MCU（STM32F767IGTX）上电启动后执行的代码分析

这一节，我们来看一下MCU（STM32F767IGTX）上电启动后执行的代码，也就是常说的启动代码。上一节里我们已经讲过了CubeIDE工程的启动代码在Core/Startup文件夹下，是一个汇编源文件。

不是所有的启动代码都是汇编写的，NXP就是用C写的启动代码。可见C语言真是上得了厅堂（能编写大型软件，比如操作系统、编译器），下得了厨房（直接跟硬件打交道也不在话下），在嵌入式领域那可是统治地位。

1. 编译参数与全局变量

先把代码放到下边再分析。

.syntax unified
  .cpu cortex-m7
  .fpu softvfp
  .thumb


.global  g_pfnVectors
.global  Default_Handler


/* start address for the initialization values of the .data section. 
defined in linker script */
.word  _sidata
/* start address for the .data section. defined in linker script */  
.word  _sdata
/* end address for the .data section. defined in linker script */
.word  _edata
/* start address for the .bss section. defined in linker script */
.word  _sbss
/* end address for the .bss section. defined in linker script */
.word  _ebss
/* stack used for SystemInit_ExtMemCtl; always internal RAM used */

前4行是编译参数，告诉编译器编译对象、参数，编译器才好工作。

第6和第7行定义了两个全局变量，下面的代码里会用到。

接下来申明了5个外部变量，在链接文件中定义的，每个变量占有1个字，存储的是一个地址，具体的含义代码里已经有说明了，作用是在启动时把data段从FLASH拷贝到RAM中，bss段清零。

2. 系统入口Reset_Handler

/**
 * @brief  This is the code that gets called when the processor first
 *          starts execution following a reset event. Only the absolutely
 *          necessary set is performed, after which the application
 *          supplied main() routine is called. 
 * @param  None
 * @retval : None
*/


    .section  .text.Reset_Handler
  .weak  Reset_Handler
  .type  Reset_Handler, %function
Reset_Handler:  
  ldr   sp, =_estack      /* set stack pointer */


/* Copy the data segment initializers from flash to SRAM */  
  ldr r0, =_sdata
  ldr r1, =_edata
  ldr r2, =_sidata
  movs r3, #0
  b LoopCopyDataInit


CopyDataInit:
  ldr r4, [r2, r3]
  str r4, [r0, r3]
  adds r3, r3, #4


LoopCopyDataInit:
  adds r4, r0, r3
  cmp r4, r1
  bcc CopyDataInit


/* Zero fill the bss segment. */
  ldr r2, =_sbss
  ldr r4, =_ebss
  movs r3, #0
  b LoopFillZerobss


FillZerobss:
  str  r3, [r2]
  adds r2, r2, #4


LoopFillZerobss:
  cmp r2, r4
  bcc FillZerobss


/* Call the clock system initialization function.*/
  bl  SystemInit   
/* Call static constructors */
    bl __libc_init_array
/* Call the application's entry point.*/
  bl  main
  bx  lr    
.size  Reset_Handler, .-Reset_Handler

系统上电后，默认会从FLASH的起始地址取指令执行，这个地方存放的是栈顶地址和中断向量表，第一个中断向量就是Reset_Handler，也即上电后会首先执行Reset_Handler这个函数，Reset_Handler是系统的入口（Entry Point）。

这段代码的第10，11，12行指明了Reset_Handler这个函数在代码段，且是弱函数，用户可以改写。

第13行是Reset_Handler函数的起始，14行Reset_Handler函数的第一条指令就是取栈顶地址送到SP中。

第17到31行是把data段从FLASH拷贝到RAM中，其中_sidata是data段在FLASH中的起始地址，_sdata是data段在RAM中的起始地址，_edata是data段在RAM中的结束地址。具体是如何复制的大家自己去看这段汇编代码，汇编指令不清楚的可以去找F7的编程手册（Programming Manual）。

第39行到45行是把bss段清零。代码也靠大家自己去解读。

第48行调用SystemInit函数，这个函数在system_stm32f7xx.c中，主要作用是设置FPU，根据需要设置中断向量表的起始地址。

第50行调用__libc_init_array函数，这个函数是GCC提供的，其作用是初始化C库。

第52行调用main函数，终于到了我们熟悉的地方了，用户代码的入口。

后边的指令是执行不到的，因为main函数中有个无限循环。

分析到这里，大家就明白了，系统启动后不是直接执行main函数的，执行main函数之前还有一些工作要做。所以，认为main函数是系统入口的观点是不对的。

3. 意料外中断的处理函数Default_Handler

/**
 * @brief  This is the code that gets called when the processor receives an 
 *         unexpected interrupt.  This simply enters an infinite loop, preserving
 *         the system state for examination by a debugger.
 * @param  None     
 * @retval None       
*/
    .section  .text.Default_Handler,"ax",%progbits
Default_Handler:
Infinite_Loop:
  b  Infinite_Loop
  .size  Default_Handler, .-Default_Handler

接下来又定义了一个函数——Default_Handler，这个函数里只有一个无限循环。主要作用是当遇到意料外的中断时，都会调用Default_Handler来处理。什么是意料外的中断呢？当用户程序里没有定义某一个中断的中断服务程序，但是某种情况下这个中断又产生了，这个时候就要靠Default_Handler来处理了。这在调试的时候有用，进入Default_Handler后，产生中断的原因，进入Default_Handler前运行的代码等情况都被保存下来，可以提取查看，解决BUG。

4. 其余代码

接下来的代码就不放上来了。其实也不是代码，是中断向量和中断服务函数的定义。这里的中断向量的名称和顺序与F767的系统异常/中断一一对应。