ANIM ANIM-01
SYS NOMINAL

CHANNEL 01 / ANIM

Anim

Knowledge Bureau · 嵌入式系统与技术档案

DOC NO. ANIM-20250501-54 TRANSMISSION REV 4.5.1 PAGE 01 / 01

TRANSMISSION ANIM-20250501-54

CW32L010适配GNU启动文件解析

DATE / 发布
CHANNEL / 分类 嵌入式
LABELS / 标签 #GNU启动文件 #CW32L010 #启动文件解析
READOUT / 时长 3 MIN
CONTENTS / 目录3 LABELS
  1. 前言
  2. GNU启动文件的结构
  3. 首先需要定义汇编语法，定义处理器，浮点运算，指令集。
  4. 定义全局变量
  5. 定义几个重要的地址
  6. 定义Reset_Handler函数
  7. 定义Reset_Handler函数的内容
  8. 到这里可以说是设置好了整个Reset_Handler函数，接下来我们还需要设置Default_Handler函数，用于处理中断向量表中的异常（防止程序跑飞）
  9. 设置中断函数
  10. 设置中断向量表，不同内核中断向量表并不一致，这个需要参考对应的芯片
  11. 弱定义函数
  12. CW32L010-EIDE-TEMPLATE
  13. 这是一个基于CW32L010的EIDE模板，用于快速开发基于CW32L010的嵌入式项目。.s启动文件也已经同步上传，可以参考。

CW32L010适配GNU启动文件解析

前言

因为keil开发单片机实在是手感不太好，所以打算使用GNU工具链进行开发，因此找到了VSCode上的EIDE插件，但是GNU工具链的启动文件和keil的启动文件还是有一些区别的，所以打算记录一下GNU启动文件的结构，方便以后查阅。

ps：本文基于CW32L010的GNU启动文件进行解析,主要放在启动文件（.s文件）的解析。由于我也是新手一个，文章中可能存在错误，欢迎指正。

GNU启动文件的结构

首先需要定义汇编语法，定义处理器，浮点运算，指令集。

因为CW32l010是M0+内核，所以使用的是Cortex-M0+处理器，软件浮点运算(M0+无硬件FPU)，Thumb指令集。

1
2
3
4
.syntax unified // 启用统一的ARM/Thumb汇编语法。
.cpu cortex-m0plus // 使用Cortex-M0+处理器
.fpu softvfp // 使用软件浮点运算，M0+无硬件FPU
.thumb // 使用Thumb指令集

定义全局变量

  1. 定义一个全局符号g_pfnVectors之后用来存储中断向量表。
  2. 定义一个全局函数Default_Handler，用来处理中断向量表中的异常（防止程序跑飞）
1
2
.global g_pfnVectors // 声明全局变量g_pfnVectors
.global Default_Handler // 声明全局函数Default_Handler

定义几个重要的地址

在开始这段内容讲解前，我们需要先明白几个知识点

我们所编写的代码在上电之前都是存储在Flash中的，上电之后，代码会被加载到RAM中，所以我们需要定义一些地址，来表示Flash和RAM中的地址，完成初始化。

  1. .data data段存放着已经初始化过且不为0的全局变量和静态变量，一开始放在Flash中，上电之后，会被加载到RAM中。
  2. .bss BSS段存放着未初始化的或者初始化为0的全局变量和静态变量，一开始放在Flash中，上电之后，会被加载到RAM中。
  3. _sidata 定义的是在FLash中data段的起始地址
  4. _sdata 定义的是在RAM中data段的起始地址
  5. _edata 定义的是在RAM中data段的结束地址
  6. _sbss 定义的是在RAM中bss段的起始地址
  7. _ebss 定义的是在RAM中bss段的结束地址
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
/* start address for the initialization values of the .data section.
defined in linker script */

```c
/* start address for the initialization values of the .data section.
defined in linker script */
/* .data data段 Flash中初始化数据的起始地址 */
.word _sidata

/* start address for the .data section. defined in linker script */
/* .data data段 RAM中数据段的起始地址 */
.word _sdata

/* end address for the .data section. defined in linker script */
/* .data data段 RAM中数据段的结束地址 */
.word _edata

/* start address for the .bss section. defined in linker script */
/* .bss BSS段（未初始化全局变量）的起始地址 */
.word _sbss

/* end address for the .bss section. defined in linker script */
/* .bss BSS段（未初始化全局变量）的结束地址 */
.word _ebss

定义Reset_Handler函数

定义一个Reset_Handler函数，用于初始化RAM和系统调用main函数。

  1. 定义一个名为 .text.Reset_Handler 的代码段（Section），专门存放 Reset_Handler 函数的代码。
  2. 将 Reset_Handler 声明为 弱符号（Weak Symbol）。
  3. 将 Reset_Handler 声明为 函数类型（Function Type）。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
/*定义一个名为 .text.Reset_Handler 的代码段（Section），专门存放 Reset_Handler 函数的代码 */
.section .text.Reset_Handler

/*将 Reset_Handler 声明为 弱符号（Weak Symbol） */
.weak Reset_Handler

/*将 Reset_Handler 声明为 函数类型（Function Type） */
/*%function：表示符号是函数类型 */
.type Reset_Handler, %function

定义Reset_Handler函数的内容

  1. 设置栈指针，将栈指针指向_estack，也就是栈顶地址。
1
2
3
Reset_Handler:
  ldr   r0, =_estack    /* 获取栈顶地址 */
  mov   sp, r0          /* set stack pointer 设置栈指针 */
  1. 将Flash中的初始化数据复制到RAM中，也就是将Flash中的data段复制到RAM中。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
  ldr r0, =_sdata       // 加载_sdata的地址到r0寄存器（data段起始地址）
  ldr r1, =_edata       // 加载_edata的地址到r1寄存器（data段终止地址）
  ldr r2, =_sidata      // 加载_sidata的地址到r2寄存器（Flash中的初始化数据）
  movs r3, #0           // 将0移动到r3寄存器
  b LoopCopyDataInit    // 跳转到LoopCopyDataInit标签

CopyDataInit:
  ldr r4, [r2, r3]      // 从r2寄存器加上r3寄存器的值所指向的内存地址中，将数据加载到r4寄存器中（加载Flash中的初始化数据到r4）
  str r4, [r0, r3]      // 将r4寄存器中的数据存储到r0寄存器加上r3寄存器的值所指向的内存地址中(将r4中的数据存储到RAM中)
  adds r3, r3, #4       // 将r3寄存器的值加上4，并将结果存储到r3寄存器中(移动到下一个地址继续复制)


LoopCopyDataInit:
  adds r4, r0, r3       // 将RAM数据段起始地址与r3寄存器的值相加，并将结果存储到r4寄存器中(将r4的数据替换为data段下一位地址)
  cmp r4, r1            // 对比r4寄存器与RAM数据段结束地址（查看当前是否到达了RAM 数据段的结束地址）
  bcc CopyDataInit      // 如果r4寄存器的值小于r1寄存器的值（未到达RAM的数据段结束地址），则跳转到CopyDataInit标签
  1. 将BSS段清零，也就是将RAM中的bss段清零。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
/* Zero fill the bss segment. */
/*零填充bss区段。*/
  ldr r2, =_sbss        // 将_sbss的地址加载到r2寄存器中（bss段起始地址）
  ldr r4, =_ebss        // 将_ebss的地址加载到r4寄存器中（bss段终止地址）
  movs r3, #0           // 将0移动到r3寄存器中（bss段的填充数值）
  b LoopFillZerobss     // 跳转到LoopFillZerobss标签处

FillZerobss:
  str  r3, [r2]         // 将r3寄存器中的值存储到r2寄存器所指向的内存地址中（将r2地址指向的数值填充为0）
  adds r2, r2, #4       // 将r2寄存器的值加上4，并将结果存储到r2寄存器中（移动到下一个地址继续填充）

LoopFillZerobss:
  cmp r2, r4          // 比较r2寄存器与_ebss的地址（如果到达结束地址的下一位地址则取消填充）
  bcc FillZerobss     // 如果r2寄存器的值小于_ebss的地址（是否达到bss段的结束地址），则跳转到FillZerobss标签处
  1. 初始化系统时钟，初始化静态构造函数，调用main函数。最后进入死循环。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
/* Call the clock system initialization function.*/
/*调用时钟系统初始化函数。*/
  bl  SystemInit

/* Call static constructors */
/*调用静态构造函数*/
  bl __libc_init_array

/* Call the application s entry point.*/
/*调用应用程序的入口点。*/
  bl main

LoopForever:
  b LoopForever
  1. 设置Reset_Handle的大小
1
2
3
 /*设置Reset_Handle的大小，值为：当前位置-（减去）Reset_Handler的起始位置 */
 /*.表示当前地址 Reset_Handler 表示 Reset_Handler 的起始位置*/
.size Reset_Handler, .-Reset_Handler

到这里可以说是设置好了整个Reset_Handler函数，接下来我们还需要设置Default_Handler函数，用于处理中断向量表中的异常（防止程序跑飞）

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
//*定义一个名为 .text.Default_Handler 的代码段（Section） */
/*.text段用于存储可执行代码 */
/*"ax"为段属性标志 a:表示该段需要分配内存，x:表示该段可执行 */
/*%progbits：段类型，表示该段包含实际数据（代码或初始化数据） */
  .section .text.Default_Handler,"ax",%progbits

/*Default_Handler：定义一个默认中断符号，出现未定义的中断触发时将跳转到这里 */
Default_Handler:

/*Infinite_Loop：定义一个循环符号， b Infinite_Loop：无条件跳转到Infinite_Loop实现死循环。 */
/*用途：当出现未被定义的中断时跳转至此进行死循环防止程序跑飞 */
Infinite_Loop:
  b Infinite_Loop

/*设置 Default_Handler 的大小，值为：当前位置-（减去）Default_Handler的起始位置 */
/*.表示当前地址 Default_Handler 表示 Default_Handler 的起始位置*/
  .size Default_Handler, .-Default_Handler

设置中断函数

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
/*定义一个名为 .isr_vector 的段（Section），专门用于存放中断向量表 */
/*"a"段属性标志 a:表示该段需要分配内存 */
/*%progbits：段类型，表示该段包含实际数据（中断服务函数的地址） */
.section .isr_vector,"a",%progbits

/*声明符号 g_pfnVectors 的类型为数据对象 */
/*%object：表示符号对应的是一个数据对象（如数组、结构体等） */
/*g_pfnVectors 是一个函数指针数组，每个元素指向一个中断服务函数 */
.type g_pfnVectors, %object

/*设置 g_pfnVectors 的大小为当前位置减去 g_pfnVectors 的起始位置 */
/*设置符号 g_pfnVectors 的大小为整个中断向量表的字节长度 */
.size g_pfnVectors, .-g_pfnVectors

设置中断向量表，不同内核中断向量表并不一致，这个需要参考对应的芯片

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
g_pfnVectors:
  .word  _estack                        /* Top of Stack */
  .word  Reset_Handler                  /* Reset Handler */
  .word  NMI_Handler                    /* NMI Handler */
  .word  HardFault_Handler              /* Hard Fault Handler */
  .word  Default_Handler                              /* Reserved */
  .word  Default_Handler                              /* Reserved */
  .word  Default_Handler                              /* Reserved */
  .word  Default_Handler                              /* Reserved */
  .word  Default_Handler                              /* Reserved */
  .word  Default_Handler                              /* Reserved */
  .word  Default_Handler                              /* Reserved */
  .word  SVC_Handler                    /* SVCall Handler */
  .word  Default_Handler                              /* Reserved */
  .word  Default_Handler                              /* Reserved */
  .word  PendSV_Handler                 /* PendSV Handler */
  .word  SysTick_Handler                /* SysTick Handler */

  .word WDT_IRQHandler            /* 0 Watch Dog Timer Interrupt Handler         */
  .word LVD_IRQHandler            /* 1 Low Voltage Detect Interrupt Handler      */
  .word RTC_IRQHandler            /* 2 Real Time Clock Interrupt Handler         */
  .word FLASHRAM_IRQHandler       /* 3 Flash/RAM Interrupt Handler               */
  .word SYSCTRL_IRQHandler        /* 4 System Control Interrupt Handler          */
  .word GPIOA_IRQHandler          /* 5 GPIOA Interrupt Handler                   */
  .word GPIOB_IRQHandler          /* 6 GPIOB Interrupt Handler                   */
  .word Default_Handler           /* 7 Reserved                                  */
  .word Default_Handler                         /* 8 Reserved                                  */
  .word Default_Handler                         /* 9 Reserved                                  */
  .word Default_Handler                         /* 10 Reserved                                 */
  .word Default_Handler                         /* 11 Reserved                                 */
  .word ADC_IRQHandler            /* 12 ADC Interrupt Handler                    */
  .word ATIM_IRQHandler           /* 13 Advanced Timer Interrupt Handler         */
  .word VC1_IRQHandler            /* 14 Voltage Comparator 1 Interrupt Handler   */
  .word VC2_IRQHandler            /* 15 Voltage Comparator 2 Interrupt Handler   */
  .word GTIM1_IRQHandler          /* 16 General Timer1 Interrupt Handler         */
  .word Default_Handler                         /* 17 Reserved                                 */
  .word Default_Handler                         /* 18 Reserved                                 */
  .word LPTIM_IRQHandler          /* 19 Low Power Timer Interrupt Handler        */
  .word BTIM1_IRQHandler          /* 20 Base Timer1 Interrupt Handler            */
  .word BTIM2_IRQHandler          /* 21 Base Timer2 Interrupt Handler            */
  .word BTIM3_IRQHandler          /* 22 Base Timer3 Interrupt Handler            */
  .word I2C1_IRQHandler           /* 23 I2C1 Interrupt Handler                   */
  .word Default_Handler                         /* 24 Reserved                                 */
  .word SPI1_IRQHandler           /* 25 SPI Interrupt Handler                    */
  .word Default_Handler                         /* 26 Reserved                                 */
  .word UART1_IRQHandler          /* 27 UART1 Interrupt Handler                  */
  .word UART2_IRQHandler          /* 28 UART2 Interrupt Handler                  */
  .word Default_Handler                         /* 29 Reserved                                 */
  .word Default_Handler                         /* 30 Reserved                                 */
  .word CLKFAULT_IRQHandler       /* 31 Clock Fault Interrupt Handler            */

弱定义函数

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
/*******************************************************************************
*
*为Default_Handler的每个异常处理程序提供弱别名。
*由于它们是弱别名，任何同名的函数都将被覆盖
*这个定义。
*禁止在此重复弱定义Reset_Handler！！！
*******************************************************************************/
  .weak      NMI_Handler
  .thumb_set NMI_Handler,Default_Handler

  .weak      HardFault_Handler
  .thumb_set HardFault_Handler,Default_Handler

  .weak      SVC_Handler
  .thumb_set SVC_Handler,Default_Handler

  .weak      PendSV_Handler
  .thumb_set PendSV_Handler,Default_Handler

  .weak      SysTick_Handler
  .thumb_set SysTick_Handler,Default_Handler

  .weak      WDT_IRQHandler
  .thumb_set WDT_IRQHandler,Default_Handler

  .weak      LVD_IRQHandler
  .thumb_set LVD_IRQHandler,Default_Handler

  .weak      RTC_IRQHandler
  .thumb_set RTC_IRQHandler,Default_Handler

  .weak      FLASHRAM_IRQHandler
  .thumb_set FLASHRAM_IRQHandler,Default_Handler

  .weak      SYSCTRL_IRQHandler
  .thumb_set SYSCTRL_IRQHandler,Default_Handler

  .weak      GPIOA_IRQHandler
  .thumb_set GPIOA_IRQHandler,Default_Handler

  .weak      GPIOB_IRQHandler
  .thumb_set GPIOB_IRQHandler,Default_Handler

  .weak      ADC_IRQHandler
  .thumb_set ADC_IRQHandler,Default_Handler

  .weak      ATIM_IRQHandler
  .thumb_set ATIM_IRQHandler,Default_Handler

  .weak      VC1_IRQHandler
  .thumb_set VC1_IRQHandler,Default_Handler

  .weak      VC2_IRQHandler
  .thumb_set VC2_IRQHandler,Default_Handler

  .weak      GTIM1_IRQHandler
  .thumb_set GTIM1_IRQHandler,Default_Handler

  .weak      LPTIM_IRQHandler
  .thumb_set LPTIM_IRQHandler,Default_Handler

  .weak      BTIM1_IRQHandler
  .thumb_set BTIM1_IRQHandler,Default_Handler

  .weak      BTIM2_IRQHandler
  .thumb_set BTIM2_IRQHandler,Default_Handler

  .weak      BTIM3_IRQHandler
  .thumb_set BTIM3_IRQHandler,Default_Handler

  .weak      I2C1_IRQHandler
  .thumb_set I2C1_IRQHandler,Default_Handler

  .weak      SPI1_IRQHandler
  .thumb_set SPI1_IRQHandler,Default_Handler

  .weak      UART1_IRQHandler
  .thumb_set UART1_IRQHandler,Default_Handler

  .weak      UART2_IRQHandler
  .thumb_set UART2_IRQHandler,Default_Handler

  .weak      CLKFAULT_IRQHandler
  .thumb_set CLKFAULT_IRQHandler,Default_Handler

CW32L010-EIDE-TEMPLATE

这是一个基于CW32L010的EIDE模板，用于快速开发基于CW32L010的嵌入式项目。.s启动文件也已经同步上传，可以参考。