深入理解MCU啟動(dòng)原理

MCU最開(kāi)始一啟動(dòng)后去哪里讀代碼？

CPU上電啟動(dòng)后被設計為去地址0x00000000位置處讀取代碼；首先會(huì )連續讀取兩個(gè)字，分別是棧指針初始值和復位異常處理函數的地址；然后跳去執行復位異常處理函數。

當然在一些早期的ARM處理器設計中，如Arm7TDMI，復位后會(huì )直接讀取0地址處的代碼進(jìn)行執行，由軟件初始化棧指針，0地址處存放的直接就是中斷處理函數，而不是函數地址。所以我們可以有理由推測出，第一個(gè)字是棧地址是因為接下來(lái)的復位中斷處理函數涉及函數跳轉，可能已經(jīng)需要存放內容在棧里了。

0x0地址處是bootROM代碼嗎，還是用戶(hù)bootloader代碼？

答案是都可以，這其實(shí)取決于用戶(hù)的代碼是存放在哪里的。比如說(shuō)對于一些性能強的MCU（如Cortex-A系列）來(lái)說(shuō)，代碼本身體積比較大，存放在SD卡里或者QSPI/SPI Flash里都有可能，這些MCU啟動(dòng)一定是先去bootROM執行代碼，因為SD卡、SPI Flash的儲存不在MCU的統一編址空間里，沒(méi)初始化這些外設前根本無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)，bootROM這塊Nor Flash就一定是可以被MCU直接通過(guò)總線(xiàn)地址訪(fǎng)問(wèn)的，0地址的代碼位于bootROM中。

代碼從bootROM中起來(lái)后，通過(guò)啟動(dòng)引腳判斷從哪個(gè)外設中搬用戶(hù)程序，并去初始化相應外設，將外設中存儲的用戶(hù)代碼搬到內部SRAM中執行。后續的啟動(dòng)流程不贅述。

對于一些小容量的MCU來(lái)說(shuō)，比如Cortex-M3/M4，他們的芯片里有內置Flash，這個(gè)Flash的特點(diǎn)跟上面說(shuō)的bootROM很像，是MCU可以直接通過(guò)地址總線(xiàn)去訪(fǎng)問(wèn)到的，不需要進(jìn)行外設初始化的。當然，這些MCU內部也是有bootROM的，因此這些MCU一上電可以選擇從bootROM中啟動(dòng)，也可以選擇從內置Flash中啟動(dòng)，是通過(guò)外部引腳進(jìn)行選擇的，選擇了誰(shuí)，就把誰(shuí)的起始地址映射到0地址處。

類(lèi)似Cortex-M3/M4是如何保證Flash起始地址是棧指針和復位異常處理函數指針的？

這一點(diǎn)實(shí)際是通過(guò)編譯的鏈接文件制定的。比如說(shuō)如下是我截取的IAR的鏈接文件.icf。

MCU有可能不從0地址開(kāi)始讀代碼嗎？

M7內核芯片比較靈活了，改變了固定從0x0000 0000地址讀取中斷向量表的問(wèn)題，以STM32H7為例，可以從0x0000 0000到0x3FFF 0000所有地址進(jìn)行啟動(dòng)。專(zhuān)門(mén)安排了個(gè)選項字節來(lái)配置。