用 IAR C/C++ For ARM 编写嵌入式应用的启动细节[转]

用 IAR C/C++ For ARM 编写嵌入式应用的启动细节

一个朋友前几天对我说，想使用 ARM11 内核的 MCU 做一样东西，能不能帮他找个支持的开发工具，我记得 IAR 的支持 ARM11 ，就让他试试看，结果这位老兄试了一下严重不适应，问了很多细节，结果我也不太明白 ，所以特地下载了一个　IAR EW For ARM 的学习版研究一下，有 32K 代码限制，不过这不影响我们的学习 。

    安装好软件后，先创建一个只有 main 函数的工程，随便选了一款 MCU，编译后模拟运行，居然就直接跳到 main 里面了，这是很奇怪的事情，我对 Keil 的 MDK 要熟悉一点，不管是什么 MCU ，都应该有个硬件初始化的启动文件才对啊？应该先执行初始化硬件、向量表、堆栈等等的工作，然后才能跳转到 main  执行，所以我也晕了。

    然后仔细看手册，原来系统有默认设置，模拟仿真时是直接运行 main 处才停下来，将这个默认选项去掉（在项目的 option 里面，debug 栏的 Run to），这样才能真正从复位开始运行。



    再次仿真用单步执行，发现在 main 之前，系统做了很多工作，包括硬件初始化、向量设置、堆栈和堆的创建和初始化，但仅仅是在反汇编窗口看到代码，却没有源文件的代码同步显示，奇哉怪哉？拜托！这是我的项目哎，我还没写这些咚咚，你给我瞎添什么代码呀？难怪我的那位老友严重不适应，我也严重不适应。 只好耐着性子再看手册，直接用仿真跟踪到的那些标号来搜索，找到了启动这个方面的描述。

    原来和 keil 不同，keil 是在创建项目的时候，给你添加一个启动文件，这个文件直接列在项目表上，让你一目了然。而 IAR 使用了“弱函数”的概念，即系统事先定义好一些标号，作为启动的选项。如果你用这些标号编写了自己的启动函数，则编译器就会使用你的启动函数来初始化系统，如果你没有写，则系统有提供默认的函数源代码来帮你完成初始化。

    这样的好处是对于嵌入式的初学者来说，先跳过麻烦的硬件初始化，直接让C程序运行起来，就像傻瓜相机，不用调光圈和焦距，直接按下快门也能得到一张说的过去的照片。而且，对专业工程师来说，使用“弱函数”的概念就可以避免傻瓜相机不能细调的尴尬，它提供了你自定义启动的能力，一样可以做到很专业。原来如此，怪咱们没有耐心认真去看手册。

    不过，在这点上，我认为 keil 要贴心一点，它将默认的启动文件显示地拷贝到项目中，让你比较清楚启动流程。而 IAR 将这点隐藏了，不认真看手册，就会让使用者有些糊涂。不过，这个和老外的做事性格有关系，我们风风火火的风格估计老外也没预计到，他们可能认为使用者应该去仔细阅读手册。

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下面介绍一下几个启动文件，来自 IAR 手册中的描述：

    本章节描述了在运行环境活动期间，你的程序的启动和终止。程序代码的启动和终止是位于源文件 cstartup.s、cmain.s、cexit.s 和 low_level_init.c 中，它们位于arm\ src\ lib目录下。

    而对于Cortex-M内核，下列其中一个文件是用来代替 cstartup.s：thumb\cstartup_M.s 或 thumb\cstartup_M.c。有关如何自定义系统启动代码的信息，请参阅76页的 - 自定义系统初始化。

    在系统启动过程期间，一个初始化序列会在进入 main 之前执行。这个序列对目标硬件和C/C++ 环境的需要进行必要的初始化。

1、 CPU在复位时跳到程序的入口点：即系统启动代码中的标号 __iar_program_start 处。
2、异常堆栈指针是初始化到每个相应部分的尾部
3、堆栈指针是初始化到CSTACK块的尾部
4、如果你定义了 __iar_program_start 函数，则它被调用，这提供了一个机会来执行早期的初始化。

    注意：对于 Cortex-M 设备，上面列表中的第二条是不正确的。第一条和第三条的处理也稍微有点不同。在复位后，CPU初始化PC和SP的值来自于向量表（ __vector_table ），它们定义在 cstartup_M.c 文件中。

    你可能需要自定义系统的初始化代码。例如，你的应用程序可能需要初始化内存映射特殊功能寄存器（SFRs），或省略掉 cstartup 中默认的数据初始化部分。

    为此，您可以提供一个定制版本的程序 __low_level_init，即在 cmain.s 部分被调用之前，对数据部分实施初始化。应当避免直接修改cstartup文件。处理系统启动的代码位于源文件 cstartup.s 和 low_level_init.c 中，在 arm\src\lib 目录下。

    产品中提供了两个框架的低级别初始化文件：一个C源文件 low_level_init.c 和一个替代的汇编程序源文件 low_level_init.s。后者是属于预置运行环境的一部分。对使用C源代码版本的唯一限制是在文件中不能使用静态初始化变量，在变量初始化这点上尚未完成。

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    由上可以看出，在创建一个新项目后，系统就默认使用了上面几个文件，但是并没有显示地添加到项目表中。所以可以将上面几个文件拷贝到你的项目目录中，然后再手工添加到你的项目中，此时就可以修改它们的内容，来定制你自己的初始化流程。注意：千万不要将 IAR 安装目录下的这几个源文件加到项目中，而是必须用拷贝的方式来复制这些文件。免得不小心修改了源文件的内容，导致其它项目使用这些默认文件时产生错误。

    上面提到的这些文件在学习版中可能没有 C 语言的版本，反正我没看到，但是提供了一些汇编的版本，这已经够用了。在仔细看完 IAR 的手册之后，感觉这套工具很不错，尤其对学习嵌入式的人来说，这个 IAR 的学习版提供了绝佳的学习环境。而对于我们这些 DIY 爱好者来说，它虽然有 32K 代码的限制，但没有使用时间上的限制, 所以也能用它制作出很棒的东西了。