[Skill] STM32的启动方式、启动文件、程序下载方式和下载电路——深度解读（全网最全最详细）

目录

前言

一、STM32的存储器类型

1.1 存储器组织结构

1.2  嵌入式Flash（闪存）

Flash架构

Flash结构

1.3  嵌入式SRAM

系统SRAM架构

系统SRAM结构 

二、STM32的启动

2.1 启动流程

2.2  STM32启动硬件配置——BOOT【1:0】引脚

 BOOT[1:0]引脚配置描述        

 启动方式

2.3  STM32启动软件配置——启动文件

启动文件名称

启动文件内容

2.4  STM32启动举例详细介绍

三、三种启动方式

3.1 ISP

简介

STM32中的ISP下载方式

3.2 ICP

简介

STM32中的ICP下载方式

3.3 IAP

简介

STM32中的ICP下载方式

四、三种硬件电路

4.1 串口ISP电路

 4.2 JTAG下载调试电路

 4.3 SWD下载调试电路

五、参考资料

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前言

为了大家更好的理解STM32的启动方式，这里将以上资料进行整合并从以一下几点进行详细介绍：

一、STM32的存储器类型

二、STM32的启动

三、三种下载方式

四、三种硬件电路

一、STM32的存储器类型

1.1 存储器组织结构

程序存储器、数据存储器、寄存器、I/O端口排列在同一顺序的4GB地址空间内。

可寻址的存储空间分为8个主要块，每个块为512MB；未分配给片上存储器和外设的所有存储区域视为“保留区”。

请参考数据手册中的存储器映射图。

每次芯片复位后，所有外设时钟都被关闭（SRAM和Flash接口除外）。使用外设前，必须在 RCC_AHBxENR 或 RCC_APBxENR 寄存器中使能其时钟。

1.2  嵌入式Flash（闪存）

Flash架构

Flash接口可管理CPU通过AHB I-Code和D-Code对Flash进行访问。该接口可针对Flash执行擦除和编程操作，并实施读写保护机制。

Flash接口通过哦指令和缓存机制加速代码执行。

由于本人使用的STM32F407系列开发板，因此将其作为参考讲解：

 Flash接口具体系统架构：

Flash结构

• 主存储块，分为4个16KB扇区、1个64KB扇区和7个128KB扇区，起始地址：0x0800 0000
• 系统存储器，期间在系统存储器启动模式下从该存储器启动，起始地址：0x1FFF 0000
•  512字节OTP（一次性可编程），用于存储用户数据。OTP区域还有16个额外字节，用于锁定对应的OTP数据块
• 选项字节，用于配置读写保护、BOR级别、软/硬件看门狗以及器件处于待机或停止模式下复位。

1.3  嵌入式SRAM

STM32F405xx/07xx 和 STM32F415xx/17xx 带有 4 KB 备份 SRAM和 192 KB 系统 SRAM 。

系统SRAM架构

系统SRAM结构 

可按照字节、半字（16位）或全字（32位）访问，执行速度cpu速度，且等待周期为0。

• 映射在地址0x2000 0000的112KB和16KB的SRAM，可供所有AHB主控总线访问。
• 映射在地址0x2002 0000的64KN，可供所有AHB主控总线访问。
• 映射在地址0x1000 0000映射的64KB块，只能供CPU通过数据总线访问。

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二、STM32的启动

2.1 启动流程

        在嵌入式开发过程中，由于是使用C编程，很少涉及到机器底层寄存器的执行，一般都会从main函数里开始写代码，也都知道代码运行是从main函数开始执行。在C语言代码执行过程中通常是机器先读取下一条语句的地址，然后从程序存储器中读取该地址的程序，然后再执行这条语句。那么问题来了，下一条语句的地址可以根据本条语句的地址来寻找到，但是main函数最开始的程序的入口地址如何找到？

        事实上微控制器是无法从硬件上去定位main函数的入口地址，因为使用C语言作为开发语言后，变量/函数的地址便由编译器在编译时自行分配，因此main函数的入口地址在编译后并不是固定不变的，因此需要通过一个启动文件来寻找到main的入口地址。

        以前接触无论是PIC、AVR、MSP430或51过程中都会有涉及到启动文件的配置，仅仅只有熔丝位或配置字是需要根据实际使用配置来设置，其实并非没有，而是大部分开发环境往往自动完整提供了这个启动文件，不需要开发人员对其进行配置和干预，只需要从main函数开始程序涉及即可。但是对于嵌入式来说，当接触到嵌入式内核，在片上跑系统时却是很重言的环节。如Linux系统移植过程“bootloader”。启动文件完成微控制器从“复位”到“开始执行main函数”中间这段时间必要启动配置。

启动流程：

1. 硬件选择启动模式

2. 读取启动模式对应的存储器的中断向量表

3. 初始化栈

4. 初始化PC指针，指向Reset_Hander

5. 初始化系统时钟

6. 执行C库函数_main，进入C语言世界，执行main函数

        相对于ARM上一代主流ARM7/ARM9内核架构，新一代Cortex内核架构的启动方式有了很大的变化。ARM7/9内核的控制器在复位后，CPU会从存储空间的绝对地址0x0000 0000取出第一条指令执行复位中断服务程序的启动方式，即固定了复位后的起始地址为0x00000000(PC=0X00000000)同时中断向量表的位置并不是固定的。而Cort