MCU的三种启动方式 |
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MCU的三种启动方式#
以STM32为例,对MCU常见的三种启动方式进行说明。 如上图所示,STM32内部一共有两块物理存储设备(Flash和SRAM)和三块存储区域(Main Flash Memory、System Memory和SRAM)。这三块存储区域也就是STM32的三个启动空间。 这三个启动空间的选择是由引脚BOOT0和BOOT1决定的: 1. 从Main Flash Memory和System Memory启动#Cortex®-M3 CPU上电后,默认从0x0000 0000地址处取得栈顶地址(MSP),通过ICode bus从0x0000 0004地址处取得PC的值(复位向量),然后开始执行代码。 因为ICode bus只能访问代码区域(0x0000 0000 ~ 0x1FFF FFFF),所以启动空间必须在代码区域。 STM32内部Flash就位于代码区域,并且通过 “ 存储器别名(memory alias) ”技术,可以将STM32的Main Flash Memory的地址空间0x0800 0000 ~ 0x0801 FFFF映射到0x0000 0000 ~ 0x0001 FFFF,对于System memory也是同样的道理。所以STM32可以从Main Flash Memory和System memory启动。 1.1 从Main Flash Memory启动的方法#这个是平时使用最多的方式,将程序下载到STM32内部Flash,然后从Flash启动。 1.2 从System Memory启动的方法#System Memory中是ST预置的bootloader程序,用于通过串口下载用户程序到Flash。程序下载完毕后,重新将启动模式设置为 “从Flash启动” ,然后开机运行用户程序。 更多信息请查阅ST官方文档: STM32 microcontroller system memory boot mode 2. 从SRAM启动#至于为什么STM32还能从SRAM启动,ST官方资料 en.CD00171190中的3.4节 给出的说明是: STM32F10xxx microcontrollers implement a special mechanism to be able to boot also from SRAM and not only from main Flash memory and System memory. Boot from the embedded SRAM: SRAM is accessible only at address 0x2000 0000. STM32F10xxx微控制器实现了一个特殊的机制使得STM32不仅能够从Flash memory 和 System memory启动,也能够从SRAM启动。 从内嵌SRAM启动:SRAM仅能在地址0x2000 0000处被访问。 以上说明并不清楚,ST官方对此含糊其辞,从SRAM启动的具体细节无从知晓,但是通过实验我们发现: 将STM32设置为从SRAM启动(a. 配置启动模式引脚BOOT0=1,BOOT1=1;b. 并修改链接脚本将所有代码全部放入SRAM中。) 系统复位后PC指针总是指向0x2000 0108。 所以我们在地址0x2000 0108插入设置SP指针和PC指针的指令就可以实现从SRAM启动了。 Note 从SRAM启动与在SRAM中运行代码是两个不同的概念。 从SRAM启动#也属于在SRAM中运行代码,但不同的是程序下载到SRAM后,在MCU不断电的情况下,程序可以一直运行,并且按下复位键后可以重新运行。 在SRAM中运行代码:#将所有的代码放到SRAM运行,此时MCU的启动模式可以是从Main Flash Memory启动 将部分代码放到SRAM运行,此时MCU的启动模式可以是从Main Flash Memory启动 关于在SRAM中运行代码,请参考这篇文章:STM32在SRAM中运行代码 2.1 那么为什么需要从SRAM启动#可能的原因有以下几点(参考资料《ARM Cortex M3 & M4权威指南》15.7节 下载地址): 所使用的设备可能具有OTP ROM(仅可进行一次编程),因此在最终确定前,是不会将程序编程到芯片中的。 有些微控制器中没有内部Flash存储器,需要使用外部的存储器,在软件开发期间,可能会想用内部的SRAM进行测试。 对于产品测试或者特定方面的测试,不想改动Flash中现有的程序实现某些新功能的测试工作,此时可以将测试代码下载到SRAM中运行。 对于Flash存储器比较小的系统,可能想在启动阶段将程序从Flash复制到SRAM中以提高性能,并在SRAM中执行程序以达到最佳性能。 2.2 STM32从SRAM启动的方法#下面我们以STM32F103C8T6(RAM大小为20K)为例,演示配置过程。 1.2.1 修改启动模式#将引脚BOOT0,BOOT1都设置为1,将STM32配置为从SRAM启动。 1.2.2 设置中断向量表偏移#添加宏定义 VECT_TAB_SRAM : 该宏定义影响的代码: // system_stm32f10x.c // SystemInit() #ifdef VECT_TAB_SRAM SCB->VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal SRAM. */ #else SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH. */ #endif 1.2.3 修改启动代码#按照如下所示修改startup_stm32f10x_md.s文件。 ; 此处省略n行代码 ; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset ; 此处修改AREA RESET, DATA, READONLY 为 AREA RESET, CODE, READONLY AREA RESET, CODE, READONLY EXPORT __Vectors EXPORT __Vectors_End EXPORT __Vectors_Size __Vectors DCD __initial_sp ; Top of Stack DCD Reset_Handler ; Reset Handler DCD NMI_Handler ; NMI Handler DCD HardFault_Handler ; Hard Fault Handler DCD MemManage_Handler ; MPU Fault Handler ; 此处省略n行代码 DCD USBWakeUp_IRQHandler ; USB Wakeup from suspend ; 下面是需要新添加的内容: DCD 0 DCD 0 DCD 0 DCD 0 DCD 0 DCD 0 DCD 0 LDR R0, =0x20000000 LDR SP,[R0] LDR R0, =0x20000004 LDR PC,[R0] ALIGN 4 ; 以上是需要添加的代码 ; 此处省略n行代码 1.2.4 修改链接脚本#按照下图所示方式,即可在Keil编辑器中打开链接脚本: 打开链接脚本文件后,将内容修改如下: ; 以STM32F103C8T6为例 ; 从SRAM启动终端向量表(RESET段)必须位于启动空间的0地址 ; InRoot$$Sections 必须位于root区域(执行地址与装载地址相同的区域) LR_IROM1 0x20000000 0x00005000 { ;装载地址为SRAM首地址 RW_IRAM1 0x20000000 0x00005000 { ;执行地址==装载地址 *.o (RESET, +First) *(InRoot$$Sections) .ANY (+RO) .ANY (+XO) .ANY (+RW +ZI) } } 1.2.5 修改Keil中的Flash Download设置#因为是直接从SRAM启动并执行程序,不需要对Flash进行操作,所以把Flash相关操作全部去掉。 以上就是完整的配置,现在编译项目并点击调试,就能看到程序成功在SRAM中运行了。 关闭调试后,只要STM32不断电,SRAM中的程序就可以一直运行,并且按下复位键后程序会重新运行。 |
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