理解Bootloader

1.单片机的组成

• Flash 相当于电脑硬盘，用于存储代码区，例如编译生成的 hex 文件。
• SRAM 相当于内存条，用于单片机在运行的时候需要的数据，资源，例如局部变量，数组什么的，断电丢失。

两个需要的知道的事情：

• 嵌入式 SRAM 被映射在地址  0x20000000
• 嵌入式 Flash 被映射在地址    0x80000000

2.STM32的启动流程

• 上电复位

• 读取 MSP（Main Stack Pointer）
  内核会先访问内存地址 0x00000000，取出 4 个字节的数据，将其赋值给主堆栈指针 MSP

  DCD __initial_sp

• 读取 PC (Program Counter)
  接着，内核访问内存地址 0x00000004，取出 4 个字节的数据，将其赋值给程序计数器 PC。这个地址就是 Reset_Handler（复位中断服务程序）的入口地址。

  DCD Reset_Handler

• 执行复位中断服务程序
  一旦 PC 被赋值，CPU 就跳转到 Reset_Handler 开始执行第一条指令。这是软件启动的起点。

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

  这个函数主要做两件事：
  1.调用 SystemInit

  • 指令：LDR R0, =SystemInit 然后 BLX R0
  • 作用：初始化微控制器的时钟系统（RCC）。它通常配置外部晶振（HSE）、锁相环（PLL）以及系统总线时钟。
  • 注意：在执行这一步之前，STM32 运行在内部低速时钟（HSI）上。执行完这一步后，STM32 通常就运行在配置好的高速时钟（如 72MHz）上了。它还会配置向量表偏移寄存器 (VTOR)，这对于 Bootloader 和 App 跳转非常重要。

  2.跳转到 __main

  • 指令：LDR R0, =__main 然后 BX R0
  • 作用：跳转到 C 库的初始化入口。注意，这里不是用户的 main() 函数，而是编译器提供的 C 运行时库入口。

• C 库初始化
  __main 是编译器（Keil MDK）提供的标准库函数，它负责为 C 语言代码的运行准备环境。它主要完成以下工作：

  • 数据拷贝 (Copy Data)：将初始化数据段（.data 段，例如 int a = 10;）从 Flash 拷贝到 SRAM 中。
  • 清零 BSS (Zero BSS)：将未初始化的全局变量段（.bss 段，例如 int b;）在 SRAM 中清零。
  • 初始化堆栈：设置堆（Heap）和栈（Stack）的初始环境。
  • 跳转到 main()：环境准备好后，__main 函数最后会调用用户的 main() 函数。
• 进入用户主函数
  此时，程序控制权正式交给用户，开始执行 main.c 中的逻辑（例如初始化 GPIO、外设，进入 while(1) 循环）。