学习STM32(二)之STM32启动流程

最新推荐文章于 2025-07-22 13:53:55 发布

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BOOT 的描述：

原文： http://www.cnblogs.com/huanzxj/p/6273014.html

一、三种BOOT模式介绍

所谓启动，一般来说就是指我们下好程序后，重启芯片时，SYSCLK的第4个上升沿，BOOT引脚的值将被锁存。用户可以通过设置BOOT1和BOOT0引脚的状态，来选择在复位后的启动模式。

Main Flash memory
是STM32内置的Flash，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。

System memory（引导装载程序为了把程序导入到FLash中)
从系统存储器启动，这种模式启动的程序功能是由厂家设置的。一般来说，这种启动方式用的比较少。系统存储器是芯片内部一块特定的区域，STM32在出厂时，由ST在这个区域内部预置了一段BootLoader，也就是我们常说的ISP程序，这是一块ROM，
出厂后无法修改。一般来说，我们选用这种启动模式时，是为了从串口下载程序，因为在厂家提供的BootLoader中，提供了串口下载程序的固件，可以通过这个BootLoader将程序下载到系统的Flash中。但是这个下载方式需要以下步骤：
Step1:将BOOT0设置为1，BOOT1设置为0，然后按下复位键，这样才能从系统存储器启动BootLoader
Step2:最后在BootLoader的帮助下，通过串口下载程序到Flash中
Step3:程序下载完成后，又有需要将BOOT0设置为GND，手动复位，这样，STM32才可以从Flash中启动可以看到，利用串口下载程序还是比较的麻烦，需要跳帽跳来跳去的，非常的不注重用户体验。

Embedded Memory
内置SRAM，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（也就是STM32的内存中），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。

二、开发BOOT模式选择。

1、通常使用程序代码存储在主闪存存储器，配置方式：BOOT0=0，BOOT1=X;

2、Flash锁死解决办法：

开发调试过程中，由于某种原因导致内部Flash锁死，无法连接SWD以及Jtag调试，无法读到设备，可以通过修改BOOT模式重新刷写代码。

修改为BOOT0=1，BOOT1=0即可从系统存储器启动，ST出厂时自带Bootloader程序，SWD以及JTAG调试接口都是专用的。重新烧写程序后，可将BOOT模式重新更换到BOOT0=0，BOOT1=X即可正常使用。

stm32初始化流程图解析：

原文： http://www.elecfans.com/emb/app/20171116580420.html

　　STM32启动流程分析：

　　无论是STM32、ARM系列的单片机，还是简单的如51，PIC等，都以为上述原因，需要启动程序，只不过51，PIC等单片机的启动程序已经在相应的IDE编译、链接的时候隐含的编译了，故在写单片机程序的时候无需考虑。而STM32的启动有相应的启动文件，本文将采用KEIL MDK自带的启动文件STM32F10x.s进行分析。

　　1 启动模式的选择

　　STM32芯片自带的启动方式有3种如下表

　　STM32的启动选择，通过设置BOOT1、BOOT0的引脚的高低电平即可选择。其中主闪存启动是将程序下载到内置的Flash进行启动（该flash可运行程序），该程序可以掉电保存，下次开机可自动启动;系统存储器启动是将程序写入到一快特定的区域，一般由厂家直接写入，不能被随意更改或擦除。内置SRAM启动，由于SRAM掉电丢失，不能保存程序，一般只用于程序的调试。

　　就程序的启动而言，采用以上3种方式启动，但对于一个嵌入式系统的程序来说，如果程序执行文件很大，而STM32内置的存储空间有限，就需要外置Nand flash/Nor flash 和SDRAM，即程序存储在flash中，程序执行在SDRAM中，既节约了成本有提高了运行效率。如果采用外置的Flash+SDRAM的方式，就需要一个更加复杂的启动文件（bootloader），需要考虑flash的COPY，Flash的驱动，内存的管理，通信机制等，本文暂不涉及此内容，以后有机会专门讲述。

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

上图：

向量表：所谓的中断向量表，其实是一个WORD（32位整数的数组），每个下标对应一个异常或者中断。向量表的存储地址是可以设置的，通过NVIC中的一个重定位寄存器来指出向量表的地址。复位默认为0。因此，地址0处必须包含一张向量表，用于初始化时的异常分配。

例：中断向量名为EXTI0_IRQHandler，它其实是一个函数指针，指向的是中断服务函数void EXTI0_IRQHandler(void)
发生中断时，NVIC会计算出它的偏移量n*4 ，这个n = 6（n:为EXTI0_IRQHandler的异常类型号，这里不想再去找就直接用n代替）,从而找到EXTI0_IRQHandler 并跳入。

复位第一条指令：Reset_Handler PROC，这里指定为 LDR R0, =__main。表示调用库函数__main，当然，我们可以在__main前做点事情，比如PLL初始化,例如执行下文的SystemInit()

可以不使用C库初始化函数__main()直接调用用户的main()，这个_main的函数可以随便改，不过要上下文一样

https://blog.youkuaiyun.com/ybhuangfugui/article/details/75948282

https://blog.youkuaiyun.com/lanmanck/article/details/8306045

STM32启动后系统初始化SystemInit()

原文： https://blog.youkuaiyun.com/tianshi_1988/article/details/51085962

启动文件中复位异常相应函数如下：
; Reset handler
Reset_Handler PROC
EXPORT Reset_Handler [WEAK]
IMPORT __main
IMPORT SystemInit
LDR R0, =SystemInit
BLX R0
LDR R0, =__main
BX R0
ENDP

SystemInit()这个函数出现在main()函数的第一行，可以看出它的重要性。以前关于SystemInit()这个函数从来没有关心过，只知道这是进行STM32系统初始化的一个函数。今天决定仔细看看，重新开始STM32的学习。这个函数在system_stm32f10x.c中，此C文件主要就是干具体硬件配置相关的工作。

[cpp] view plain copy
/** @addtogroup STM32F10x_System_Private_Functions
  * @{
  */

/**
  * @brief  Setup the microcontroller system
  *         Initialize the Embedded Flash Interface, the PLL and update the
  *         SystemCoreClock variable.
  * @note   This function should be used only after reset.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void SystemInit (void)
{
  /* Reset the RCC clock configuration to the default reset state(for debug purpose) */
  /* Set HSION bit */
  RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001;

  /* Reset SW, HPRE, PPRE1, PPRE2, ADCPRE and MCO bits */
#ifndef STM32F10X_CL
  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF8FF0000;
#else
  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF0FF0000;
#endif /* STM32F10X_CL */

  /* Reset HSEON, CSSON and PLLON bits */
  RCC->CR &= (uint32_t)0xFEF6FFFF;

  /* Reset HSEBYP bit */
  RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;

  /* Reset PLLSRC, PLLXTPRE, PLLMUL and USBPRE/OTGFSPRE bits */
  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xFF80FFFF;

#ifdef STM32F10X_CL
  /* Reset PLL2ON and PLL3ON bits */
  RCC->CR &= (uint32_t)0xEBFFFFFF;

  /* Disable all interrupts and clear pending bits  */
  RCC->CIR = 0x00FF0000;

  /* Reset CFGR2 register */
  RCC->CFGR2 = 0x00000000;
#elif defined (STM32F10X_LD_VL) || defined (STM32F10X_MD_VL) || (defined STM32F10X_HD_VL)
  /* Disable all interrupts and clear pending bits  */
  RCC->CIR = 0x009F0000;

  /* Reset CFGR2 register */
  RCC->CFGR2 = 0x00000000;
#else
  /* Disable all interrupts and clear pending bits  */
  RCC->CIR = 0x009F0000;
#endif /* STM32F10X_CL */

#if defined (STM32F10X_HD) || (defined STM32F10X_XL) || (defined STM32F10X_HD_VL)
  #ifdef DATA_IN_ExtSRAM
    SystemInit_ExtMemCtl();
  #endif /* DATA_IN_ExtSRAM */
#endif

  /* Configure the System clock frequency, HCLK, PCLK2 and PCLK1 prescalers */
  /* Configure the Flash Latency cycles and enable prefetch buffer */
  SetSysClock();

#ifdef VECT_TAB_SRAM
  SCB->VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal SRAM. */
#else
  SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH. */
#endif
}

从函数说明来看，此函数功能就是初始化内部FALSH，PLL并且更新系统时钟。此函数需在复位启动后调用。
[cpp] view plain copy
RCC->CR |= (uint32_t)0x00000001;

第一行代码操作时钟控制寄存器，将内部8M高速时钟使能，从这里可以看出系统启动后是首先依靠内部时钟源而工作的。
[cpp] view plain copy
#ifndef STM32F10X_CL
  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF8FF0000;
#else
  RCC->CFGR &= (uint32_t)0xF0FF0000;

这两行代码则是操作时钟配置寄存器。其主要设置了MCO（微控制器时钟输出）PLL相关（PLL倍频系数，PLL输入时钟源），ADCPRE（ADC时钟），PPRE2(高速APB分频系数)，PPRE1（低速APB分频系数），HPRE(AHB预分频系数)，SW（系统时钟切换），开始时，系统时钟切换到HSI，由它作为系统初始时钟。宏STM32F10X_CL是跟具体STM32芯片相关的一个宏。
[cpp] view plain copy
/* Reset HSEON, CSSON and PLLON bits */
RCC->CR &= (uint32_t)0xFEF6FFFF;

/* Reset HSEBYP bit */
RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;

/* Reset PLLSRC, PLLXTPRE, PLLMUL and USBPRE/OTGFSPRE bits */
RCC->CFGR &= (uint32_t)0xFF80FFFF;

这几句话则是先在关闭HSE，CSS,,PLL等的情况下配置好与之相关参数然后开启，达到生效的目的。
[cpp] view plain copy
#ifdef STM32F10X_CL
  /* Reset PLL2ON and PLL3ON bits */
  RCC->CR &= (uint32_t)0xEBFFFFFF;

  /* Disable all interrupts and clear pending bits  */
  RCC->CIR = 0x00FF0000;

  /* Reset CFGR2 register */
  RCC->CFGR2 = 0x00000000;
#elif defined (STM32F10X_LD_VL) || defined (STM32F10X_MD_VL) || (defined STM32F10X_HD_VL)
  /* Disable all interrupts and clear pending bits  */
  RCC->CIR = 0x009F0000;

  /* Reset CFGR2 register */
  RCC->CFGR2 = 0x00000000;
#else
  /* Disable all interrupts and clear pending bits  */
  RCC->CIR = 0x009F0000;
#endif /* STM32F10X_CL */

这一段主要是跟中断设置有关。开始时，我们需要禁止所有中断并且清除所有中断标志位。不同硬件有不同之处。
[cpp] view plain copy
#if defined (STM32F10X_HD) || (defined STM32F10X_XL) || (defined STM32F10X_HD_VL)
  #ifdef DATA_IN_ExtSRAM
    SystemInit_ExtMemCtl();
  #endif /* DATA_IN_ExtSRAM */
#endif

这段跟设置外部RAM有关吧，我用到的STM32F103RBT与此无关。
[cpp] view plain copy
SetSysClock();

此又是一个函数，主要是配置系统时钟频率。HCLK,PCLK2,PCLK1的分频值，分别代表AHB,APB2,和APB1。当然还干了其它的事情，配置FLASH延时周期和使能预取缓冲期。后面的这个配置具体还不了解。
[cpp] view plain copy
#ifdef VECT_TAB_SRAM
  SCB->VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal SRAM. */
#else
  SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH. */
#endif

这段代码主要是实现向量表的重定位。依据你想要将向量表定位在内部SRAM中还是内部FLASH中。这个SCB开始没在STM32参考手册中发现，原来它是跟Cortex-M3内核相关的东西。所以ST公司就没有把它包含进来吧。内核的东西后面再了解，这里给自己提个醒。

然后再看看SystemInit()中的那个函数SetClock()又做了什么吧。
[cpp] view plain copy
static void SetSysClock(void)
{
#ifdef SYSCLK_FREQ_HSE
  SetSysClockToHSE();
#elif defined SYSCLK_FREQ_24MHz
  SetSysClockTo24();
#elif defined SYSCLK_FREQ_36MHz
  SetSysClockTo36();
#elif defined SYSCLK_FREQ_48MHz
  SetSysClockTo48();
#elif defined SYSCLK_FREQ_56MHz
  SetSysClockTo56();
#elif defined SYSCLK_FREQ_72MHz
  SetSysClockTo72();
#endif

/* If none of the define above is enabled, the HSI is used as System clock
    source (default after reset) */
}

从中可以看出就是根据不同的宏来设置不同的系统时钟，这些宏就在跟此函数在同一个源文件里。官方很是考虑周到，我们只需要选择相应宏就能达到快速配置系统时钟的目的。
[cpp] view plain copy
#if defined (STM32F10X_LD_VL) || (defined STM32F10X_MD_VL) || (defined STM32F10X_HD_VL)
/* #define SYSCLK_FREQ_HSE    HSE_VALUE */
#define SYSCLK_FREQ_24MHz  24000000
#else
/* #define SYSCLK_FREQ_HSE    HSE_VALUE */
/* #define SYSCLK_FREQ_24MHz  24000000 */
/* #define SYSCLK_FREQ_36MHz  36000000 */
/* #define SYSCLK_FREQ_48MHz  48000000 */
/* #define SYSCLK_FREQ_56MHz  56000000 */
#define SYSCLK_FREQ_72MHz  72000000
#endif

比如这里我需要配置系统时钟为72MHZ，则只需要将#define SYSCLK_FREQ_72MHz 72000000两边的注释符去掉。
这个函数里面又有SetSysClockTo72()函数，这个函数就是具体操作寄存器进行配置了。
[cpp] view plain copy
#elif defined SYSCLK_FREQ_72MHz
/**
  * @brief  Sets System clock frequency to 72MHz and configure HCLK, PCLK2
  *         and PCLK1 prescalers.
  * @note   This function should be used only after reset.
  * @param  None
  * @retval None
  */
static void SetSysClockTo72(void)
{
  __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0;

  /* SYSCLK, HCLK, PCLK2 and PCLK1 configuration ---------------------------*/
  /* Enable HSE */
  RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON);

  /* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */
  do
  {
    HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY;
    StartUpCounter++;
  } while((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT));

  if ((RCC->CR & RCC_CR_HSERDY) != RESET)
  {
    HSEStatus = (uint32_t)0x01;
  }
  else
  {
    HSEStatus = (uint32_t)0x00;
  }

  if (HSEStatus == (uint32_t)0x01)
  {
    /* Enable Prefetch Buffer */
    FLASH->ACR |= FLASH_ACR_PRFTBE;

    /* Flash 2 wait state */
    FLASH->ACR &= (uint32_t)((uint32_t)~FLASH_ACR_LATENCY);
    FLASH->ACR |= (uint32_t)FLASH_ACR_LATENCY_2;


    /* HCLK = SYSCLK */
    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_HPRE_DIV1;

    /* PCLK2 = HCLK */
    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE2_DIV1;

    /* PCLK1 = HCLK */
    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_PPRE1_DIV2;

#ifdef STM32F10X_CL
    /* Configure PLLs ------------------------------------------------------*/
    /* PLL2 configuration: PLL2CLK = (HSE / 5) * 8 = 40 MHz */
    /* PREDIV1 configuration: PREDIV1CLK = PLL2 / 5 = 8 MHz */

    RCC->CFGR2 &= (uint32_t)~(RCC_CFGR2_PREDIV2 | RCC_CFGR2_PLL2MUL |
                              RCC_CFGR2_PREDIV1 | RCC_CFGR2_PREDIV1SRC);
    RCC->CFGR2 |= (uint32_t)(RCC_CFGR2_PREDIV2_DIV5 | RCC_CFGR2_PLL2MUL8 |
                             RCC_CFGR2_PREDIV1SRC_PLL2 | RCC_CFGR2_PREDIV1_DIV5);

    /* Enable PLL2 */
    RCC->CR |= RCC_CR_PLL2ON;
    /* Wait till PLL2 is ready */
    while((RCC->CR & RCC_CR_PLL2RDY) == 0)
    {
    }


    /* PLL configuration: PLLCLK = PREDIV1 * 9 = 72 MHz */
    RCC->CFGR &= (uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLXTPRE | RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLMULL);
    RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLXTPRE_PREDIV1 | RCC_CFGR_PLLSRC_PREDIV1 |
                            RCC_CFGR_PLLMULL9);
#else
    /*  PLL configuration: PLLCLK = HSE * 9 = 72 MHz */
    RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE |
                                        RCC_CFGR_PLLMULL));
    RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL9);
#endif /* STM32F10X_CL */

    /* Enable PLL */
    RCC->CR |= RCC_CR_PLLON;

    /* Wait till PLL is ready */
    while((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0)
    {
    }

    /* Select PLL as system clock source */
    RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW));
    RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL;

    /* Wait till PLL is used as system clock source */
    while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08)
    {
    }
  }

  else
  { /* If HSE fails to start-up, the application will have wrong clock
         configuration. User can add here some code to deal with this error */
  }
}
#endif