从软件角度看晶振的作用及MCU工作流程

从软件角度看晶振的作用及MCU工作流程

对于应用开发来说,工作重点是在应用程序编写。特别是高级MCU的出现,如ARM系列的STM32、LPC等32位MCU,以及芯片原厂的完善底层代码,启动代码已经固化在芯片内部flash(称为BootLoader),或者已经提供完整的汇编启动源码。但仍需要了解MCU启动过程的基本原理,如针对实时系统(RTOS),有时需要修改启动汇编代码,其目的是规避因软件程序干扰造成产品开机系统瘫痪等问题,借此提前排除硬件,如错误判定晶振不良。

MCU上电(复位)时,从固定的地址启动,一般是地址0x00000000,如ARM7;个别特殊的如STM32默认启动地址为0x8000000(flash区启动)。启动过程主要完成两部分工作,一个是硬件执行环境,如中断向量表、寄存器、看门狗等,另一个是软件环境,如C库环境、ZI(未初始化的内存变量)等。

一、硬件环境工作

1.初始时钟

初始化内核时钟,由晶振提供的主时钟频信号,各个外设的晶振时钟信号

2.关闭看门狗

看门狗是用来监控应用程序的异常跑飞而复位CPU,在初始化阶段,由于没有“喂狗”这一动作,有可能导致CPU不断复位,因此,首先会关闭看门狗,初始化完,再开启。

3.建立中断向量表

中断向量表,中断源的识别标志,可用来形成相应的中断服务程序的入口地址,或者中断服务程序入口地址的偏移量和段基值。CPU利用中断向量表转入中断服务程序处理相关事务。

4.初始化堆栈寄存器

堆栈的作用一个就是数据缓存,如函数调用或者中断发送时,将当前执行地址压栈,调用完成再返回此处执行程序。另一个作用就是保存参数,如临时变量。因此,在启动阶段需初始化堆栈寄存器、堆栈的大小、起始地址等。

5.内存初始化

选择内部或者外部RAM。

二、软件环境工作

1.把RO,RW从它们的加载域复制到它们的运行域中去。

2.初始化(清零)ZI域。

3.初始化堆栈指针

4.初始化C库环境

包括C库所需的内存空间、程序执行所需资源、C库初始化。

三、CortexM3启动

CortexM3有3种启动方式

1、BOOT1=1BOOT0=1,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、BOOT1=xBOOT0=0,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、BOOT1=0BOOT0=1,中断向量表定位于内置Bootloader区,此时可通过串口下载程序的二进制文件到flash区。

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。即是对于flash启动来说,0x8000000地址存放的是栈顶地址__initial_sp,0x8000004地址存放的是复位中断向量Reset_Handler入口地址(STM32使用32位总线,存储空间为4字节对齐);在编写多段程序时,如编写一个BootLoader,从BootLoader到应用程序段的相互跳转。

 

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