Keil堆栈设置注意事项
一、启动模式
复位方式:上电复位、硬件复位、软件复位
- 从地址0x0000 0000处取出堆栈指针MSP的初始值,该值就是栈顶地址。
- 从地址0x0000 0004处取出程序计数器指针PC的初始值,该值指向复位后执行的第一条指令。
说白了就是从0x0000 0000的映射地址取MSP,从0x0000 0004的映射地址取PC。
SRAM启动模式需要用启动文件startup_stm32f103xe.s这个文件决定是FLASH还是SRAM。
系统存储器是存放ST公司的固化代码的,用不了。
二、启动文件分析
startup_stm32f103xe.s由汇编编写
2.1启动文件的工作
- 初始化堆栈指针 SP = _initial_sp
- 初始化程序计数器指针 PC = Reset_Handler
- 设置堆和栈的大小
- 初始化中断向量表
- 配置外部SRAM作为数据存储器(可选)
- 配置系统时钟,通过调用SystemInit函数(可选)
- 调用C库中的_main函数初始化用户堆栈,最终调用main函数
keil界面->Help->uVision Help可以查询汇编指令。
2.2启动文件代码分析
2.2.1栈分配:
Stack_Size EQU 0x00000400AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
Stack_Mem SPACE Stack_Size
__initial_sp
2.2.2堆分配:
Heap_Size EQU 0x00000200AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
__heap_base
Heap_Mem SPACE Heap_Size
__heap_limitPRESERVE8THUMB
2.2.3中断向量表定义:
AREA RESET, DATA, READONLYEXPORT __VectorsEXPORT __Vectors_EndEXPORT __Vectors_Size
__Vectors DCD __initial_sp ; Top of StackDCD Reset_Handler ; Reset HandlerDCD NMI_Handler ; NMI HandlerDCD HardFault_Handler ; Hard Fault HandlerDCD MemManage_Handler ; MPU Fault HandlerDCD BusFault_Handler ; Bus Fault HandlerDCD UsageFault_Handler ; Usage Fault HandlerDCD 0 ; ReservedDCD 0 ; ReservedDCD 0 ; ReservedDCD 0 ; ReservedDCD SVC_Handler ; SVCall HandlerDCD DebugMon_Handler ; Debug Monitor HandlerDCD 0 ; ReservedDCD PendSV_Handler ; PendSV HandlerDCD SysTick_Handler ; SysTick Handler; External InterruptsDCD WWDG_IRQHandler ; Window WatchdogDCD PVD_IRQHandler ; PVD through EXTI Line detectDCD TAMPER_IRQHandler ; TamperDCD RTC_IRQHandler ; RTCDCD FLASH_IRQHandler ; FlashDCD RCC_IRQHandler ; RCCDCD EXTI0_IRQHandler ; EXTI Line 0DCD EXTI1_IRQHandler ; EXTI Line 1DCD EXTI2_IRQHandler ; EXTI Line 2DCD EXTI3_IRQHandler ; EXTI Line 3DCD EXTI4_IRQHandler ; EXTI Line 4DCD DMA1_Channel1_IRQHandler ; DMA1 Channel 1DCD DMA1_Channel2_IRQHandler ; DMA1 Channel 2DCD DMA1_Channel3_IRQHandler ; DMA1 Channel 3DCD DMA1_Channel4_IRQHandler ; DMA1 Channel 4DCD DMA1_Channel5_IRQHandler ; DMA1 Channel 5DCD DMA1_Channel6_IRQHandler ; DMA1 Channel 6DCD DMA1_Channel7_IRQHandler ; DMA1 Channel 7DCD ADC1_2_IRQHandler ; ADC1 & ADC2DCD USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler ; USB High Priority or CAN1 TXDCD USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler ; USB Low Priority or CAN1 RX0DCD CAN1_RX1_IRQHandler ; CAN1 RX1DCD CAN1_SCE_IRQHandler ; CAN1 SCEDCD EXTI9_5_IRQHandler ; EXTI Line 9..5DCD TIM1_BRK_IRQHandler ; TIM1 BreakDCD TIM1_UP_IRQHandler ; TIM1 UpdateDCD TIM1_TRG_COM_IRQHandler ; TIM1 Trigger and CommutationDCD TIM1_CC_IRQHandler ; TIM1 Capture CompareDCD TIM2_IRQHandler ; TIM2DCD TIM3_IRQHandler ; TIM3DCD TIM4_IRQHandler ; TIM4DCD I2C1_EV_IRQHandler ; I2C1 EventDCD I2C1_ER_IRQHandler ; I2C1 ErrorDCD I2C2_EV_IRQHandler ; I2C2 EventDCD I2C2_ER_IRQHandler ; I2C2 ErrorDCD SPI1_IRQHandler ; SPI1DCD SPI2_IRQHandler ; SPI2DCD USART1_IRQHandler ; USART1DCD USART2_IRQHandler ; USART2DCD USART3_IRQHandler ; USART3DCD EXTI15_10_IRQHandler ; EXTI Line 15..10DCD RTC_Alarm_IRQHandler ; RTC Alarm through EXTI LineDCD USBWakeUp_IRQHandler ; USB Wakeup from suspendDCD TIM8_BRK_IRQHandler ; TIM8 BreakDCD TIM8_UP_IRQHandler ; TIM8 UpdateDCD TIM8_TRG_COM_IRQHandler ; TIM8 Trigger and CommutationDCD TIM8_CC_IRQHandler ; TIM8 Capture CompareDCD ADC3_IRQHandler ; ADC3DCD FSMC_IRQHandler ; FSMCDCD SDIO_IRQHandler ; SDIODCD TIM5_IRQHandler ; TIM5DCD SPI3_IRQHandler ; SPI3DCD UART4_IRQHandler ; UART4DCD UART5_IRQHandler ; UART5DCD TIM6_IRQHandler ; TIM6DCD TIM7_IRQHandler ; TIM7DCD DMA2_Channel1_IRQHandler ; DMA2 Channel1DCD DMA2_Channel2_IRQHandler ; DMA2 Channel2DCD DMA2_Channel3_IRQHandler ; DMA2 Channel3DCD DMA2_Channel4_5_IRQHandler ; DMA2 Channel4 & Channel5
__Vectors_End
__Vectors 为向量表起始地址,__Vectors_End 为向量表结束地址,__Vectors_Size 为向量表大小,__Vectors_Size = __Vectors_End - __Vectors。
程序在FLASH运行时,向量表起始地址为0x8000 0000,存放栈顶地址。0x8000 0004存放Reset_Handler中断函数入口地址。向量表存的就是中断服务函数的函数名,也就是地址。
2.2.4复位程序:
AREA |.text|, CODE, READONLY
Reset_Handler PROCEXPORT Reset_Handler [WEAK]IMPORT __mainIMPORT SystemInitLDR R0, =SystemInitBLX R0 LDR R0, =__mainBX R0ENDP
2.2.5中断服务函数:
NMI_Handler PROCEXPORT NMI_Handler [WEAK]B .ENDP
HardFault_Handler\PROCEXPORT HardFault_Handler [WEAK]B .ENDP……Default_Handler PROCEXPORT WWDG_IRQHandler [WEAK]EXPORT PVD_IRQHandler [WEAK]EXPORT TAMPER_IRQHandler [WEAK]EXPORT RTC_IRQHandler [WEAK]EXPORT FLASH_IRQHandler [WEAK]EXPORT RCC_IRQHandler [WEAK]EXPORT EXTI0_IRQHandler [WEAK]EXPORT EXTI1_IRQHandler [WEAK]EXPORT EXTI2_IRQHandler [WEAK]EXPORT EXTI3_IRQHandler [WEAK]EXPORT EXTI4_IRQHandler [WEAK]EXPORT DMA1_Channel1_IRQHandler [WEAK]EXPORT DMA1_Channel2_IRQHandler [WEAK]EXPORT DMA1_Channel3_IRQHandler [WEAK]EXPORT DMA1_Channel4_IRQHandler [WEAK]EXPORT DMA1_Channel5_IRQHandler [WEAK]EXPORT DMA1_Channel6_IRQHandler [WEAK]EXPORT DMA1_Channel7_IRQHandler [WEAK]EXPORT ADC1_2_IRQHandler [WEAK]EXPORT USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler [WEAK]EXPORT USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler [WEAK]EXPORT CAN1_RX1_IRQHandler [WEAK]EXPORT CAN1_SCE_IRQHandler [WEAK]EXPORT EXTI9_5_IRQHandler [WEAK]EXPORT TIM1_BRK_IRQHandler [WEAK]EXPORT TIM1_UP_IRQHandler [WEAK]EXPORT TIM1_TRG_COM_IRQHandler [WEAK]EXPORT TIM1_CC_IRQHandler [WEAK]EXPORT TIM2_IRQHandler [WEAK]EXPORT TIM3_IRQHandler [WEAK]EXPORT TIM4_IRQHandler [WEAK]EXPORT I2C1_EV_IRQHandler [WEAK]EXPORT I2C1_ER_IRQHandler [WEAK]EXPORT I2C2_EV_IRQHandler [WEAK]EXPORT I2C2_ER_IRQHandler [WEAK]EXPORT SPI1_IRQHandler [WEAK]EXPORT SPI2_IRQHandler [WEAK]EXPORT USART1_IRQHandler [WEAK]EXPORT USART2_IRQHandler [WEAK]EXPORT USART3_IRQHandler [WEAK]EXPORT EXTI15_10_IRQHandler [WEAK]EXPORT RTC_Alarm_IRQHandler [WEAK]EXPORT USBWakeUp_IRQHandler [WEAK]EXPORT TIM8_BRK_IRQHandler [WEAK]EXPORT TIM8_UP_IRQHandler [WEAK]EXPORT TIM8_TRG_COM_IRQHandler [WEAK]EXPORT TIM8_CC_IRQHandler [WEAK]EXPORT ADC3_IRQHandler [WEAK]EXPORT FSMC_IRQHandler [WEAK]EXPORT SDIO_IRQHandler [WEAK]EXPORT TIM5_IRQHandler [WEAK]EXPORT SPI3_IRQHandler [WEAK]EXPORT UART4_IRQHandler [WEAK]EXPORT UART5_IRQHandler [WEAK]EXPORT TIM6_IRQHandler [WEAK]EXPORT TIM7_IRQHandler [WEAK]EXPORT DMA2_Channel1_IRQHandler [WEAK]EXPORT DMA2_Channel2_IRQHandler [WEAK]EXPORT DMA2_Channel3_IRQHandler [WEAK]EXPORT DMA2_Channel4_5_IRQHandler [WEAK]WWDG_IRQHandler
PVD_IRQHandler
TAMPER_IRQHandler
RTC_IRQHandler
FLASH_IRQHandler
RCC_IRQHandler
EXTI0_IRQHandler
EXTI1_IRQHandler
EXTI2_IRQHandler
EXTI3_IRQHandler
EXTI4_IRQHandler
DMA1_Channel1_IRQHandler
DMA1_Channel2_IRQHandler
DMA1_Channel3_IRQHandler
DMA1_Channel4_IRQHandler
DMA1_Channel5_IRQHandler
DMA1_Channel6_IRQHandler
DMA1_Channel7_IRQHandler
ADC1_2_IRQHandler
USB_HP_CAN1_TX_IRQHandler
USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler
CAN1_RX1_IRQHandler
CAN1_SCE_IRQHandler
EXTI9_5_IRQHandler
TIM1_BRK_IRQHandler
TIM1_UP_IRQHandler
TIM1_TRG_COM_IRQHandler
TIM1_CC_IRQHandler
TIM2_IRQHandler
TIM3_IRQHandler
TIM4_IRQHandler
I2C1_EV_IRQHandler
I2C1_ER_IRQHandler
I2C2_EV_IRQHandler
I2C2_ER_IRQHandler
SPI1_IRQHandler
SPI2_IRQHandler
USART1_IRQHandler
USART2_IRQHandler
USART3_IRQHandler
EXTI15_10_IRQHandler
RTC_Alarm_IRQHandler
USBWakeUp_IRQHandler
TIM8_BRK_IRQHandler
TIM8_UP_IRQHandler
TIM8_TRG_COM_IRQHandler
TIM8_CC_IRQHandler
ADC3_IRQHandler
FSMC_IRQHandler
SDIO_IRQHandler
TIM5_IRQHandler
SPI3_IRQHandler
UART4_IRQHandler
UART5_IRQHandler
TIM6_IRQHandler
TIM7_IRQHandler
DMA2_Channel1_IRQHandler
DMA2_Channel2_IRQHandler
DMA2_Channel3_IRQHandler
DMA2_Channel4_5_IRQHandlerB .ENDPALIGN
2.2.6用户堆栈初始化
ALIGN
ALIGN 表示对指令或者数据的存放地址进行对齐,一般需要跟一个立即数,缺省表示 4 字
节对齐。要注意的是,这个不是 ARM 的指令,是编译器的。
;*******************************************************************************
; User Stack and Heap initialization
;*******************************************************************************IF :DEF:__MICROLIBEXPORT __initial_spEXPORT __heap_baseEXPORT __heap_limitELSEIMPORT __use_two_region_memoryEXPORT __user_initial_stackheap__user_initial_stackheapLDR R0, = Heap_MemLDR R1, =(Stack_Mem + Stack_Size)LDR R2, = (Heap_Mem + Heap_Size)LDR R3, = Stack_MemBX LRALIGNENDIFEND
代码含义:
判断是否定义了__MICROLIB。
如果定义__MICROLIB,声明__initial_sp(栈顶地址)、__heap_base(堆起始地址) 和__heap_limit(堆结束地址) 这三个标号具有全局属性,可被外部的文件使用。
代码变得很小,功能比缺省 C 库少。 MicroLIB 是没有源码的,只有库。
2.3系统启动流程分析
以STM32F103开发板HAL库例程实验1跑马灯实验为例观察内存空间存储情况。
0x0800 0000地址存放的值是0x20000788,0x0800 0004地址存放的值是0x0800 01CD。CM3小端模式。堆栈指针SP=0x2000 0788,PC=0x0800 01CD(Reset_Handler入口地址)。
请注意,这与传统的ARM架构不同——其实也和绝大多数的其它单片机不同。
传统的ARM架构总是从 0 地址开始执行第一条指令。它们的 0 地址处总是一条跳转指令。
CM3 内核中, 0 地址处提供 MSP 的初始值,然后就是向量表(向量表在以后还可以被移至其它位置)。向量表中的数值是 32 位的地址,而不是跳转指令。向量表的第一个条目指向复位后应执行的第一条指令,就是 Reset_Handler 这个函数。
三、map文件分析
output生成.axf、.crf、.d、.dep、.hex、.lnp、.lst、.o、.htm、bulild_log.htm 和.map。
- 程序段交叉引用关系
- 删除映像未使用的程序段
- 映像符号表
- 映像内存分布图
- 映像组件大小
keil中map配置:
keil中打开.map文件的步骤:
- 确保工程编译成功(无错误)
- 双击LED,打开.map文件
- map文件打开成功
map文件的基础概念:
- Section:描述映像文件的代码或数据块,我们简称程序段
- RO:Read Only 的缩写,包括只读数据(RO data)和代码(RO code)两部分内容,占用 FLASH 空间。
- RW:Read Write 的缩写,包含可读写数据(RW data,有初值,且不为 0),占用 FLASH(存储初值)和 RAM(读写操作)。
- ZI:Zero initialized 的缩写,包含初始化为 0 的数据(ZI data),占用 RAM 空间。
- .text:相当于 RO code
- .constdata:相当于 RO data
- .bss:相当于 ZI data
- .data:相当于 RW data
map文件的5个组成部分说明:
- 程序段交叉引用关系:main调用了sys.c中的sys_stm32_clock_init函数
- 删除映像未使用的程序段:列出了没有用到而被删除的程序段,并统计了移除的程序段。为了更好的节省空间,我们一般在 MDK→魔术棒→C/C++选项卡里面勾选: One ELF
Section per Function。 - 映像符号表:描述被引用的各个符号在存储器中的存储地址、类型、大小等信息。映像符号表分为本地符号(static声明的全局变量地址和大小,c文件函数地址和static函数代码大小,汇编文件中的标号地址,作用域:限本文件)和全局符号(全局变量的地址和大小,c文件中函数的地址和代码大小,汇编文件中的标号地址,作用域:全工程)。
- 映像内存分布图:
- 映像组件大小
映像组件大小(Image component sizes)给出了整个映像所有代码(.o)占用空间的汇总
信息。这部分是程序实际功能可执行代码的存储空间。