【嵌入式八股11】STM32

一、STM32 启动流程

1. 启动区域选择：STM32 依据 boot 引脚的设置来确定启动区域，具体如下：

2. 运行 bootloader：当确定启动区域后，处理器开始运行 bootloader，主要包括以下几个步骤：
   • 初始化寄存器：处理器会将各个寄存器的值初始化为默认值，为后续的程序运行做好准备。
   • 硬件设置 SP、PC，进入复位中断函数 Rest_Hander()：
     • 从 0x0800 0000 读取数据赋值给栈指针 SP(MSP)，并设置为栈顶指针 0x2000 0000 + RAM_Size。这一步确定了栈的起始位置，为函数调用等操作提供了空间。
     • 从 0x0800 0004 读取数据赋值给 PC（指向 Reset_Handler 中断服务函数）。通过以下代码实现：

LDR R0, = SystemInit
BLX R0 

- **设置系统时钟，进入 SystemInit()**：
    - 设置 RCC 寄存器各位，配置系统的时钟源、分频系数等，以确保系统能够稳定运行在合适的时钟频率下。
    - 设置中断向量表偏移地址，根据启动区域的不同，使用以下代码进行设置：

#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 

- **软件设置 SP，__main 入栈（系统初始化函数）**：通过以下代码将 __main 函数入栈，进一步进行系统的初始化操作：

LDR R0,=__main
BX R0

- **加载 data、bss 段并初始化_main 栈区**：由于哈弗体系结构决定了数据与代码分开存储，所以需要将 Flash 中的数据拷贝进入 SRAM，完成数据段和 bss 段的初始化。

3. 跳转到 main()：完成上述一系列初始化操作后，程序跳转到 main() 函数，开始执行用户编写的应用程序代码。

二、OTA（Over-The-Air）的情况

在 FLASH 中添加引导程序后，引导程序与 APP 程序将各自对应一个中断向量表。假设引导程序占用 N + M Byte 的 FLASH 空间。

1. 上电启动流程：上电后，单片机从复位中断向量表处获取地址，并跳转执行复位中断服务函数，执行完毕后执行主函数。随后执行 Bootloader 中程序跳转的相关代码跳转至 APP，即地址 0x08000004 + N + M 处。进入主函数的步骤与 Bootloader 函数一致。
2. 中断处理流程：当运行在主函数时，若有中断请求被响应，此时 PC 指针本应当指向位于地址 0x08000004 处的中断向量表，但由于程序预先通过“SCB->VTOR = 0x08000000 | ADDR_OFF;”这一语句，使得中断向量表偏移 ADDR_OFF（N + M）地址，因此 PC 指针会跳转到 0x08000004 + N + M 处所存放的中断向量表处，随后执行本应执行的中断服务函数，在跳出函数后再进入主函数运行。 以下是实现程序跳转至 APP 的示例代码：

void iapLoadApp(uint32_t appxAddr)
{
    iapfun jumptoapp;
    // 检查 appxaddr 处存放的数据(栈顶地址 0x2000****)是不是在 RAM 的地址范围内
    if( 0x20000000 == ( (*(vu32*)appxAddr) & 0x2FFE0000) )
    { 
        // 拷贝 APP 程序的复位中断函数地址，用户代码区第二个字为程序开始地址(复位地址)（强制跳转到函数地址处执行，函数指针的方式）
        jumptoapp = (iapfun)*(vu32*)(appxAddr + 4);
        // 初始化 APP 堆栈指针(用户代码区的第一个字用于存放栈顶地址)，重新分配 RAM
        MSR_MSP(*(vu32*)appxAddr); 
        // 执行 APP 的复位中断函数，跳转到 APP
        jumptoapp(); 
    }
}

三、中断相关知识

1. 中断的过程：
   • 中断初始化：
     • 设置中断源，使某个外设具备产生中断的能力，例如配置 GPIO 引脚为外部中断模式。
     • 设置中断控制器，对某个外设的中断通道进行使能或屏蔽操作，同时设置中断优先级，以确定多个中断同时发生时的处理顺序。
     • 使能 CPU 中断总开关，允许 CPU 响应中断请求。
   • CPU 运行与中断响应：CPU 在运行正常程序的过程中，每执行完一条指令（指令的执行包含多个时钟周期，如取指、译码、执行等）都会检查是否有异常或中断产生。当产生中断（如用户按下按键）时，中断信号先经过中断控制器，然后传递给 CPU。
   • 中断处理步骤：
     • 保存现场：将 PC、LR、MSP、通用寄存器、FPU 等相关寄存器的值压栈，保存当前程序的运行状态，以便中断处理完成后能够恢复继续执行。
     • 分辨异常/中断，调用对应的异常/中断处理函数