C++代码脚本实现STM32启动

STM32系列微控制器广泛应用于嵌入式系统开发，其启动过程对于理解系统如何从上电复位到执行用户代码至关重要。本文将详细介绍如何使用C++编写STM32的启动脚本，并以STM32F103为例进行说明。

一、启动过程概述

STM32微控制器的启动过程始于复位操作。当处理器复位后，它会从存储器的特定位置读取启动向量，这些向量决定了系统的初始堆栈指针和复位处理程序的地址。对于Cortex-M3和Cortex-M4内核的STM32微控制器，这一机制尤其关键。

复位向量表：复位后，Cortex-M处理器从存储器地址0x00000000开始读取前两个32位字。第一个字是主堆栈指针（MSP）的初始值，第二个字是复位向量，即复位处理程序的起始地址。

堆栈指针设置：堆栈指针通常指向SRAM的末尾，因为Cortex-M3和Cortex-M4的堆栈操作是基于完全降序堆栈（即堆栈指针在存储之前递减）。

二、启动脚本的C++实现

以下是如何用C++编写STM32F103的启动脚本的详细步骤和代码示例。

定义SRAM和堆栈地址

cpp

#define SRAM_START 0x20000000U

#define SRAM_SIZE (20U * 1024U)  // 20KB

#define SRAM_END ((SRAM_START) + (SRAM_SIZE))

#define STACK_START SRAM_END

初始化中断向量表

启动代码的第一个任务是在地址0x00000000处初始化中断向量表。这个表包含了各种中断处理程序的地址。

cpp

uint32_t vectors[] __attribute__((section(".isr_vector"))) = {

   STACK_START,

   (uint32_t)Reset_Handler,

   (uint32_t)NMI_Handler,

   (uint32_t)HardFault_Handler,

   (uint32_t)MemManage_Handler,

   (uint32_t)BusFault_Handler,

   (uint32_t)UsageFault_Handler,

   0,  // 保留

   // 其他中断处理程序地址...

};

这段代码指示编译器将vectors数组放置在.isr_vector节中，并通过链接器脚本将其放置在Flash存储器的开始处。

链接器脚本

链接器脚本用于定义各个内存区域的布局。以下是一个简单的链接器脚本示例，用于STM32F103。

ld

ENTRY(Reset_Handler)

MEMORY {

   FLASH(rx) : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 64K

   SRAM(rwx) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 20K

}

SECTIONS {

   .isr_vector : {

       *(.isr_vector)

       . = ALIGN(4);

   } > FLASH

   .text : {

       *(.text)

       *(.text.*)

       *(.init)

       *(.fini)

       // 其他代码段...

   } > FLASH

   // 其他内存段...

}

复位处理程序

复位处理程序（Reset_Handler）是系统启动后首先执行的函数。它负责初始化堆栈、复制.data段数据到SRAM、清零.bss段，并最终调用main函数。

cpp

extern "C" void Reset_Handler(void) {

   // 将.data段从Flash复制到SRAM

   uint8_t *pSramData = (uint8_t *)&_sdata;

   uint8_t *pFlashData = (uint8_t *)&_la_data;

   uint32_t data_size = (uint32_t)&_edata - (uint32_t)&_sdata;

   for (uint32_t i = 0; i < data_size; i++) {

       *pSramData++ = *pFlashData++;

   }

   // 在SRAM中将.bss段初始化为零

   uint32_t bss_size = (uint32_t)&_ebss - (uint32_t)&_sbss;

   uint8_t *pBssData = (uint8_t *)&_sbss;

   for (uint32_t i = 0; i < bss_size; i++) {

       *pBssData++ = 0;

   }

   // 调用main函数

   main();

}

主函数

主函数是用户程序的入口点。在这里，你可以初始化外设、配置GPIO、启动任务等。

cpp

int main(void) {

   // 初始化GPIO

   GPIO::enable_PortC();

   GPIO::setMode(GPIOC, GPIO::PIN_13, GPIO::OUTPUT_2MHZ);

   GPIO::setConfig(GPIOC, GPIO::PIN_13, GPIO::OUTPUT_PUSH_PULL);

   // 在无限循环中闪烁LED

   while (1) {

       GPIO::toggle(GPIOC, GPIO::PIN_13);

       ms_delay(1000U);

   }

}

三、总结

通过本文的介绍，我们详细了解了如何使用C++编写STM32F103的启动脚本。这个过程包括定义SRAM和堆栈地址、初始化中断向量表、编写链接器脚本、实现复位处理程序以及编写主函数。希望这些内容能帮助你更好地理解STM32的启动过程，并为你的嵌入式系统开发提供有价值的参考。