [ common.c文件第18行定义了: pFunction Jump_To_Application;]
ApplicationAddress + 4 即为0x0800 3004 ,里面放的是中断向量表的第二项“复位地址” JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (ApplicationAddress + 4); 之后此时JumpAddress
第三句: Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;
startup_stm32f10x_md_lv. 文件中别名 typedef void (*pFunction)(void); 这个看上去有点奇怪;正常第一个整型变量 typedef int a; 就是给整型定义一个别名 avoid (*pFunction)(void); 是声明一个函数指针,加上一个typedef 之后 pFunction只不过是类型 void (*)(void) 的一个别名;例如:
三、我们来简单看下启动文件中的启动代码,分析一下这更有利于我们对IAP的理解: (下面这篇文章写的非常
好,有木有!)
下文来自于:http://blog.sina.com.cn/s/blog_69bcf45201019djx.html
解析
STM32 的启动过程 解析STM32的启动过程
当前的嵌入式应用程序开发过程里,并且C语言成为了绝大部分场合的最佳选择。如此一来main函数似乎成为了理所当然的起点——因为C程序往往从main函数开始执行。但一个经常会被忽略的问题是:微控制器(单片机)上电后,是如何寻找到并执行main函数的呢?很显然微控制器无法从硬件上定位main函数的入口地址,因为使用C语言作为开发语言后,变量/函数的地址便由编译器在编译时自行分配,这样一来main函数的入口地址在微控制器的内部存储空间中不再是绝对不变的。相信读者都可以回答这个问题,答案也许大同小异,但肯定都有个关键词,叫“启动文件”,用英文单词来描述是“Bootloader”。
无论性能高下,结构简繁,价格贵贱,每一种微控制器(处理器)都必须有启动文件,启动文件的作用便是负责执行微控制器从“复位”到“开始执行main函数”中间这段时间(称为启动过程)所必须进行的工作。最为常见的51,AVR或MSP430等微控制器当然也有对应启动文件,但开发环境往往自动完整地提供了这个启动文件,不需要开发人员再行干预启动过程,只需要从main函数开始进行应用程序的设计即可。
话题转到STM32微控制器,无论是keil
uvision4还是IAR EWARM开发环境,ST公司都提供了现成的直接可用的启动文件,程序开发人员可以直接引用启动文件后直接进行C应用程序的开发。这样能大大减小开发人员从其它微控制器平台跳转至STM32平台,也降低了适应STM32微控制器的难度(对于上一代ARM的当家花旦ARM9,启动文件往往是第一道难啃却又无法逾越的坎)。相对于ARM上一代的主流ARM7/ARM9内核架构,新一代Cortex内核架构的启动方式有了比较大的变化。ARM7/ARM9内核的控制器在复位后,CPU会从存储空间的绝对地址0x000000取出第一条指令执行复位中断服务程序的方式启动,即固定了复位后的起始地址为0x000000(PC = 0x000000)同时中断向量表的位置并不是固定的。而Cortex-M3内核则正好相反,有3种情况:
1、通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于SRAM区,即起始地址为0x2000000,同时复位后PC指针位于0x2000000处;
2、通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于FLASH区,即起始地址为0x8000000,同时复位后PC指针位于0x8000000处;
3、通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于内置Bootloader区,本文不对这种情况做论述;
而Cortex-M3内核规定,起始地址必须存放堆顶指针,而第二个地址则必须存放复位中断入口向量地址,这样在Cortex-M3内核复位后,会自动从起始地址的下一个32位空间取出复位中断入口向量,跳转执行复位中断服务程序。对比ARM7/ARM9内核,Cortex-M3内核则是固定了中断向量表的位置而起始地址是可变化的。
有了上述准备只是后,下面以STM32的2.02固件库提供的启动文件“stm32f10x_vector.s”为模板,对STM32的启动过程做一个简要而全面的解析。
程序清单一:
;文件“stm32f10x_vector.s”,其中注释为行号
DATA_IN_ExtSRAM EQU 0;1
Stack_Size EQU 0x00000400;2
AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN = 3;3
Stack_Mem SPACE Stack_Size;4
__initial_sp;5
Heap_Size EQU 0x00000400;6
AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN = 3;7
__heap_base;8
Heap_Mem SPACE Heap_Size;9
__heap_limit;10
THUMB;11
PRESERVE8;12
IMPORT NMIException;13
IMPORT HardFaultException;14
IMPORT MemManageException;15
IMPORT BusFaultException;16
IMPORT UsageFaultException;17
IMPORT SVCHandler;18
IMPORT DebugMonitor;19
IMPORT PendSVC;20
IMPORT SysTickHandler;21
IMPORT WWDG_IRQHandler;22
IMPORT PVD_IRQHandler;23
IMPORT TAMPER_IRQHandler;24
IMPORT RTC_IRQHandler;25
IMPORT FLASH_IRQHandler;26
IMPORT RCC_IRQHandler;27
IMPORT EXTI0_IRQHandler;28
IMPORT EXTI1_IRQHandler;29
IMPORT EXTI2_IRQHandler;30
IMPORT EXTI3_IRQHandler;31
IMPORT EXTI4_IRQHandler;32
IMPORT DMA1_Channel1_IRQHandler;33
IMPORT DMA1_Channel2_IRQHandler;34
IMPORT DMA1_Channel3_IRQHandler;35
IMPORT DMA1_Channel4_IRQHandler;36
IMPORT DMA1_Channel5_IRQHandler;37
IMPORT DMA1_Channel6_IRQHandler;38
IMPORT DMA1_Channel7_IRQHandler;39
IMPORT ADC1_2_IRQHandler;40
IMPORT USB_HP_CAN_TX_IRQHandler;41
IMPORT USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler;42
IMPORT CAN_RX1_IRQHandler;43
IMPORT CAN_SCE_IRQHandler;44
IMPORT EXTI9_5_IRQHandler;45
IMPORT TIM1_BRK_IRQHandler;46
IMPORT TIM1_UP_IRQHandler;47
IMPORT TIM1_TRG_COM_IRQHandler;48
IMPORT TIM1_CC_IRQHandler;49
IMPORT TIM2_IRQHandler;50
IMPORT TIM3_IRQHandler;51
IMPORT TIM4_IRQHandler;52
IMPORT I2C1_EV_IRQHandler;53
IMPORT I2C1_ER_IRQHandler;54
IMPORT I2C2_EV_IRQHandler;55
IMPORT I2C2_ER_IRQHandler;56
IMPORT SPI1_IRQHandler;57
IMPORT SPI2_IRQHandler;58
IMPORT USART1_IRQHandler;59
IMPORT USART2_IRQHandler;60
IMPORT USART3_IRQHandler;61
IMPORT EXTI15_10_IRQHandler;62
IMPORT RTCAlarm_IRQHandler;63
IMPORT USBWakeUp_IRQHandler;64
IMPORT TIM8_BRK_IRQHandler;65
IMPORT TIM8_UP_IRQHandler;66
IMPORT TIM8_TRG_COM_IRQHandler;67
IMPORT TIM8_CC_IRQHandler;68
IMPORT ADC3_IRQHandler;69
IMPORT FSMC_IRQHandler;70
IMPORT SDIO_IRQHandler;71
IMPORT TIM5_IRQHandler;72
IMPORT SPI3_IRQHandler;73
IMPORT UART4_IRQHandler;74
IMPORT UART5_IRQHandler;75
IMPORT TIM6_IRQHandler;76
IMPORT TIM7_IRQHandler;77
IMPORT DMA2_Channel1_IRQHandler;78
IMPORT DMA2_Channel2_IRQHandler;79
IMPORT DMA2_Channel3_IRQHandler;80
IMPORT DMA2_Channel4_5_IRQHandler;81
AREA RESET, DATA, READONLY;82
EXPORT __Vectors;83
__Vectors;84
DCD __initial_sp;85
DCD Reset_Handler;86
DCD NMIException;87
DCD HardFaultException;88
DCD MemManageException;89
DCD BusFaultException;90
DCD UsageFaultException;91
DCD 0;92
DCD 0;93
DCD 0;94
DCD 0;95
DCD SVCHandler;96
DCD DebugMonitor;97
DCD 0;98
DCD PendSVC;99
DCD SysTickHandler;100
DCD WWDG_IRQHandler;101
DCD PVD_IRQHandler;102
DCD TAMPER_IRQHandler;103
DCD RTC_IRQHandler;104
DCD FLASH_IRQHandler;105
DCD RCC_IRQHandler;106
DCD EXTI0_IRQHandler;107
DCD EXTI1_IRQHandler;108
DCD EXTI2_IRQHandler;109
DCD EXTI3_IRQHandler;110
DCD EXTI4_IRQHandler;111
DCD DMA1_Channel1_IRQHandler;112
DCD DMA1_Channel2_IRQHandler;113
DCD DMA1_Channel3_IRQHandler;114
DCD DMA1_Channel4_IRQHandler;115
DCD DMA1_Channel5_IRQHandler;116
DCD DMA1_Channel6_IRQHandler;117
DCD DMA1_Channel7_IRQHandler;118
DCD ADC1_2_IRQHandler;119
DCD USB_HP_CAN_TX_IRQHandler;120
DCD USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler;121
DCD CAN_RX1_IRQHandler;122
DCD CAN_SCE_IRQHandler;123
DCD EXTI9_5_IRQHandler;124
DCD TIM1_BRK_IRQHandler;125
DCD TIM1_UP_IRQHandler;126
DCD TIM1_TRG_COM_IRQHandler;127
DCD TIM1_CC_IRQHandler;128
DCD TIM2_IRQHandler;129
DCD TIM3_IRQHandler;130
DCD TIM4_IRQHandler;131
DCD I2C1_EV_IRQHandler;132
DCD I2C1_ER_IRQHandler;133
DCD I2C2_EV_IRQHandler;134
DCD I2C2_ER_IRQHandler;135
DCD SPI1_IRQHandler;136
DCD SPI2_IRQHandler;137
DCD USART1_IRQHandler;138
DCD USART2_IRQHandler;139
DCD USART3_IRQHandler;140
DCD EXTI15_10_IRQHandler;141
DCD RTCAlarm_IRQHandler;142
DCD USBWakeUp_IRQHandler;143
DCD TIM8_BRK_IRQHandler;144
DCD TIM8_UP_IRQHandler;145
DCD TIM8_TRG_COM_IRQHandler;146
DCD TIM8_CC_IRQHandler;147
DCD ADC3_IRQHandler;148
DCD FSMC_IRQHandler;149
DCD SDIO_IRQHandler;150
DCD TIM5_IRQHandler;151
DCD SPI3_IRQHandler;152
DCD UART4_IRQHandler;153
DCD UART5_IRQHandler;154
DCD TIM6_IRQHandler;155
DCD TIM7_IRQHandler;156
DCD DMA2_Channel1_IRQHandler;157
DCD DMA2_Channel2_IRQHandler;158
DCD DMA2_Channel3_IRQHandler;159
DCD DMA2_Channel4_5_IRQHandler;160
AREA |.text|, CODE, READONLY;161
Reset_Handler PROC;162
EXPORT Reset_Handler;163
IF DATA_IN_ExtSRAM == 1;164
LDR R0,= 0x00000114;165
LDR R1,= 0x40021014;166
STR R0,[R1];167
LDR R0,= 0x000001E0;168
LDR R1,= 0x40021018;169
STR R0,[R1];170
LDR R0,= 0x44BB44BB;171
LDR R1,= 0x40011400;172
STR R0,[R1];173
LDR R0,= 0xBBBBBBBB;174
LDR R1,= 0x40011404;175
STR R0,[R1];176
LDR R0,= 0xB44444BB;177
LDR R1,= 0x40011800;178
STR R0,[R1];179
LDR R0,= 0xBBBBBBBB;180
LDR R1,= 0x40011804;181
STR R0,[R1];182
LDR R0,= 0x44BBBBBB;183
LDR R1,= 0x40011C00;184
STR R0,[R1];185
LDR R0,= 0xBBBB4444;186
LDR R1,= 0x40011C04;187
STR R0,[R1];188
LDR R0,= 0x44BBBBBB;189
LDR R1,= 0x40012000;190
STR R0,[R1];191
LDR R0,= 0x44444B44;192
LDR R1,= 0x40012004;193
STR R0,[R1];194
LDR R0,= 0x00001011;195
LDR R1,= 0xA0000010;196
STR R0,[R1];197
LDR R0,= 0x00000200;198
LDR R1,= 0xA0000014;199
STR R0,[R1];200
ENDIF;201
IMPORT __main;202
LDR R0, =__main;203
BX R0;204
ENDP;205
ALIGN;206
IF :DEF:__MICROLIB;207
EXPORT __initial_sp;208
EXPORT __heap_base;209
EXPORT __heap_limit;210
ELSE;211
IMPORT __use_two_region_memory;212
EXPORT __user_initial_stackheap;213
__user_initial_stackheap;214
LDR R0, = Heap_Mem;215
LDR R1, = (Stack_Mem + Stack_Size);216
LDR R2, = (Heap_Mem + Heap_Size);217
LDR R3, = Stack_Mem;218
BX LR;219
ALIGN;220
ENDIF;221
END;222
ENDIF;223
END;224
如程序清单一,STM32的启动代码一共224行,使用了汇编语言编写,这其中的主要原因下文将会给出交代。现在从第一行开始分析:
第1行:定义是否使用外部SRAM,为1则使用,为0则表示不使用。此语行若用C语言表达则等价于:
#define DATA_IN_ExtSRAM 0
第2行:定义栈空间大小为0x00000400个字节,即1Kbyte。此语行亦等价于:
#define Stack_Size 0x00000400
第3行:伪指令AREA,表示
第4行:开辟一段大小为Stack_Size的内存空间作为栈。
第5行:标号__initial_sp,表示栈空间顶地址。
第6行:定义堆空间大小为0x00000400个字节,也为1Kbyte。
第7行:伪指令AREA,表示
第8行:标号__heap_base,表示堆空间起始地址。
第9行:开辟一段大小为Heap_Size的内存空间作为堆。
第10行:标号__heap_limit,表示堆空间结束地址。
第11行:告诉编译器使用THUMB指令集。
第12行:告诉编译器以8字节对齐。
第13—81行:IMPORT指令,指示后续符号是在外部文件定义的(类似C语言中的全局变量声明),而下文可能会使用到这些符号。
第82行:定义只读数据段,实际上是在CODE区(假设STM32从FLASH启动,则此中断向量表起始地址即为0x8000000)
第83行:将标号__Vectors声明为全局标号,这样外部文件就可以使用这个标号。
第84行:标号__Vectors,表示中断向量表入口地址。
第85—160行:建立中断向量表。
第161行:
第162行:复位中断服务程序,PROC…ENDP结构表示程序的开始和结束。
第163行:声明复位中断向量Reset_Handler为全局属性,这样外部文件就可以调用此复位中断服务。
第164行:IF…ENDIF为预编译结构,判断是否使用外部SRAM,在第1行中已定义为“不使用”。
第165—201行:此部分代码的作用是设置FSMC总线以支持SRAM,因不使用外部SRAM因此此部分代码不会被编译。
第202行:声明__main标号。