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cortex-m3使用什麼架構
cortex-m3使用什麼架構
更新时间:2025-03-16 16:53:08

下面以startup_LPC17xx.s為例,簡單看一下CMSIS中的啟動代碼完成了哪些工作。

主要完成了三項工作:

  • 堆棧以及堆的初始化;
  • 定位中斷向量表;
  • 調用 Reset Handler。

1.1 堆棧以及堆的初始化

1.1.1 堆棧的初始化

程序清單 1.1 startup_LPC17xx.s 中的堆棧初始化代碼

Stack_Size EQU 0x00000200 AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3 Stack_Mem SPACE Stack_Size __initial_sp

Stack_Size EQU 0x00000200,這個語句相當于 Stack_Size 這個标号(标号:鍊接器的術語,下文中提到的所有“标号”,指的都是鍊接器中的标号)等于 0x00000200,相當于 C 語言中的#define Stack_Size 0x00000200,也就是說此語句隻是一個聲明,并未分配地址。

AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3,此語句定義了一個名叫 STACK 的代碼段,并指明 8 字節對齊(ALIGN=3)。

Stack_Mem SPACE Stack_Size,為 Stack_Mem 分配 Stack_Size 大小的一塊内存區域,注意這裡分配的是 RAM。

__initial_sp此标号有一層隐含的意思那就是在 M3 中堆棧是滿遞減堆棧,因為它指定了堆棧指針位于堆棧的高地址(在 Stack_Mem 之後),具體如下圖所示。

cortex-m3使用什麼架構(Cortex-M3内核進階之注解)1

圖 1.1 堆棧指針 SP 位置

上圖來自一個 LPC1700 工程的.map 文件。可以看出棧的起始地址為 0x10001f70,大小為512 字節(即 0x00000200 = Stack_Size)。而堆棧指針的位置在 0x10002170,其等于棧的起始地址 0x10001f70 0x00000200,說明 LPC1700 系列的 Cortex-M3 微控制器的堆棧為滿遞減堆棧。

1.1.2 堆的初始化

程序清單 1.2 startup_LPC17xx.s 中的堆初始化代碼

Heap_Size EQU 0x00000200 AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3 __heap_base Heap_Mem SPACE Heap_Size __heap_limit

具體過程與棧的初始化相同。

1.2 中斷向量表的初始化

程序清單 1.3 中斷向量表的初始化代碼

PRESERVE8 THUMB ; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset AREA RESET, DATA, READONLY EXPORT __Vectors __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 DCD BusFault_Handler ; Bus Fault Handler DCD UsageFault_Handler ; Usage Fault Handler DCD 0 ; Reserved; DCD 0 ; Reserved DCD 0 ; Reserved DCD 0 ; Reserved

PRESERVE8 指定了以下的代碼位 8 字節對齊,這是 keil 編譯器的一個編程要求,對齊情況如下圖所示:

cortex-m3使用什麼架構(Cortex-M3内核進階之注解)2

圖 1.2 .list 文件中的 8 字節對齊示意圖

THUMB 指定了接下來的代碼為 THUMB 指令集。

AREA RESET, DATA, READONLY,此語句聲明 RESET 數據段。

EXPORT __Vectors,導出向量表标号,EXPORT 作用類似于 C 語言中的 extern。之後的代碼就是為向量表分配存儲區域。

1.3 調用 Reset Handler

程序清單 1.4 調用 Reset Handler 的代碼

; Reset Handler Reset_Handler PROC EXPORT Reset_Handler [WEAK] IMPORT SystemInit ; IMPORT __main LDR R0, =SystemInit; BLX R0 ; LDR R0, =__main BX R0 ENDP

此段代碼隻完成了一個功能,引導程序進入__main。 __main 的具體行為在第三章中有具體的描述。

1.4 其他的代碼

程序清單 1.5 CRP 加密級别

IF :LNOT::DEF:NO_CRP AREA |.ARM.__at_0x02FC|, CODE, READONLY CRP_Key DCD 0xFFFFFFFF ENDIF

此段代碼指定了接下來的代碼存儲與 0x02FC 的地址,具體情況如下圖所示。這段代碼是 NXP 公司的 LPC1700 系列的 MCU 特有的一段代碼,其他公司的 Cortex-M3 MCU 的啟動程序是沒有這段代碼的。

這段代碼是指定 LPC1700 的 CRP 加密級别的代碼段,芯片上電後會自動讀取這一地址的值以确定加密方式,其中 CRP_Key = 0xffffffff 為不加密(0 級加密), CRP_Key = 0x12345678為 1 級加密, CRP_Key = 0x87654321 為 2 級加密, CRP_Key = 0x43218765 為 3 級加密(最高級加密), 3 級加密将會禁止所有的 ISP 指令,也就是說,芯片将不能讀寫、不能擦除。

程序清單1.6 具體的堆棧以及堆的初始化行為

; User Initial Stack & Heap IF :DEF:__MICROLIB EXPORT __initial_sp EXPORT __heap_base EXPORT __heap_limit ELSE IMPORT __use_two_region_memory EXPORT __user_initial_stackheap __user_initial_stackheap LDR R0, = Heap_Mem LDR R1, =(Stack_Mem Stack_Size) LDR R2, = (Heap_Mem Heap_Size) LDR R3, = Stack_Mem BX LR ALIGN ENDIF

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