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簡介啟動文件彙編代碼相關指令堆棧空間的定義初始化中斷向量表復位中斷函數中斷函數的弱（WEAK）聲明用戶棧和堆初始化簡介
我們在做單片機編程的時候，大部分都是用KEIL自帶的啟動文件來使程序進入C語言main函數，然後進行C語言編程開發的工作。那麼這個啟動文件到底做了什麼呢？相信朋友們肯定和我一樣好奇，想弄明白啟動文件到底都幹了些什麼。那麼本文就來介紹下，本文介紹stm32啟動文件彙編代碼，對應文件名startup_stm32f10x_hd.s。其他Cortex-M3內核的單片機都是大同小異的。
其實啟動文件存在的目的就是構建可以供C語言代碼運行的工作環境，比如傳遞參數時需要的棧空間初始化，動態分配內存時的堆初始化，一些初始化為0的變量空間的初始化等等。如果這些沒有配置好，無法達到C語言代碼運行的工作環境，那麼後面的C語言代碼執行的結果就是不對的，也會導致總個系統無法工作。所以啟動文件很重要，也正是因為我們覺得它重要，所以才想搞懂它。
startup_stm32f10x_hd.s啟動文件中的彙編代碼主要做了下面5個工作。
1.堆棧空間的定義；
2.初始化中斷向量表；
3.復位中斷函數（Reset_Handler）{系統初始化，然後進入main函數}；
4.中斷函數的弱（WEAK）聲明
5.用戶棧和堆初始化
再介紹這5個部分的詳細代碼前，這裡已經先總結了啟動文件中用到的彙編代碼與編譯器相關的指令，下面就先來介紹下這些指令。
啟動文件彙編代碼相關指令
啟動文件代碼主要由ARM指令代碼和與編譯器相關的彙編指令組成，下表羅列了啟動文件中用到的相關彙編指令。
上面只是對指令做了簡要的說明，後面代碼用到時我們再一一講解。我們也可以通過在代碼中選中指令，按F1按鍵調出幫助說明，查看具體指令的相關介紹。
接下來我們就對代碼做詳細分析吧。
一、堆棧空間的定義
首先這裡使用指令EQU定義了一個數值常量符號Stack_Size指明棧大小為0x00000400即1K，這個值可以根據實際需求更改。使用QEU定義常數，類似與C語言的#define定義常數。
然後這裡又使用指令AREA定義了一個未初始化，可以讀寫並要求8位元組邊界對齊的段，段名,為STACK。這裡可以為段選擇任何段名。但是，以一個數字開始的名稱必須包含在豎槓號內，否則會產生一個缺失段名錯誤。例如， |1_DataArea|。有些名稱是習慣性的名稱。例如，|.text| 用於表示由 C 編譯程序產生的代碼段，或用於以某種方式與 C 庫關聯的代碼段。這裡的NOINIT表示數據段是未初始化的或初始化為零。其只包含零初始化的空間保留命令 SPACE 或 DCB, DCD, DCDU, DCQ, DCQU, DCW 或 DCWU 。可以決定在連結時 AREA 是未初始化的，還是零初始化的，後面一條指令是SPACE，所以這裡要初始化為0，READWRITE指明段可以讀寫，ALIGN=3指明段要在2^3=8位元組邊界上對齊。
再然後使用SPACE定義了一個初始化為0的存儲塊Stack_Mem，可以理解為存儲塊是別歸別到段裡的。標號__initial_sp緊挨著SPACE語句放置，表示棧的結束地址，即棧頂地址，棧是由高向低生長的。
同樣的堆也是這樣定義的，只是這裡先是指明了堆開始__heap_base（堆起始地址），再指明堆存儲塊，最後指明__heap_limit（堆終止地址）。堆是由低向高生長的，跟棧的生長方向相反。堆主要用來動態內存的分配，像malloc()函數申請的內存就在堆上面。這裡堆默認大小為0x00000200即512位元組，一般的程序中我們很少用到malloc函數，所以這裡也就不做過多更改，如果要使用malloc函數，需要將此處堆大小定義的值根據需求改大。
後面的PRESERVE8，指明當前文件的堆棧按照8位元組對齊。
二、初始化中斷向量表
THUMB指示彙編器將隨後的指令解釋為16位的Thumb指令。Cortex-M3使用的是Thumb-2指令集，是一種介於Thumb指令集和ARM指令集。ARM指令集全部是32位的，Thumb指令集全部是16位的，Thumb-2指令集是即有部分16位Thumb指令的也有部分32位的ARM指令。
後面定義一個只讀數據段RESET，用於保存中斷向量表，和三個標號__Vectors（向量表開始）、__Vectors_End（向量表結束）和__Vectors_Size（向量表大小）並使用EXPORT指明其具有全局性。這樣可以使在其他文件中訪問此文件中的這三標號。
DCD 命令分配一個或多個字的存儲器，在四個字節的邊界上對齊，並定義存儲器的運行時初值。
__Vectors DCD __initial_sp ; Top of Stack
這裡就指示了段的開始為向量表的開始，標號__Vectors（向量表開始）編譯器會根據不同單片機為其指定值，比如stm32單片機就是0x08000000,然後我們定義的RESET段就被分在了0x08000000開始的地址處，其結束位置就是從0x08000000開始依次加4個字節，因為這裡每個DCD命令佔存儲器4個字節，這樣一直到__Vectors_End（向量表結束），__Vectors_Size（向量表大小）就是這個RESET段所佔大小。比如復位的時候，復位中斷來了，就從這個段的第二個存儲地址0x08000004處對應的值0x08000144作為復位函數Reset_Handler的地址。
三、復位中斷函數
這裡先使用AREA定義了一個只讀代碼段。這裡的標號Reset_Handler就代表了復位函數的入口地址（函數名），使用PROC標記函數入口，使用ENDP標記函數結束。
EXPORT Reset_Handler [WEAK]
這裡EXPORT聲明Reset_Handler是一個全局性的。WEAK表示其他地方沒有定義Reset_Handler函數時，就將此處作為Reset_Handler函數的實例。IMPORT用於指示如果在當前彙編代碼中未找到其引用，則不導入該名稱，很顯然，下面有用到__main和SystemInit。
從上那些代碼我就就知道，程序上電後，從0x08000000地址處加載SP，上電復位從0x08000004處加載PC，0x08000004處的地址就是復位函數的地址，然後復位函數裡面先調用SystemInit函數來初始化系統的各種時鐘，再調用__main函數（由編譯器實現）。
復位函數中用到的Thumb-2指令介紹如下：
LDR從存儲器中加載字到一個寄存器中
BL跳轉到由寄存器/標號給出的地址，並把跳轉前的下條指令地址保存到LR
BLX跳轉到由寄存器給出的地址，並根據寄存器的LSE確定處理器的狀態，還要把跳轉前的下條指令地址保存到LR
BX跳轉到由寄存器/標號給出的地址，不用返回
四、中斷函數的弱（WEAK）聲明
這裡定義了各種中斷函數，使用PROC表示函數開始，ENDP表示函數結束，EXPORT說明函數的全局性，WEAK說明如果其他地方沒有定義這個函數，那麼就把此處作為函數的實例。這裡函數的代碼都是B . 。這裡的B表示跳轉到一個標號，這裡跳轉到一個'.'，即表示無限循環，所以我們在寫C語言程序時如果沒有寫中斷函數，那麼對應的中斷來了會運行這裡到中斷函數，即B .那麼將無限循環在此。
ALIGN命令通過用零或空指令NOP填充，來使當前位置與一個指定的邊界對齊。使用ALIGN來確保數據和代碼對齊到適當的邊界上。這裡使用了默認為字對齊方式。
五、用戶棧和堆初始化
棧和堆初始化部分，這裡IF、ELSE、ENDIF是條件編譯。
先判斷是否定義了__MICROLIB ，如果定義了則賦予標號__initial_sp（棧頂地址）、__heap_base（堆起始地址）、__heap_limit（堆結束地址）全局屬性，可供外部文件調用，這樣我們使用到molloc函數申請的空間就是從這裡有關堆的兩個標號之間的內存中申請的。如果沒有定義（實際的默認情況就是我們沒定義__MICROLIB）則通過 IMPORT __use_two_region_memory 表明使用雙段模式，即一部分儲存區用於棧空間，其他的存儲區用於堆空間，堆區空間可以為0，但是，這樣就不能調用malloc()內存分配函數。然後使用__user_initial_stackheap標號處的代碼用於初始化用戶堆棧，這部分由編譯器提供的__main來調用。
END 命令指示彙編器，已到達一個源文件的末尾。
關於STM32單片機的Keil啟動文件彙編代碼就講解完了，大家有沒有看明白呢，歡迎評論交流，如果覺得我這篇文章寫到很好到話，就轉發出去分享給更多到朋友吧。最後歡迎大家點讚評論轉發收藏，跟多好文章歡迎關注我——單片機嵌入式愛好者。