STM32启动模式详解

文章目录

  • 前置知识
    • 1. 单片机最小系统组成
    • 2. BOOT电路
    • 3. 三种启动模式
    • 4. 存储器映射
  • 从主FLASH启动
  • 从系统存储区启动
  • 从SRAM启动

前置知识

1. 单片机最小系统组成

一个单片机最小系统由电源、晶振、下载电路、BOOT电路、和复位电路组成。少一个单片机都启动不了。

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2. BOOT电路

BOOT电路本质上是单片机的引脚,在ESP32中BOOT电路被称为称为GPIO_Strapping管脚,引脚图如下:

image-20230828084854297

作用:

BOOT电路的作用是用于确定单片机的启动模式(启动模式后面会有说明)

使用方法:

在单片机上电或者复位时给BOOT管脚设置为指定电平即可将单片机设置为指定启动模式

原理:单片机上电或复位后会先启动内部晶振,第四个SysTick时单片机内部电路会将BOOT引脚的值进行锁存,也就是保存BOOT引脚的值,再根据BOOT引脚的值确定不同的启动模式

3. 三种启动模式

STM32的三种启动模式:

STM32参考手册中自举模式表

1)主FLASH = 芯片内置的Flash。
2)SRAM = 芯片内置的RAM区,就是内存啦。
3)系统存储器 = 芯片内部一块特定的区域,芯片出厂时在这个区域预置了一段Bootloader,就是通常说的ISP程序。这个区域的内容在芯片出厂后没有人能够修改或擦除,即它是一个ROM区。这个系统存储器只是帮你通过ISP程序下载hex进去的

4. 存储器映射

先看单片机存储器映射

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因为STM32是32位单片机,所以32位能表示2^32个数字,用十六进制表示的范围为0x0000 0000~0xFFFF FFFF,最大能够表示2^32个地址也就是4GB寻址空间,STM32将这4GB地址分为8块,每块存储空间为512MB(注意B通常表示byte,b通常表示bit)

启动模式主要依靠block0所映射的存储器地址,block0映射的地址如下:

image-20230828094527826

从下往上看,第一块空间为0x0000 0000~0x000F FFFF大小为1MB名为Aliased To Flash system memory or SRAM depending on BOOT pins,意思是这块区域用于映射Flash或SRAM或系统存储区,取决于BOOT引脚。

因为单片机上电后程序从0x0000 0000开始执行,在4个系统时钟后对BOOT引脚进行锁存,再根据锁存的BOOT引脚值将不同的存储空间映射到0x0000 0000处运行程序

从主FLASH启动

其中用于FLASH的地址范围为0x0800 0000~0x080F FFFF ,大小为1MB

将主Flash地址0x08000000映射到0x00000000,这样代码启动之后就相当于从0x08000000开始。主闪存存储器是STM32内置的Flash,作为芯片内置的Flash,是正常的工作模式。一般我们使用JTAG或者SWD模式下载程序时,就是下载到这个里面,重启后也直接从这启动程序。

从系统存储区启动

系统存储区地址范围为0x1FFF 0000~0x1FFF 7A0F,大小为30KB

系统存储区实际上存放了一段ST事先写好的BootLoader程序,且不可以被修改,用于ISP下载,也就是串口方式下载,当我们将BOOT0拉高,BOOT1拉低时,也就是系统存储器模式启动,单片机会将0x1FFF 0000~0x1FFF 7A0F这段空间映射到0x0000 0000处,运行系统内置的BootLoader程序,也就是串口下载的程序,使用串口将程序下载到FLASH中,下载完成之后就将BOOT0拉低,重启,使用主FLASH的方式运行使用串口下载的程序了。

从SRAM启动

SRAM位于block2 地址范围从0x2000 0000开始,不同型号大小不同

将SRAM地址0x20000000映射到0x00000000,这样代码启动之后就相当于从0x20000000开始。内置SRAM,也就是STM32的内存,既然是SRAM,自然也就没有程序存储的能力了,这个模式一般用于程序调试。假如我只修改了代码中一个小小的地方,然后就需要重新擦除整个Flash,比较的费时,可以考虑从这个模式启动代码,用于快速的程序调试,等程序调试完成后,在将程序下载到SRAM中。

具体使用方式可以参考这篇帖子:[Stm32 SRAM 启动方法_stm32 sram启动_eric.pyt的博客-CSDN博客](https://blog.csdn.net/pyt1234567890/article/details/123024658#:~:text=Stm32 SRAM 启动方法 1 1、什么情况需要SRAM启动? ? 调试阶段,需要频繁更新程序,可以SRAM启动,加快调试,减少flash擦写损耗 程序SWD%2FJTAG接口已经配置为普通端口,程序启动后无法程序更新,可在SRAM中启动后,再更新flash程序,Target Dialog 一定要勾选上,这样才会自动更新 对应的sct文件 RAM.ini 文件 由于即便通过boot设定,将启动区映射到了SRAM,但程序依旧不能跳转到对应的Reset_Handle,需要RAM.ini进行引导 )

参考:

  • [STM32的三种启动模式解析 - 21ic电子网](https://www.21ic.com/article/906706.html#:~:text=STM32的三种启动模式解析 1 从主闪存存储器启动,将主Flash地址0x08000000映射到0x00000000,这样代码启动之后就相当于从0x08000000开始。 主闪存存储器是STM32内置的Flash,作为芯片内置的Flash,是正常的工作模式。 一般我们使用JTAG或者SWD模式下载程序时,就是下载到这个里面,重启后也直接从这启动程序。 2 从系统存储器启动。,首先控制BOOT0、BOOT1管脚,复位后,STM32与上述两种方式类似,从系统存储器地址0x1FFF F000开始执行代码。 … 3 从内置SRAM启动,将SRAM地址0x20000000映射到0x00000000%2C这样代码启动之后就相当于从0x20000000开始。 内置SRAM,也就是STM32的内存,既然是SRAM,自然也就没有程序存储的能力了,这个模式一般用于程序调试。 )

  • 单片机程序烧录的3种方式(ISP、ICP、IAP)是什么? - 知乎 (zhihu.com)

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