深入理解MCU啟動原理

MCU最開始一啟動后去哪里讀代碼？

CPU上電啟動后被設(shè)計(jì)為去地址0x00000000位置處讀取代碼；首先會連續(xù)讀取兩個字，分別是棧指針初始值和復(fù)位異常處理函數(shù)的地址；然后跳去執(zhí)行復(fù)位異常處理函數(shù)。

當(dāng)然在一些早期的ARM處理器設(shè)計(jì)中，如Arm7TDMI，復(fù)位后會直接讀取0地址處的代碼進(jìn)行執(zhí)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(shù)，而不是函數(shù)地址。所以我們可以有理由推測出，第一個字是棧地址是因?yàn)榻酉聛淼膹?fù)位中斷處理函數(shù)涉及函數(shù)跳轉(zhuǎn)，可能已經(jīng)需要存放內(nèi)容在棧里了。

0x0地址處是bootROM代碼嗎，還是用戶bootloader代碼？

答案是都可以，這其實(shí)取決于用戶的代碼是存放在哪里的。比如說對于一些性能強(qiáng)的MCU（如Cortex-A系列）來說，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啟動一定是先去bootROM執(zhí)行代碼，因?yàn)镾D卡、SPI Flash的儲存不在MCU的統(tǒng)一編址空間里，沒初始化這些外設(shè)前根本無法訪問，bootROM這塊Nor Flash就一定是可以被MCU直接通過總線地址訪問的，0地址的代碼位于bootROM中。

代碼從bootROM中起來后，通過啟動引腳判斷從哪個外設(shè)中搬用戶程序，并去初始化相應(yīng)外設(shè)，將外設(shè)中存儲的用戶代碼搬到內(nèi)部SRAM中執(zhí)行。后續(xù)的啟動流程不贅述。

對于一些小容量的MCU來說，比如Cortex-M3/M4，他們的芯片里有內(nèi)置Flash，這個Flash的特點(diǎn)跟上面說的bootROM很像，是MCU可以直接通過地址總線去訪問到的，不需要進(jìn)行外設(shè)初始化的。當(dāng)然，這些MCU內(nèi)部也是有bootROM的，因此這些MCU一上電可以選擇從bootROM中啟動，也可以選擇從內(nèi)置Flash中啟動，是通過外部引腳進(jìn)行選擇的，選擇了誰，就把誰的起始地址映射到0地址處。

類似Cortex-M3/M4是如何保證Flash起始地址是棧指針和復(fù)位異常處理函數(shù)指針的？

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

MCU有可能不從0地址開始讀代碼嗎？

M7內(nèi)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題，以STM32H7為例，可以從0x0000 0000到0x3FFF 0000所有地址進(jìn)行啟動。專門安排了個選項(xiàng)字節(jié)來配置。