手把手之STM32启动代码

本文详细解析了STM32的启动代码,介绍了其如何初始化堆栈、设置中断向量表,并解释了为何需要这些配置。

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     对于熟悉电脑的伙伴们来说,BIOS(那个蓝色的界面)可能不会太陌生吧,这货就是电脑的启动代码。没有BIOS的电脑,那注定是一块板砖!BIOS主要是做一些开机前的准备工作,例如系统时间设定、启动顺序。。。扯远了

    其实电脑本身就是从单片机而来,那么单片机也是有启动代码的,只是我们绝大部分情况 不去关心它。

    启动代码究竟都干了些什么工作,为何需要它?想想你在c语言中用到了什么东西,而这些东西却是拿来就可以用的?堆、栈!没错,就是他们。我们知道堆和栈是内存中划分出的一块区域,那为什么我们没有亲自划分呢,因为启动代码帮了你的忙!!!再想想单片机工作的时候,有哪些配置被我们忽略了,而它却可以用?时钟,就是这货,我们可以不配置时钟,而你发现它竟然有默认值!还是启动代码帮了你

    接下来仔细研究一下stm32的启动代码,首先要知道启动代码藏在哪里:一个叫做startup的汇编文件。启动代码是对硬件的一个最初级的配置,它必须用汇编语言来实现,汇编是真正的硬件编程语言。

    从上到下解读启动代码

1、定义栈大小


2、定义堆大小


3、中断向量地址

ps:Cortex-M4内核要求内存的第一个地址是栈指针,第二个地址开始为中断向量。而中断向量的第一个必须是复位,因为代码是从上到下执行,开机首先遇到的就是复位


4、复位中断处理函数

ps1:仔细那看有两个东西需要注意:“SystemInit”这个是时钟初始,“__main”这一句代表跳转到“main”函数。正因为复位这样的写法,所以程序都是从main函数开始执行的

ps2:“SystemInit”具体实现过程在stm32fxxx.c,“__main”也是在某个地方与真正的main关联起来


5、其他中断处理函数

ps1:绝大部分中断的实现系统没有给出,等待程序猿去写。但是中断的名字我们都可以看到的,每一个名字都和上面向量表中对应着。我们知道函数名其实就是一个地址,而中断的入口地址是固定的,只要找对名字,那地址也就找对了。

ps2:中断的入口地址由内核和芯片决定,无法更改。因此不要改启动代码中的中断向量表


6、初始化堆、栈


ps:正因为堆和栈已经被初始化,所以你的C语言才可以顺利的执行


    启动代码是非常关键的,所有的CPU都有启动代码。这里完成了最基本的初始化功能,尤其是中断向量表,程序猿每一个中断函数的名字都要与启动代码中的向量表对应,否则中断是无法进入的。

### STM32用于平衡车项目的开发指南 #### 1. 平衡车项目概述 平衡车是一种基于姿态控制的自平衡机器人,其核心在于通过传感器获取车身的姿态信息并利用控制系统实现动态稳定。STM32作为一款高性能微控制器,在此类项目中扮演着重要角色。它能够高效处理来自加速度计、陀螺仪的数据,并运行实时操作系统(RTOS),从而提升系统的响应性和稳定性。 对于初学者而言,掌握STM32的基础操作以及多任务调度机制至关重要[^1]。此外,了解步进电机的工作原理及其驱动方法也是必不可少的一部分[^2]。 #### 2. 系统架构设计 平衡车的核心组件通常包括以下几个部分: - **主控芯片**:选用性能强大的STM32系列单片机。 - **惯性测量单元 (IMU)**:由三轴加速度计和三轴陀螺仪组成,负责检测车辆倾斜角度及角速度变化。 - **动力模块**:采用直流无刷电机或者有刷电机来提供驱动力;某些情况下也可能使用步进电机完成精确位置调整。 - **电源管理系统**:确保整个电路正常工作所需的电压范围和支持长时间续航能力。 #### 3. 工具链搭建与环境配置 要快速启动一个基于STM32的平衡车项目,可以按照如下流程设置开发环境: ##### 3.1 使用STM32CubeMX初始化工程结构 借助图形化界面工具STM32CubeMX简化硬件资源分配过程,比如GPIO端口定义、定时器参数设定等基本功能配置。同时启用SysTick中断服务函数以便后续加入时间管理逻辑。 ##### 3.2 导入FreeRTOS支持包 为了让多个子系统协同运作更加流畅自然,推荐引入开源嵌入式实时操作系统——FreeRTOS。该框架允许开发者创建独立的任务线程分别执行不同职责,例如数据采集、滤波计算、PWM信号生成等等。 以下是简单的任务创建示范代码片段: ```c void vTaskFunction(void *pvParameters){ while(1){ // Task implementation goes here. vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(10)); /* Delay for a specified number of milliseconds */ } } ``` 注意上述例子中的`vTaskDelay()`调用了延迟宏转换接口将毫秒级数值映射成滴答周期数形式表示出来。 #### 4. 关键算法解析 针对平衡车应用领域内的典型挑战之一是如何准确估算当前平台倾角值?卡尔曼滤波(Kalman Filter)技术被广泛应用于融合加速计重力分量读数与旋转速率增量累加结果之间差异方面取得良好效果。具体实现细节可参阅相关文献资料进一步深入研究学习。 另外值得注意的是PID调节策略同样适用于修正偏差过程中发挥重要作用。通过对比例系数Kp, 积分项Ki 及 微分校正因子 Kd 的合理取舍优化最终达到预期目标平稳行驶状态。 --- ####
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