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4.1 STM32系统开发-启动文件与CMSIS

前言

启动文件

启动文件主要用来进行堆栈的初始化、中断向量表的定义和中断函数的定义。启动文件要引导进入系统main函数，Reset_Handler中断处理函数是唯一被实现了的函数，其在系统启动时会被调用。以下就是Reset_Handler实现的代码：

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; Reset handler
Reset_Handler    PROC
                 EXPORT  Reset_Handler             [WEAK]
     IMPORT  __main
     IMPORT  SystemInit
                 LDR     R0, =SystemInit
                 BLX     R0
                 LDR     R0, =__main
                 BX      R0
                 ENDP

在工程目录breeze_firmware_none\keil\Libraries\CMSIS\startup中有8个启动文件，如下图所示：

breeze_embedded_cmsis_architecture

上述8个启动文件分别对应于ST公司不同系列的MCU产品，对于103系列来说，可能会用到的启动文件只有3个：

  • startup_stm32f10x_ld.s：适用于 小容量 产品

  • startup_stm32f10x_md.s：适用于 中容量 产品

  • startup_stm32f10x_hd.s：适用于 大容量 产品

这里的容量指的是FLASH的大小，具体规格如下：

小容量 中容量 大容量
16K or 32K 64K or 128K >= 256K

由于Breeze Mini采用的主微控制器 STM32F103TBU6 的FLASH容量为128K，属于中容量规格的产品，所以选择将startup_stm32f10x_md.s加入到keil工程中。

CMSIS

CMSIS指的是ARM Cortex™ 微控制器软件接口标准(Cortex Microcontroller Software Interface Standard)，其提供与供应商无关的硬件抽象层，为处理器和外设实现一致，简单的软件接口，从而简化软件的重用、缩短微控制器新开发人员的学习过程并缩短新设备的上市时间。

我们知道不同厂家，比如TI，ST，Freescale，Nordic Semiconductor等不同半导体厂家都有基于Cortex M系列内核的MCU产品，但是这些MCU的外设却大不相同，外设的设计、接口、寄存器等都不一样，因此一个能够非常熟练对STM32进行开发的工程师很难快速地上手开发一款他不熟悉的，尽管是Cortex M内核的芯片。而CMSIS的目的是让不同厂家的Cortex M内核的MCU至少在内核层次上能够做到一定的一致性，提高软件移植的效率，而这就是CMSIS出现的最主要原因。

CMSIS结构

这里简单介绍一下CMSIS的文件结构，CMSIS包含如下四个部分：

  • CMSIS-CORE

    提供与 Cortex-M0、Cortex-M3、Cortex-M4、SC000 和 SC300 处理器与外围寄存器之间的接口

  • CMSIS-DSP

    包含以定点（分数 q7、q15、q31）和单精度浮点（32 位）实现的 60 多种函数的 DSP 库

  • CMSIS-RTOS

    用于线程控制、资源和时间管理的实时操作系统的标准化编程接口

  • CMSIS-SVD

    包含完整微控制器系统（包括外设）的程序员视图的系统视图描述 XML 文件

CMSIS框架

以下是CMSIS 5.x标准的软件架构图：

breeze_embedded_cmsis_architecture

从上图可以看到，CMSIS 5.x软件架构主要分为以下三层：应用代码层、CMSIS软件层 和 微控制器层，其中 CMSIS软件层 起着承上启下的作用，一方面该层对微控制器层进行了统一的实现，屏蔽了不同厂商对Cortex-M系列微处理器核内外设寄存器的不同定义，另一方面又向上层的操作系统和应用层提供接口，简化了应用程序开发的难度，使开发人员能够在完全透明的情况下进行应用程序的开发。如果没有CMSIS标准，那么各个半导体公司可能会自己制定各自产品的库函数的命名规则，而这会使得软件在不同厂家芯片上的移植变得困难。也正是如此，CMSIS层的实现也相对复杂些。有关CMSIS更详细的介绍请访问ARM官网。

目前支持CMSIS标准的半导体和工具链厂商：

breeze_embedded_cmsis_architecture

总结

参考