IAR Embedded Workbench中的MCU启动过程分析

在嵌入式系统中，当MCU复位之后，需要运行对应的启动代码来对系统进行初始化，然后才会调用main函数，开始运行用户的代码。通常情况下，对应的启动代码一般是工具厂商或者芯片厂商提供，嵌入式软件开发工程师不需要特别关注。但是如果要实现和ROM和RAM相关的功能必须需要修改对应的启动文件。Step1当MCU复位之后，MCU会从对应的复位向量开始运行，初始化Stack pointer指向指定Stack区域的末尾。Stack区一般会在汇编中去定义起始地址和结束地址。
疑问1:为何第一步指向栈
向量表首项约定:Cortex-M系列MCU复位后，硬件会从0x00000000地址读取第一个32位值作为主栈指针MSP的初始值(即栈顶地址)，第二个值(0x00000004)才是复位向量(程序入口地址)。这是ARM架构的硬性规定。若未初始化SP，后续的压栈操作(如函数调用、中断处理)会因栈空间未定义而崩溃，导致硬件错误(HardFault)。
疑问2:为何指向栈尾
大多数MCU的栈从高地址向低地址扩展(递减栈)。初始化SP指向栈区域的末尾(高地址)，确保首次压栈操作(如保存寄存器)不会越界写入非法内存。若SP指向栈起始地址(低地址)，压栈操作会覆盖相邻的堆或数据区，导致数据损坏或程序异常。Step2一般官网会提到调用_low_level_init函数进行相关的初始化。我们汽车电子针对Bootioader和安全等级写的启动文件会做如下动作:
初始化时钟，当然不是必选，对时钟响应要求不是很高的可以放在main函数的初始化实现。
关闭内部看门狗寄存器。后续main的初始化函数中可以再次选择激活与否，次操作确保启动过程中不激活。
芯片自带的ECC的check，ROM区check和RAM区check。ROM区一般会使用CRC校验，也有的仅简单的读取操作,通过读的过程去检测是否有硬件错误。RAM区的算法就十分常见，数据反转存储并还原。
初始化MCU所需要的中断。当然仅限于外设中断不包含芯片的硬件中断，比如HARDFAULT。
初始化watchdogtimer(非必须)。
读取RCM寄存器(ARM)获取复位信息从而做出软复位和硬复位。复位和汽车行业的UDS协议某些需求相关，需要谨慎配置。
硬复位会复位所有RAM区，不同产品可能会有细微的差别。
软复位一般针对栈区和某些特殊的BSS段。
_iar_data_init3属于库函数将ROM区的某些数据copy到RAM区，比如初始值为非0的变量，会从ROM拷贝到RAM。具体可以详见其它文档和库代码。简单说明:对于int i=1这类变量，编译器会将它们的初始值存储在Flash的,data段中，而运行时变量本身在RAM的.data区域。因此会有一个ROM到RAM的copy动作，同时表示这种变量既占用Flash又占用RAM。对于声明为int i=0的全局/静态变量，编译器会将它们分配到RAM的.bss段(Block Started by Symbol)。该段的特点是不占用Flash空间，仅记录变量大小。Step3运行main函数，可以个性化定制不同的应用需求。后记:
1.通常情况下，如果ICF文件中添加了initialize by copy命令，linker会自动选择并添加对应的启动代码来完成对应的启动过程。对应的启动代码通过库文件的方式进行link，可以通过map文件查询。
2.map文件里面INIT TABLE章节会列出对应的全局和静态变量的初始化信息:初始值为0的会使用_iar_zero_init3进行初始化，初始值为非0的会使用_iar_copy_init3(也有项目使用的是_iar_lz77_init_single3)进行初始化。参考文献:
1.IAR Embedded Workbench中的MCU启动过程