汇编文件的复位中断处理函数的基础知识

这里以KEIL开发环境和STM32F103RET6为例。

上电时单片机首先进入复位中断Reset_Handler,即汇编文件的复位中断处理函数。

             

并且有一个中断向量表默认存在于flash地址开始处。

为什么说是默认呢?这是因为如果没有特殊要求的话很少会去改中断向量表。实际上这个中断向量表是可以更改的。但是在更改向量表之前必须在地址开始处建立一个向量表,因为在复位后,程序默认(硬件决定的)从flash开始的第一个字读取栈指针,第二字就是复位中断的入口,并根据该指针最终进入复位处理函数中执行相应的函数。如果没有这个中断向量表程序是无法启动的。

那么既然前面说可以重新设定中断向量表的位置,那必然有一个寄存器记录着这张表的位置,这就是VTOR寄存器。从《Cortex-M3权威指南》可以看该寄存器的介绍:

      并且向量表的偏移量有如下要求:

64*4是因为一个表项为4字节。

更具体的关于更改向量表的信息查看《Cortex-M3权威指南》。

在复位处理函数中有进入SystemInit函数执行,在函数里有一个设置中断向量表的位置的语句。

VECT_TAB_OFFSET默认情况下就是0

        因为这是官方库函数,并且上电之后必定进入复位中断函数处理,因此必定会执行重新定位向量表的操作。因此只要修改宏定义就可以重新定位向量表。

        先准备两个程序,一个为bootloader,用于更新程序,一个为APP,即固件程序。

首先确定BootLoader为上电最先执行的函数,需要通过下载器下载,而APP则可以通过有线(spii2cusartusb)、无线(BluetoothWiFi)等各种方式下载,只要能够正确传输数据即可。

        因为两个程序中只能有一个程序正在运行,所以可以共用RAM。所以这个时候对一些变量就有必要进行初始化,以防APP程序使用的RAM空间存在之前的数据。

        上电之后,因为硬件问题(可能是VTOR寄存器断电不保存数据吧),导致单片机自动从中断向量表1中寻找复位中断处理函数,此时必然最终会进入BootLoader程序中执行。因为向量表第一个字(32字节)存放的地址就是BootLoader程序编译出来的中断处理函数地址。所以在这个程序一般就是初始化传输方式,然后在一定时间里判断是否需要更新固件,需要则将更新固件并跳转到第二个复位中断函数中执行,而如果超时则自动跳转到第二个复位中断函数中执行。

        一般更新固件的文件类型为bin文件,文件可以直接拷贝到flash中并且执行。那么bin文件应该是怎样的呢?下面的就是通过KEIL生成的bin文件所含有的信息。(有关如何生成bin文件查看前面章节)

        和普通程序的生成没多大区别,都是编译器编译得到的目标的程序。但是我们要如何让编译将程序放在该放的地址呢,即在得到这个bin文件之后,当从向量表的第二字获取的地址刚好指向了Reset_Handler函数呢?即这里面存放的地址应该是绝对地址。

        通过设置KEIL即可:

上面设置为0x8001000,这样在编译过程中就会将整个程序的开始放在0x8001000,并且其他函数地址也会根据该地址自动确定地址,而变量和栈等数据则存放在0x20000000开始处(和BootLoader一样,所以它们其实是共用RAM),这样程序才能正确执行。但是BootLoader怎么找到APP的第一个函数的地址并进入执行呢?就是从接收到的bin文件里找。之前说过程序的开始处就是一张向量表(编译器自动处理的),也就是这个程序的向量表开始就在0x8001000,而bin文件可以直接看成一个flash空间,程序应该放在0x8001000,在bin文件就是在文件的开始处,这样就能找到栈顶指针和复位中断处理函数了。有点绕,看示意图(数字无意义):

但是BootLoader虽然找到了APP程序的复位向量地址,并且整个APP程序拷贝到0x08001000开始处了,BootLoader程序可以通过跳转语句调到复位中断处理函数执行,并且能从向量表出得到栈顶位置,并且其他函数地址也由编译器确定了,执行应该是没问题的。但是一旦中断来了,根据stm32的中断机制,肯定会从中断向量表中找地址,而找中断向量表是通过VTOR来定位的,而在跳转后虽然进入了复位中断处理函数,并进入了SystemInit()中执行,也执行了重新设置VTOR寄存器的操作,但是你的VECT_TAB_OFFSET还是 0……这样一旦中断发生,通过VTOR定位又跑到BootLoader的向量表去执行处理程序了。所以在进入APP函数后,需要重新定位我们新的向量表,只需要修改VECT_TAB_OFFSET即可,而这个偏移量有限制……,而且这个偏移量其实也就是给BootLoader程序预留的空间,所以在这里VECT_TAB_OFFSET设置为0x1000,符合限制条件,并且这个偏移量应该大于BootLoader程序的总大小,这样就OK了。

跳转到复位中断处理函数之前,必须重新设置栈顶位置,虽然是共用RAM,但毕竟BootLoader程序编译下的RAM分配和APP程序编译下的RAM分配可能是不同的,需要重新确定栈顶位置。

总结:

1BootLoader两个功能,一个是一定时间内判断是否需要更新APP,如果需要则接收并将其烧写到指定地址的flash空间中,并从该地址中获取栈顶指针和Reset_Handler指针,并跳转到该函数执行;另一个就是超时直接在该地址直接获取之前的栈顶指针和Reset_Handler指针并跳转执行。

2APP程序需要让编译器将程序存放在指定地址空间里,并重新定位中断向量表的位置。

3、每次上电复位之后程序都会直接从BootLoaderReset_Handler函数执行,而不是从APP中执行。

4、这个地址有两个限制:BootLoader程序大小和向量表地址限制,必须两者都符合要求。

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