1、STM32 啟動文件與 .sct 文件分析

1) 定義STACK段，{NOINIT，讀寫}：分配一段內(nèi)存大小為0.5K;

2) 定義HEAP段， {NOINIT，讀寫}：分配一段內(nèi)存大小為1K;

3) 定義RESET段，{DATA，只讀}：DCD各種中斷向量;

4) 定義|.text|段，{CODE，只讀}：Reset_Handler函數(shù)，函數(shù)中最后加載了__main；

對剩余的中斷函數(shù)進(jìn)行了弱定義；

在最后還有一段用戶初始化堆棧的代碼__user_initial_stackheap。

那這些代碼都存放在什么位置呢？

5) 分析 .sct 文件：

分散加載文件（即scatter file，后綴為.scf）。

分散加載文件是一個(gè)文本文件，通過編寫一個(gè)分散加載文件來指定ARM連接器在生成映像文件時(shí)如何分配RO,RW,ZI等數(shù)據(jù)的存放地址。

如果不用SCATTER文件指定，那么ARM連接器會按照默認(rèn)的方式來生成映像文件，一般情況下我們是不需要使用分散加載文件的。

但在某些場合，我們希望把某些數(shù)據(jù)放在指定的地址處，那么這時(shí)候SCATTER文件就發(fā)揮了非常大的作用。

而且SCATTER文件用起來非常簡單好用。

舉個(gè)例子：

比如像LPC2378芯片具有多個(gè)不連續(xù)的SRAM，通用的RAM是32KB，可是32KB不夠用，我想把某個(gè).C中的RW數(shù)據(jù)放在USB的SRAM中，那么就可以通過SCATTER文件來完成這個(gè)功能。

LR_IROM1 0x08000000 0x00080000  {    ; load region size_region

  ER_IROM1 0x08000000 0x00080000  {  ; load address = execution address

   *.o (RESET, +First)

   *(InRoot$$Sections)

   .ANY (+RO)

  }

  RW_IRAM1 0x20000000 0x00010000  {  ; RW data

   .ANY (+RW +ZI)

  }

}

STACK段和HEAP段是RW屬性，存在RAM（0x20000000-0x20010000）中，具體的地址由編譯器在后面鏈接時(shí)決定，并不是一定存在RAM的開頭地址。

RESET段存在FLASH（0x08000000-0x08080000）中，而且是FLASH的最開頭，再結(jié)合CORTEX-M3的特性，其上電后根據(jù)啟動引腳來決定PC位置，比如啟動設(shè)置為FLASH啟動，則啟動后PC跳到0x08000000。

此時(shí)CPU會先取2個(gè)地址（硬件決定），第一個(gè)是棧頂?shù)刂?，第二個(gè)是復(fù)位異常地址，這樣就跳到Reset_Handler，Reset_Handler執(zhí)行到將最后跳轉(zhuǎn)到?庫的__main。

|.text |段是CODE屬性，也存在FLASH區(qū)。

啟動代碼所做的工作如下：

先是建立了堆棧，之后上電后尋找到中斷向量表中的復(fù)位函數(shù)Reset_Handler執(zhí)行，之后跳轉(zhuǎn)到__main執(zhí)行?庫函數(shù)，最后由__main調(diào)用main()函數(shù)，進(jìn)入C的世界。

2、__user_initial_stackheap

這段代碼位于裸機(jī)啟動文件的末尾：

       IF      :DEF:__MICROLIB                

                 EXPORT  __initial_sp

                 EXPORT  __heap_base

                 EXPORT  __heap_limit

                 ELSE               

                 IMPORT  __use_two_region_memory

                 EXPORT  __user_initial_stackheap                 

__user_initial_stackheap

                 LDR     R0, =  Heap_Mem

                 LDR     R1, =(Stack_Mem + Stack_Size)

                 LDR     R2, = (Heap_Mem +  Heap_Size)

                 LDR     R3, = Stack_Mem

                 BX      LR

若是使用了microlib，則只需要將__initial_sp，__ heap_base的，__ heap_limit三個(gè)變量定義成全局變量即可（這三個(gè)變量也是固定的可被?庫引用，在庫中需要使用到這三個(gè)變量對堆棧進(jìn)行初始化）；

否則，就需要自己定義__user_initial_stackheap。

microlib缺省的情況下使用的是Keil C庫。

但是事實(shí)上，μVision庫里包含了更多__user_initial_stackheap()的函數(shù)體，這樣編譯器可以根據(jù)開發(fā)人員scatter文件的內(nèi)容自動選擇合適的函數(shù)體。

換句話說，針對RVCT v3.x及之后的版本，使用scatter文件的開發(fā)人員可以不再重新實(shí)現(xiàn)__user_initial_stackheap()的函數(shù)體。

也就是說不必再自己寫了__user_initial_stackheap，自己在做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)，沒有使用microlib庫，同時(shí)也將這部分函數(shù)注釋掉，并沒有產(chǎn)生任何異常。

所以對__user_initial_stackheap在這里就不再做更多深入的研究了，這一部分太燒腦了，就當(dāng)作C庫已經(jīng)為我們準(zhǔn)備好了這個(gè)函數(shù)。

3、堆棧的單區(qū)模型和雙區(qū)模型

堆棧分為單區(qū)模型和雙區(qū)模型：

單區(qū)模型堆和棧在同一存儲器區(qū)中互相朝向?qū)Ψ皆鲩L

雙區(qū)模型將堆和棧分別放置在存儲器不同的區(qū)中，__ user_initial_stackheap()建立的專用堆限制來檢查堆，需要設(shè)置堆棧的長度。

1）選擇使用單區(qū)模型，在SCT文件中定義一個(gè)特殊的執(zhí)行域，使用符號：

ARM_LIB_STACKHEAP，并使用EMPTY屬性這樣庫管理器就選擇了一個(gè)把這個(gè)域當(dāng)作堆和棧合并在一起的__user_initial_stackheap()函數(shù)。

在這個(gè)函數(shù)中使用了“Image$ $ ARM_LIB_STACKHEAP$ $Base”和“Image$ $ARM_LIB_STACKHEAP$ $ZI$ $Limit”符號。

2）選擇使用雙區(qū)模型，在sct文件中定義兩個(gè)特殊的執(zhí)行域，使用符號：

ARM_LIB_STACK和ARM_LIB_HEAP，都要使用EMPTY屬性。這樣庫管理器就會選擇使用符號：“Image$ $ARM_LIB_HEAP$ $Base” ，“Image$ $ARM_LIB_STACK$ $ZI$ $ limit”，“Image$ $ARM_LIB_STACK$ $Base”，“Image$ $ARM_LIB_STACK$ $ZI$ $Limit”的__user_initial_stackheap()函數(shù)。

從裸機(jī)的啟動文件可以看出，裸機(jī)使用的是雙區(qū)模型。

4、Huawei_LiteOS 啟動文件與 sct 文件

啟動文件：

LOS_Heap_Min_Size   EQU     0x400

                AREA    LOS_HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3

__los_heap_base

LOS_Heap_Mem    SPACE   LOS_Heap_Min_Size

                AREA    LOS_HEAP_INFO, DATA, READONLY, ALIGN=2

                IMPORT  |Image$$ARM_LIB_STACKHEAP$$ZI$$Base|

                EXPORT  __LOS_HEAP_ADDR_START__

                EXPORT  __LOS_HEAP_ADDR_END__

__LOS_HEAP_ADDR_START__

                DCD     __los_heap_base

__LOS_HEAP_ADDR_END__

                DCD     |Image$$ARM_LIB_STACKHEAP$$ZI$$Base| - 1

                PRESERVE8

                AREA    RESET, CODE, READONLY

                THUMB

                IMPORT  ||Image$$ARM_LIB_STACKHEAP$$ZI$$Limit||

                IMPORT  osPendSV

                EXPORT  _BootVectors

                EXPORT  Reset_Handler

_BootVectors

                DCD     ||Image$$ARM_LIB_STACKHEAP$$ZI$$Limit||

                DCD     Reset_Handler

Reset_Handler

                IMPORT  SystemInit

                IMPORT  __main

                LDR     R0, =SystemInit

                BLX     R0

                LDR     R0, =__main

                BX      R0

                ALIGN

                END

定義LOS_HEAP段，{NOINIT，讀寫}：分配一段內(nèi)存大小為1K；

定義LOS_HEAP_INFO段，{DATA，只讀}：定義__LOS_HEAP_ADDR_START__和__LOS_HEAP_ADDR_END__這兩個(gè)全局變量供OS使用；

定義RESET段，{CODE，只讀}：啟動向量，第一個(gè)是棧頂?shù)刂?，第二個(gè)是Reset_Handler；將Reset_Handler主體也寫入了RESET段；

首先，可以看出，分配堆棧的方式與裸機(jī)不同，使用的是單區(qū)模型，從下向上排列

__LOS_HEAP_ADDR_START __ = __ los_heap_base，為堆低地址;

__LOS_HEAP_ADDR_END __ = |Image$ $ARM_LIB_STACKHEAP$ $ZI$ $Base | - 1，為堆頂（不確定的地址）;

|Image$ $ARM_LIB_STACKHEAP$ $ZI$ $Base|，為棧底（不確定的地址）;

|Image$ $ARM_LIB_STACKHEAP$ $ZI$ $Limit|，為棧頂?shù)刂?

所以，由上文可知，在sct文件中必然會出現(xiàn)ARM_LIB_STACKHEAP這個(gè)執(zhí)行域：

LR_IROM1 0x08000000 0x00020000  {    ; load region size_region

    ER_IROM1 0x08000000 0x00020000  {    ; load address = execution address

        *.o (RESET, +First)

        *(InRoot$$Sections)

        .ANY (+RO)

        * (LOS_HEAP_INFO)

    }

    VECTOR 0x20000000 0x400  {    ; Vector

        * (.data.vector)

    }

    RW_IRAM1 0x20000400 0x00004800  {    ; RW data

        ;.ANY (+RW +ZI)

        * (.data, .bss)

        * (LOS_HEAP)

    }

    ARM_LIB_STACKHEAP 0x20004C00 EMPTY 0x400  {    ;LiteOS MSP

    }

}

那么其他的異常中斷向量入口在哪里呢？定義在los_hwi.c文件中被定義成了數(shù)組的形式：

#ifdef __ICCARM__

#pragma  location = ".data.vector"

#elif defined (__CC_ARM) || defined (__GNUC__)

LITE_OS_SEC_VEC

#endif

HWI_PROC_FUNC m_pstHwiForm[OS_VECTOR_CNT] =

{

    (HWI_PROC_FUNC)0,                    // [0] Top of Stack

    (HWI_PROC_FUNC)Reset_Handler,        // [1] reset

    (HWI_PROC_FUNC)osHwiDefaultHandler,  // [2] NMI Handler

    (HWI_PROC_FUNC)osHwiDefaultHandler,  // [3] Hard Fault Handler

    (HWI_PROC_FUNC)osHwiDefaultHandler,  // [4] MPU Fault Handler

    (HWI_PROC_FUNC)osHwiDefaultHandler,  // [5] Bus Fault Handler

    (HWI_PROC_FUNC)osHwiDefaultHandler,  // [6] Usage Fault Handler

    (HWI_PROC_FUNC)0,                    // [7] Reserved

    (HWI_PROC_FUNC)0,                    // [8] Reserved

    (HWI_PROC_FUNC)0,                    // [9] Reserved

    (HWI_PROC_FUNC)0,                    // [10] Reserved

    (HWI_PROC_FUNC)osHwiDefaultHandler,  // [11] SVCall Handler

    (HWI_PROC_FUNC)osHwiDefaultHandler,  // [12] Debug Monitor Handler

    (HWI_PROC_FUNC)0,                    // [13] Reserved

    (HWI_PROC_FUNC)osPendSV,             // [14] PendSV Handler

    (HWI_PROC_FUNC)osHwiDefaultHandler,  // [15] SysTick Handler

};

這一部分代碼被分散加載文件加載到了VECTOR段，位于RAM的開頭部分。

在內(nèi)核初始化時(shí)會進(jìn)行中斷向量表重映射的工作。