S32K1xx系列MCU启动流程

目录

• S32K1xx系列MCU启动流程
  • 1.关闭CPU全局中断
  • 2.清零CPU内核寄存器R1~R12
  • 3.初始化SRAM的ECC
  • 4.初始化堆栈
  • 5.系统初始化
  • 6.RAM初始化
  • 7.打开CPU全局中断
  • 8跳转到应用程序main()函数

注：本文主要参考from 胡恩伟 浅谈嵌入式MCU软件开发之S32K1xx系列MCU启动过程及重映射代码到RAM中运行方法详解

S32K1xx系列MCU启动流程

启动文件Project_Settings/Startup_Code/startup_S32K144.S 包含了MCU主要启动过程代码：

1.关闭CPU全局中断

通过汇编指令"cpsid i"，关闭CPU全局中断。目的是避免启动过程中中断的影响，因为此时中断向量表尚未建立好，无法正确响应外设中断。

2.清零CPU内核寄存器R1~R12

每次复位后，CPU内核寄存器的值是随机不确定的，所以需要将其清零。

之前，在这篇文章ARM（CPU）内部寄存器学习笔记 ，我们知道：
R0~R7用来保存数据或地址值，任何处理器模式通用；
R8_{R14对应的物理寄存器取决于当前的处理器模式，几乎所有允许使用的通用寄存器的指令，都允许使用R8}R14。

3.初始化SRAM的ECC

由于S32K1xx系列MCU除4KB FlexRAM外的SRAM带ECC功能，所以必须在使用之前对其进行任意写操作，以产生正确的ECC结果，从而完成ECC初始化。

ECC是一种错误检查和纠正（Error Correcting Code）技术，是对奇偶校验无法解决偶数数据位出错问题的改进。
对于奇偶校验，每8bit据位需要使用1bit作文极性位，用于校验：
数据位为16位时，需要增加2位用于检查，
数据位为32位时，则需增加4位用于检查；
数据位为64位时，则需增加8位用于检查；

对于ECC，每8bit数据位需要增加5bit进行ECC检查和错误校验，数据位每增加1倍，ECC只增加一位校验：
数据宽度为16位时，ECC位为6位；
数据宽度为32位时，ECC位为7位；
数据宽度为64位时，ECC位为8位；

ECC的优势在于：能容忍错误，并且更正错误，使得系统持续正常的操作，不会因为错误而中断。这是奇偶极性位Parity无法做到的。
注意：ECC能进行单比特纠正，多比特只做错误检查，不做纠正。

关于S32K ECC更多资料，可参考这两篇文章：S32K1xx系列MCU应用指南之存储器ECC功能使用详解(一)、S32K1xx系列MCU应用指南之存储器ECC功能使用详解(二)

4.初始化堆栈

ARM Cortex M系列CPU内核有MSP和PSP 2个32bit的堆栈，由于中断和异常处理时使用MSP，所以必须在发生中断/异常前，将其初始化，其初始值来自默认向量表0地址偏移，即0x0000地址存放的4个byte。

M4内核中，
MSP(Main Stack Pointer): 内核寄存器CONTROL[SPSEL] = 0 （默认值）
PSP(Process Stack Pointer): 内核寄存器CONTROL[SPSEL] = 1

MSP是默认主堆栈，通常用于OS内核和异常处理；PSP用于应用任务。

参考Cortex-M3 双堆栈指针（MSP&PSP）

5.系统初始化

完成堆栈初始化后，CPU可运行C代码了。此时，可通过调用定义在SDK/platform/device/S32K144/startup/system_S32K144.c 中的系统初始化函数SystemInit()，来进行系统初始化。

SystemInit()主要工作：
1）CPU内核FPU配置和使能（如果创建应用工程时选择浮点数运算，使用硬件FPU）；
2）关闭看门狗（默认）；
3）使能CPU内核指令缓冲（I-Cache）等MCU硬件平台配置。

system_S32K144.c是按照ARM Cortex M系列MCU的软件接口标准——CMSIS实现的，任意该系列MCU SDK都有。另外，还有几个常用的MCU硬件平台操作函数：MCU系统时钟更新API——SystemCoreClockUpdate()，MCU软件复位API——SystemSoftwareReset()：

6.RAM初始化

接下来，启动文件会调用SDK/platform/devices/startup.c中等init_data_bss() 完成RAM初始化：

startup.c中通过声明外部变量（extern），可以引用定义在工程链接文件中的__DATA_ROM、__DATA_RAM、__DATA_END、__CODE_RAM、__CODE_ROM、__CODE_END、__BSS_START、__BSS_END等符号。以获得工程链接结果中.data段（有初始化值）、.bss段（无初始化值和初值0）的全局变量，以及重定向到RAM中运行的.code段代码/函数在Flash和RAM中的起始地址和长度（结束地址-开始地址）。

然后，再通过数据指针的方式，实现全局变量初始化值和重映射代码从Flash到RAM中的拷贝，以及.bss段的清零。

具体包括：
1）初始化.data段；
2）初始化.code段；
3）初始化.bss段；
4）将中断向量表从Flash拷贝到RAM中合并；
5）初始化CPU系统中断向量偏移地址，使其指向RAM中新的中断向量表（如果编译目标为debug，编译结果存储在Flash中）。

7.打开CPU全局中断

与前面关全局中断相对应，完成RAM初始化及中断向量表初始化后，就可以打开CPU全局中断，响应外设中断了。

开全局中断，通过汇编指令"cpsie i"完成。

8跳转到应用程序main()函数

完成以上准备工作后，启动最后一步是跳转到应用main()。