STM32裸机开发（3） — 使用汇编点亮LED灯
一、启动流程
对于STM32F103从flash的启动流程如下：
- 首先设置栈：CPU会从0x08000000读取值，用来设置SP(不使用C语言可以不设置，或者在程序里设置SP)
- 然后跳转：CPU从0x08000004得到地址值，根据它的BIT0切换为ARM状态或Thumb状态，然后跳转
- 对于cortex M3/M4，它只支持Thumb状态，所以0x08000004上的值bit0必定是1
- 0x08000004上的值 = Reset_Handler + 1
- 接着就从Reset_Handler继续执行
二、在keil-MDK下编写程序
打开keil，新建工程，选择STM32F103ZE
新建start.s文件，编写如下代码；
PRESERVE8 ;指示编译器8字节对齐
THUMB ;指示编译器以后的指令为THUMB指令
; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset
AREA RESET, CODE, READONLY ;定义只读数据段，标记为RESET，其实放在CODE区，位于0地址
EXPORT __Vectors ;在程序中声明一个全局的标号__Vectors，该标号可在其他的文件中引用
__Vectors DCD 0 ;当前地址写入一个字(32bit)数据，值为0x00000000，实际是应该填入栈顶地址
DCD Reset_Handler ;当前地址写入一个字(32bit)数据，值为Reset_Handler的值，即程序入口地址
AREA |.text|, CODE, READONLY ;定义代码段，标记为.text
; Reset handler ;利用PROC、ENDP这一对伪指令把程序段分为若干个过程，使程序的结构加清晰
Reset_Handler PROC ;过程的开始
EXPORT Reset_Handler [WEAK] ;[WEAK] 弱定义，意思是如果在别处也定义该标号(函数)，在链接时用别处的地址。
; 1、使能 GPIOB
LDR R0, =(0x40021000 + 0x18)
LDR R1, [R0]
ORR R1, R1, #(1<<3)
STR R1, [R0]
; 2、把GPIOB5设置为输出引脚
LDR R0, =(0x40010C00 + 0x00)
LDR R1, [R0]
ORR R1, R1, #(1<<20)
STR R1, [R0]
; 3、设置GPIOB5的输出寄存器
LDR R2, =(0x40010C00 + 0x0C)
;4、loop循环
Loop
; 5、设置GPIOB5输出高
LDR R1, [R2]
ORR R1, R1, #(1<<5)
STR R1, [R2]
LDR R0, =1000000
BL delay
; 6、设置GPIOB5输出低
LDR R1, [R2]
BIC R1, R1, #(1<<5)
STR R1, [R2]
LDR R0, =1000000
BL delay
B Loop
ENDP ;过程的结束
delay
SUBS R0, R0, #1
BNE delay
BX LR
ALIGN ;填充字节使地址对齐
END ;整个汇编文件结束
然后添加如下两行在编译中执行的命令：
fromelf --bin --output=led.bin Objects\led.axf
fromelf --text -a -c --output=led.dis Objects\led.axf
或者如下通用命令，和上面的命令是等效的
fromelf --bin -o "$L@L.bin" "#L"
fromelf --text -a -c --output="$L@L.dis" "#L"
第一行生成.bin文件，第二行生成反汇编.dis文件
然后点击构建，可以看到，已经生成了led.bin文件和反汇编led.dis文件
打开led.dis和led.bin文件，可以看到，因为stm32f103的cotex-m3内核使用的是Thumb指令集，所以其指令长度既有16位又有32位；按stm32在flash模式下的启动顺序，先在0x0800000地址下获取栈地址，在0x08000000地址下获取程序入口地址+1的值，其中最后一位1表示thumb指令。
将其烧写到开发板，可以看到其LED灯闪烁
三、使用gcc编译程序
编写在gcc下使用的start.s汇编代码
.syntax unified /* 指明当前汇编文件的指令是ARM和THUMB通用格式 */
.cpu cortex-m3 /* 指明cpu核为cortex-m3 */
.fpu softvfp /* 软浮点 */
.thumb /* thumb指令 */
.global _reset /* .global表示_start是一个全局符号 */
.word 0x00000000 /* 当前地址写入一个字(32bit)数据，值为0x00000000，实际上应为栈顶地址 */
.word _reset+1 /* 当前地址写入一个字(32bit)数据, 值为_reset标号代表的地址+1，即程序入口地址*/
_reset: /* 标签_start，汇编程序的默认入口是_start */
/* 1、使能 GPIOB */
LDR R0, = (0x40021000 + 0x18) /* 将APB2外设时钟使能寄存器的地址值写入R0 */
LDR R1, [R0] /* 读取该寄存器的值 */
ORR.W R1, R1, #(1<<20) /* 修改读出的值 */
STR R1, [R0] /* 写入修改后的值到该寄存器 */
/* 2、把GPIOB5设置为输出引脚 */
LDR R0, = (0x40010c00 + 0x00)
LDR R1, [R0]
ORR.W R1, R1, #(1<<20)
STR R1, [R0]
/* 3、设置GPIOB5的输出寄存器 */
LDR R2, = (0x40010c00 + 0x0c)
/* 4、loop循环 */
loop:
/* 5、设置GPIOB5输出高 */
LDR R1, [R2]
ORR.W R1, R1, #(1<<5)
STR R1, [R2]
LDR R0, =1000000
BL delay
/* 6、设置GPIOB5输出低 */
LDR R1, [R2]
BIC.W R1, R1, #(1<<5)
STR R1, [R2]
LDR R0, =1000000
BL delay
b loop
delay:
SUBS R0,R0,#1
BNE delay
BX LR
以及Makefile文件如下
led.bin:start.S
arm-none-eabi-gcc -c start.s -o led.o
arm-none-eabi-ld led.o -Ttext 0X80000000 -o led.elf
arm-none-eabi-objcopy led.elf -O ihex led.hex
arm-none-eabi-objcopy led.elf -O binary -S led.bin
arm-none-eabi-objdump -D -m cortex-m3 led.elf > led.dis
clean:
rm -rf *.o led.elf led.hex led.bin led.dis
然后执行make命令，如下所示，编译成功，
将其烧写到开发板，可以看到其LED灯闪烁
四、比较MDK和GCC编译差别
分别比较两个.dis文件，如下所示，按stm32在flash模式下的启动顺序，先在0x0800000地址下获取栈地址，在0x08000000地址下获取程序入口地址+1的值，其中最后一位1表示thumb指令。
另外发现其中有一个位置不同，但在汇编文件中使用的指令是相同的，这是因为gcc编译器会强制将SUBS有两个相同寄存器指令转换为单个寄存器操作。
参考链接如下：强制GNU AS使用替代方法