STM32 启动文件详解：理解单片机启动的“引导者”

一、什么是 STM32 的启动文件？

简单说，启动文件就是 STM32 单片机上电后执行的第一段代码。它通常是汇编写的 .s 文件，作用如下：

✅ 设置栈顶（给程序运行分配临时空间）
✅ 初始化中断向量表（告诉 CPU 各类中断的处理函数地址）
✅ 处理全局变量的初始化（.data 和 .bss 段）
✅ 最终跳转到你的 main() 函数，开始运行主程序！

📌 大白话解释：STM32 上电后就像“刚醒的电脑”，启动文件就是它的 BIOS，负责开机、加载环境、把控制权交给你写的代码。

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二、启动文件在哪？叫什么名字？

STM32 启动文件通常叫：

startup_stm32f103xb.s   // 对应 STM32F1 系列
startup_stm32h743xx.s   // 对应 STM32H7 系列

你可以在 STM32 工程中的 startup/ 文件夹或 Core/Startup 下找到它。

📌 文件名规律：

startup_ + 芯片型号 + .s

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三、启动文件的核心结构解析（带注释+大白话）

下面我们以 STM32F1 系列为例，一步步讲清启动文件里的关键内容。

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1⃣ 向量表定义（中断函数地址表）

.section  .isr_vector,"a",%progbits
g_pfnVectors:
    .word  _estack             // 栈顶地址
    .word  Reset_Handler       // 复位中断
    .word  NMI_Handler         // 非屏蔽中断
    .word  HardFault_Handler   // 硬错误中断
    ...

📌 大白话：这是 MCU 上电后看的第一张“导航地图”，告诉它：

• 栈空间在哪里？（_estack）

• 出问题后找谁处理？（各类中断函数）

• 启动后从哪儿开始？（Reset_Handler）

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2⃣ 默认中断处理函数（未定义时的兜底方案）

.weak NMI_Handler
.thumb_set NMI_Handler, Default_Handler

📌 大白话：就像备用钥匙一样，如果你没写 NMI_Handler() 函数，就默认跳到 Default_Handler，进入死循环防止程序乱跑。

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3⃣ 复位处理函数 Reset_Handler（程序的真正起点）

Reset_Handler:
    LDR R0, =_estack
    MOV SP, R0                 // 设置栈顶

    // 初始化 .data 段（Flash → RAM）
    LDR R0, =_sdata
    LDR R1, =_edata
    LDR R2, =_sidata
CopyData:
    CMP R0, R1
    LDRLT R3, [R2], #4
    STRLT R3, [R0], #4
    BLT CopyData

    // 清零 .bss 段（RAM）
    LDR R0, =_sbss
    LDR R1, =_ebss
    MOV R2, #0
ZeroBss:
    CMP R0, R1
    STRLT R2, [R0], #4
    BLT ZeroBss

    BL SystemInit              // 初始化系统时钟
    BL __libc_init_array       // 初始化 C/C++ 环境
    BL main                    // 跳转到主函数

📌 大白话总结：

• 🥄 装菜之前先摆盘子：复制 .data 段、清空 .bss 段

• ⚙️ 开电前先搭电网：SystemInit 设置时钟

• 🚪 进门后开始正事：跳转到你写的 main() 函数！

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四、启动文件和链接脚本（.ld 文件）密不可分！

你在启动文件里看到的这些符号：

_estack, _sdata, _edata, _sidata, _sbss, _ebss

实际上是 链接脚本 .ld 文件定义的地址，比如：

_estack = 0x20005000;
_sdata = 0x20000000;
_edata = 0x20001000;
_sidata = 0x08004000;

🧠 启动文件 ≈ 动作执行者
📜 链接脚本 ≈ 指明地址的地图设计者

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五、如何在 C 文件中使用或重写这些中断？

只需写对应名字的函数，就能自动覆盖默认的弱定义中断。

void USART1_IRQHandler(void) {
// 自定义串口中断处理
}

🧩 C 文件自动“接管”中断处理，只要函数名匹配即可。

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六、启动文件常见问题排查小贴士

问题类型	可能原因	排查建议
卡死在 Reset_Handler	栈地址错误、中断表错	检查 _estack 设置
main() 不执行	.data / .bss 段未初始化	检查 CopyData/ZeroBss 代码段
中断不响应	函数未定义或未启用	检查是否重定义函数且已使能
编译器报错找不到符号	启动文件用了链接脚本没定义的地址	对齐链接脚本与启动文件符号

七、建议小白这样学启动文件👇

1. 用调试器打断点在 Reset_Handler、main() 入口

2. 动手写最小裸机程序：只保留启动文件 + 一个 main()

3. 对照 map 文件，理解 .data/.bss 的内存地址和大小

4. 试着添加一个中断处理函数，观察是否自动生效