STM32上使用GCC开发.docx
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STM32上使用GCC开发.docx
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STM32上使用GCC开发
目前对STM32上使用GCC开发已经有一定的经验了。
以前实现LPCUSBBoot时,是使用Flash底端的12K程序空间,然后在异常处理程序中,直接跳转到应用程序所在的位置。
当然,复位异常中,需要判断进入Bootloader的条件。
应用程序需要修改链接脚本,使得开始地址在12KBootloader程序之后。
由于自己对ARMCortex-M3的核还不是非常熟悉,所以想和大家讨论一下,Cortex-M3核中这种Bootloader如何实现?
同样,会根据Bootloader程序的大小,来选择占用Flash底端的空间。
Cortex-M3核的异常向量MS可以Remap,这样就只需要在复位异常中判断是否满足进入Bootloader的条件,不满足的话,把异常向量Remap到应用程序空间。
但问题是,如果应用程序初始化代码中也有异常向量的Remap操作,而且是Remap到Flash最底端的话,那么这种实现方式下,应用程序可能出错。
第二种方式是不对异常向量Remap,使之始终位于Flash底端,然后Bootloader处理异常和中断时,简单的跳转到应用程序空间中的对应位置。
这样,即使应用程序的初始化把异常向量Map到Flash底端也可以正常运行,但异常处理延时会多一个跳转。
当然,Bootloader处理应用程序的下载的时候,可以自动加上一个偏移,使之位于应用程序Flash空间,但应用程序不能对空间中的绝对Flash地址操作,因为实际上应用程序已经不是位于开发者设想的位置,而且加上了一个特定的偏移,偏移量为Bootloader代码占用的Flash空间。
另外,我在示例代码中没有找到传统ARM的启动代码,但在stm32f10x_it.c文件中,有各个中断的处理函数。
请问,异常时,是直接从异常向量位置调用这些中断函数的吗?
示例代码中是否有异常向量表(如果用第二种方式的话,需要修改这个表)。
终于可以不再使用串口了,最终使用第一种方式,能够通过ST的FlashLoader下载程序,并正确执行,但stm32boot由于本身的bug,还无法支持,已经mail给作者了。
目前测试的硬件平台:
st-linkII
警告:
直接在st-linkII上使用的话,会删除原来的固件,使得无法再作为调试工具使用
进入Bootloader条件:
GPIOA.Pin10复位时为高电平
连接方法:
上位机程序:
FlashLoader1.0
应用程序需要做的修改:
1.连接脚本(设置起始地址为0x08004000):
FLASH(rx):
ORIGIN=0x8004000,LENGTH=112K
2.NVIC设置SetVectTable需要加上一个偏移0x4000:
NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH,0x4000);
还存在的问题:
已解决
编译环境:
codesourceryGCCToolchain
使用许可:
目前还是测试版,发布时将使用GPLv2许可
2.4启动配置
在STM32F10xxx里,可以通过BOOT[1:
0]引脚选择三种不同启动模式。
5启动模式
启动模式选择管脚
启动模式
说明
BOOT1
BOOT0
X
0
用户闪存存储器
用户闪存存储器被选为启动区域
0
1
系统存储器
系统存储器被选为启动区域
1
1
内嵌SRAM
内嵌SRAM被选为启动区域
在系统复位后,SYSCLK的第4个上升沿,BOOT管脚的值将被锁存。
用户可以通过设置BOOT1和BOOT0引脚的状态,来选择在复位后的启动模式。
在从待机模式退出时,BOOT管脚的值将被被重新锁存;因此,在待机模式下BOOT管脚应保持为需要的启动配置。
在启动延迟之后,CPU从地址0x00000000获取堆栈顶的地址,并从启动存储器的0x00000004指示的地址开始执行代码。
因为固定的存储器映像,代码区始终从地址0x00000000开始(通过ICode和DCode总线访问),而数据区(SRAM)始终从地址0x20000000开始(通过系统总线访问)。
Cortex-M3的CPU始终从ICode总线获取复位向量,即启动仅适合于从代码区开始(典型地从Flash启动)。
STM32F10xxx微控制器实现了一个特殊的机制,系统可以不仅仅从Flash存储器或系统存储器启动,还可以从内置SRAM启动。
根据选定的启动模式,主闪存存储器、系统存储器或SRAM可以按照以下方式访问:
从主闪存存储器启动:
主闪存存储器被映射到启动空间(0x00000000),但仍然能够在它原有的地址(0x08000000)访问它,即闪存存储器的内容可以在两个地址区域访问,0x00000000或0x08000000。
从系统存储器启动:
系统存储器被映射到启动空间(0x00000000),但仍然能够在它原有的地址(0x1FFFF000)访问它。
从内置SRAM启动:
只能在0x20000000开始的地址区访问SRAM。
存储器和总线架构STM32F10xxx参考手册24/524参照2008年12月RM0008ReferenceManual英文第7版本译文仅供参考,如有翻译错误,请以英文原稿为准。
请读者随时注意在ST网站下载更新版本
注意:
当从内置SRAM启动,在应用程序的初始化代码中,必须使用NVIC的异常表和偏移寄存器,从新映射向量表之SRAM中。
内嵌的自举程序
内嵌的自举程序用于通过USART1串行接口对闪存存储器进行重新编程。
这个程序位于系统存储器中,由ST在生产线上写入。
进一步的细节请查询AN2606。
解析STM32的启动过程
当前的嵌入式应用程序开发过程里,并且C语言成为了绝大部分场合的最佳选择。
如此一来main函数似乎成为了理所当然的起点——因为C程序往往从main函数开始执行。
但一个经常会被忽略的问题是:
微控制器(单片机)上电后,是如何寻找到并执行main函数的呢?
很显然微控制器无法从硬件上定位main函数的入口地址,因为使用C语言作为开发语言后,变量/函数的地址便由编译器在编译时自行分配,这样一来main函数的入口地址在微控制器的内部存储空间中不再是绝对不变的。
相信读者都可以回答这个问题,答案也许大同小异,但肯定都有个关键词,叫“启动文件”,用英文单词来描述是“Bootloader”。
无论性能高下,结构简繁,价格贵贱,每一种微控制器(处理器)都必须有启动文件,启动文件的作用便是负责执行微控制器从“复位”到“开始执行main函数”中间这段时间(称为启动过程)所必须进行的工作。
最为常见的51,AVR或MSP430等微控制器当然也有对应启动文件,但开发环境往往自动完整地提供了这个启动文件,不需要开发人员再行干预启动过程,只需要从main函数开始进行应用程序的设计即可。
话题转到STM32微控制器,无论是keil
uvision4还是IAREWARM开发环境,ST公司都提供了现成的直接可用的启动文件,程序开发人员可以直接引用启动文件后直接进行C应用程序的开发。
这样能大大减小开发人员从其它微控制器平台跳转至STM32平台,也降低了适应STM32微控制器的难度(对于上一代ARM的当家花旦ARM9,启动文件往往是第一道难啃却又无法逾越的坎)。
相对于ARM上一代的主流ARM7/ARM9内核架构,新一代Cortex内核架构的启动方式有了比较大的变化。
ARM7/ARM9内核的控制器在复位后,CPU会从存储空间的绝对地址0x000000取出第一条指令执行复位中断服务程序的方式启动,即固定了复位后的起始地址为0x000000(PC=0x000000)同时中断向量表的位置并不是固定的。
而Cortex-M3内核则正好相反,有3种情况:
1、通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于SRAM区,即起始地址为0x2000000,同时复位后PC指针位于0x2000000处;
2、通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于FLASH区,即起始地址为0x8000000,同时复位后PC指针位于0x8000000处;
3、通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于内置Bootloader区,本文不对这种情况做论述;
而Cortex-M3内核规定,起始地址必须存放堆顶指针,而第二个地址则必须存放复位中断入口向量地址,这样在Cortex-M3内核复位后,会自动从起始地址的下一个32位空间取出复位中断入口向量,跳转执行复位中断服务程序。
对比ARM7/ARM9内核,Cortex-M3内核则是固定了中断向量表的位置而起始地址是可变化的。
有了上述准备只是后,下面以STM32的2.02固件库提供的启动文件“stm32f10x_vector.s”为模板,对STM32的启动过程做一个简要而全面的解析。
程序清单一:
;文件“stm32f10x_vector.s”,其中注释为行号
DATA_IN_ExtSRAMEQU0;1
Stack_SizeEQU0x00000400;2
AREASTACK,NOINIT,READWRITE,ALIGN=3;3
Stack_MemSPACEStack_Size;4
__initial_sp;5
Heap_SizeEQU0x00000400;6
AREAHEAP,NOINIT,READWRITE,ALIGN=3;7
__heap_base;8
Heap_MemSPACEHeap_Size;9
__heap_limit;10
THUMB;11
PRESERVE8;12
IMPORTNMIException;13
IMPORTHardFaultException;14
IMPORTMemManageException;15
IMPORTBusFaultException;16
IMPORTUsageFaultException;17
IMPORTSVCHandler;18
IMPORTDebugMonitor;19
IMPORTPendSVC;20
IMPORTSysTickHandler;21
IMPORTWWDG_IRQHandler;22
IMPORTPVD_IRQHandler;23
IMPORTTAMPER_IRQHandler;24
IMPORTRTC_IRQHandler;25
IMPORTFLASH_IRQHandler;26
IMPORTRCC_IRQHandler;27
IMPORTEXTI0_IRQHandler;28
IMPORTEXTI1_IRQHandler;29
IMPORTEXTI2_IRQHandler;30
IMPORTEXTI3_IRQHandler;31
IMPORTEXTI4_IRQHandler;32
IMPORTDMA1_Channel1_IRQHandler;33
IMPORTDMA1_Channel2_IRQHandler;34
IMPORTDMA1_Channel3_IRQHandler;35
IMPORTDMA1_Channel4_IRQHandler;36
IMPORTDMA1_Channel5_IRQHandler;37
IMPORTDMA1_Channel6_IRQHandler;38
IMPORTDMA1_Channel7_IRQHandler;39
IMPORTADC1_2_IRQHandler;40
IMPORTUSB_HP_CAN_TX_IRQHandler;41
IMPORTUSB_LP_CAN_RX0_IRQHandler;42
IMPORTCAN_RX1_IRQHandler;43
IMPORTCAN_SCE_IRQHandler;44
IMPORTEXTI9_5_IRQHandler;45
IMPORTTIM1_BRK_IRQHandler;46
IMPORTTIM1_UP_IRQHandler;47
IMPORTTIM1_TRG_COM_IRQHandler;48
IMPORTTIM1_CC_IRQHandler;49
IMPORTTIM2_IRQHandler;50
IMPORTTIM3_IRQHandler;51
IMPORTTIM4_IRQHandler;52
IMPORTI2C1_EV_IRQHandler;53
IMPORTI2C1_ER_IRQHandler;54
IMPORTI2C2_EV_IRQHandler;55
IMPORTI2C2_ER_IRQHandler;56
IMPORTSPI1_IRQHandler;57
IMPORTSPI2_IRQHandler;58
IMPORTUSART1_IRQHandler;59
IMPORTUSART2_IRQHandler;60
IMPORTUSART3_IRQHandler;61
IMPORTEXTI15_10_IRQHandler;62
IMPORTRTCAlarm_IRQHandler;63
IMPORTUSBWakeUp_IRQHandler;64
IMPORTTIM8_BRK_IRQHandler;65
IMPORTTIM8_UP_IRQHandler;66
IMPORTTIM8_TRG_COM_IRQHandler;67
IMPORTTIM8_CC_IRQHandler;68
IMPORTADC3_IRQHandler;69
IMPORTFSMC_IRQHandler;70
IMPORTSDIO_IRQHandler;71
IMPORTTIM5_IRQHandler;72
IMPORTSPI3_IRQHandler;73
IMPORTUART4_IRQHandler;74
IMPORTUART5_IRQHandler;75
IMPORTTIM6_IRQHandler;76
IMPORTTIM7_IRQHandler;77
IMPORTDMA2_Channel1_IRQHandler;78
IMPORTDMA2_Channel2_IRQHandler;79
IMPORTDMA2_Channel3_IRQHandler;80
IMPORTDMA2_Channel4_5_IRQHandler;81
AREARESET,DATA,READONLY;82
EXPORT__Vectors;83
__Vectors;84
DCD__initial_sp;85
DCDReset_Handler;86
DCDNMIException;87
DCDHardFaultException;88
DCDMemManageException;89
DCDBusFaultException;90
DCDUsageFaultException;91
DCD0;92
DCD0;93
DCD0;94
DCD0;95
DCDSVCHandler;96
DCDDebugMonitor;97
DCD0;98
DCDPendSVC;99
DCDSysTickHandler;100
DCDWWDG_IRQHandler;101
DCDPVD_IRQHandler;102
DCDTAMPER_IRQHandler;103
DCDRTC_IRQHandler;104
DCDFLASH_IRQHandler;105
DCDRCC_IRQHandler;106
DCDEXTI0_IRQHandler;107
DCDEXTI1_IRQHandler;108
DCDEXTI2_IRQHandler;109
DCDEXTI3_IRQHandler;110
DCDEXTI4_IRQHandler;111
DCDDMA1_Channel1_IRQHandler;112
DCDDMA1_Channel2_IRQHandler;113
DCDDMA1_Channel3_IRQHandler;114
DCDDMA1_Channel4_IRQHandler;115
DCDDMA1_Channel5_IRQHandler;116
DCDDMA1_Channel6_IRQHandler;117
DCDDMA1_Channel7_IRQHandler;118
DCDADC1_2_IRQHandler;119
DCDUSB_HP_CAN_TX_IRQHandler;120
DCDUSB_LP_CAN_RX0_IRQHandler;121
DCDCAN_RX1_IRQHandler;122
DCDCAN_SCE_IRQHandler;123
DCDEXTI9_5_IRQHandler;124
DCDTIM1_BRK_IRQHandler;125
DCDTIM1_UP_IRQHandler;126
DCDTIM1_TRG_COM_IRQHandler;127
DCDTIM1_CC_IRQHandler;128
DCDTIM2_IRQHandler;129
DCDTIM3_IRQHandler;130
DCDTIM4_IRQHandler;131
DCDI2C1_EV_IRQHandler;132
DCDI2C1_ER_IRQHandler;133
DCDI2C2_EV_IRQHandler;134
DCDI2C2_ER_IRQHandler;135
DCDSPI1_IRQHandler;136
DCDSPI2_IRQHandler;137
DCDUSART1_IRQHandler;138
DCDUSART2_IRQHandler;139
DCDUSART3_IRQHandler;140
DCDEXTI15_10_IRQHandler;141
DCDRTCAlarm_IRQHandler;142
DCDUSBWakeUp_IRQHandler;143
DCDTIM8_BRK_IRQHandler;144
DCDTIM8_UP_IRQHandler;145
DCDTIM8_TRG_COM_IRQHandler;146
DCDTIM8_CC_IRQHandler;147
DCDADC3_IRQHandler;148
DCDFSMC_IRQHandler;149
DCDSDIO_IRQHandler;150
DCDTIM5_IRQHandler;151
DCDSPI3_IRQHandler;152
DCDUART4_IRQHandler;153
DCDUART5_IRQHandler;154
DCDTIM6_IRQHandler;155
DCDTIM7_IRQHandler;156
DCDDMA2_Channel1_IRQHandler;157
DCDDMA2_Channel2_IRQHandler;158
DCDDMA2_Channel3_IRQHandler;159
DCDDMA2_Channel4_5_IRQHandler;160
AREA|.text|,CODE,READONLY;161
Reset_HandlerPROC;162
EXPORTReset_Handler;163
IFDATA_IN_ExtSRAM==1;164
LDRR0,=0x00000114;165
LDRR1,=0x40021014;166
STRR0,[R1];167
LDRR0,=0x000001E0;168
LDRR1,=0x40021018;169
STRR0,[R1];170
LDRR0,=0x44BB44BB;171
LDRR1,=0x40011400;172
STRR0,[R1];173
LDRR0,=0xBBBBBBBB;174
LDRR1,=0x40011404;175
STRR0,[R1];176
LDRR0,=0xB44444BB;177
LDRR1,=0x40011800;178
STRR0,[R1];179
LDRR0,=0xBBBBBBBB;180
LDRR1,=0x40011804;181
STRR0,[R1];182
LDRR0,=0x44BBBBBB;183
LDRR1,=0x40011C00;184
STRR0,[R1];185
LDRR0,=0xBBBB4444;186
LDRR1,=0x40011C04;187
STRR0,[R1];188
LDRR0,=0x44BBBBBB;189
LDRR1,=0x40012000;190
STRR0,[R1];191
LDRR0,=0x44444B44;192
LDRR1,=0x40012004;193
STRR0,[R1];194
LDRR0,=0x00001011;195
LDRR1,=0xA0000010;196
STRR0,[R1];197
LDRR0,=0x00000200;198
LDRR1,=0xA0000014;199
STRR0,[R1];200
ENDIF;201
IMPORT__main;202
LDRR0,=__main;203
BXR0;204
ENDP;205
ALIGN;206
IF:
DEF:
__MICROLIB;207
EXPORT__initial_sp;208
EXPORT__heap_base;209
EXPORT__heap_limit;210
ELSE;211
IMPORT__use_two_region_memory;212
EXPORT__user_initial_stackheap;213
__user_initial_stackheap;214
LDRR0,=Heap_Mem;215
LDRR1,=(Stack_Mem+Stack_Size);216
LDRR2,=(Heap_Mem+Heap_Size);217
LDRR
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