STM32F系列ARM Cortex-M3核微控制器基础之存储系统一

STM32F系列ARM Cortex-M3核微控制器基础之存储系统

线索一：CM3的存储器系统映射是预定义的，并且规定好了哪个位置使用哪条总线。

        CM3只有一个单一固定的存储器映射。CM3的地址空间是4GB，程序可以在 代码区， 内部SRAM区以及 外部RAM 区执行。

        

        存储空间的一些位置用于调试组件等私有外设，这些段被称为私有外设区。私有外设区的组件包括：闪存地址重载及断点单元，数据观察点单元，指令跟踪单元，嵌入式跟踪宏单元，跟踪端口接口单元，ROM表。私有外设区包含外部私有外设区和内部私有外设区。私有外设总线有两条：一是AHB私有外设总线，只用于CM3内部的AHB外设，他们是：NVIC,FPB,DWT和ITM。二是APB私有外设总线，既用于CM3内部的APB设备，也用于外部设备（外部是相较于内核而言）。CM3允许制造商添加APB设备到APB私有总线上。

NVIC所处的区域叫做系统控制空间（SCS）。

线索二：CM3总线

I-Code总线：I-Code总线是一条基于AHB-Lite总线协议的32位总线，负责在0x0000 0000-0x1FFF FFFF之间的取指操作。取指以字的长度执行，即使是对于16位指令也是如此，因此 CPU内核可以一次取出两条16位Thumb指令。

D-Code总线：D-Code总线是一条基于AHB-Lite总线协议的32位总线，负责在0x0000 0000-0x1FFF FFFF之间的数据访问操作。尽管CM3支持非对齐访问，但是总线上不会有非对齐的地址（处理器的总线接口会把非对齐的数据传送都转换成对齐的数据传送）。

系统总线：系统总线是一条基于AHB-Lite总线协议的32位总线，负责在0x2000 0000-0xDFFF FFFF和0xE010 0000-0xFFFF FFFF之间的所有数据传送（取值和数据访问）。和D-Code总线一样，所有的数据传送都是对齐的。

外部私有外设总线：外部私有外设总线是一条基于APB总线协议的32位总线，负责在0xE004 0000-0xE00F FFFF之间的私有外设访问。但是，由于APB存储空间的一部分已经被TPIU、ETM以及ROM表用掉了，就只剩下0xE004 2000-0xE00F F000这个区间用于配接附加的私有外设。

调试访问端口总线：调试访问端口总线是一条基于增强型APB规格的32位总线，它专门用于挂接调试接口（如SWJ-DP和SW-DP）。

问题一：系统上电后发生了什么？

复位序列：在离开复位状态后， CM3 做的第一件事就是读取下列两个 32 位整数的值：从地址 0x0000,0000 处取出 MSP 的初始值， 从地址 0x0000,0004 处取出 PC 的初始值——这个值是复位向量，LSB 必须是 1。然后从这个值所对应的地址处取指。这与传统的 ARM 架构不同——其实也和绝大多数的其它单片机不同。传统的ARM 架构总是从 0 地址开始执行第一条指令。它们的 0 地址处总是一条跳转指令。在 CM3中， 0 地址处提供 MSP 的初始值，然后就是向量表（向量表在以后还可以被移至其它位置）。向量表中的数值是 32 位的地址，而不是跳转指令。向量表的第一个条目指向复位后应执行的第一条指令。

因为 CM3 使用的是向下生长的满栈，所以 MSP 的初始值必须是堆栈内存的末地址加 1。堆栈区域在 0x20007C00‐0x20007FFF，MSP 的初始值就必须是0x20008000。CM3 是在 Thumb态下执行，所以向量表中的每个数值都必须把 LSB 置 1（也就是奇数）。图中使用 0x101 来表达地址 0x100。当 0x100 处的指令得到执行后，就正式开始了程序的执行。在此之前初始化 MSP 是必需的，因为可能第 1 条指令还没执行就会被 NMI 或是其它 fault 打断。 MSP 初始化好后就已经为它们的服务例程准备好了堆栈。

我们从一个实际例程的反汇编代码来看看上述情况：

这段代码是复位handler

; Reset handler
Reset_Handler   PROC
                EXPORT  Reset_Handler             [WEAK]
                IMPORT  __main
                IMPORT  SystemInit
                LDR     R0, =SystemInit
                BLX     R0               
                LDR     R0, =__main
                BX      R0
                ENDP

这里Reset handler = 0x0800 01D4，我们去查看0x0000 0000处的情况：

0x00000000 0760      DCW      0x0760
0x00000002 2000      DCW      0x2000
0x00000004 01D5      DCW      0x01D5
0x00000006 0800      DCW      0x0800

内存0x0000 0004和0x0000 0006存放的是复位向量0x0800 01D5。由于CM3 是在 Thumb态下执行，所以向量表中的每个数值都必须把 LSB 置 1（也就是奇数），所以这里的复位向量值比Reset Handler加了1。而0x0000 0000和0x0000 0002处存放的是0x2000 0760就是MSP的初始值。