嵌入式微控制器(Embedded Microcontroller Unit，EMCU)，又稱單片機(jī)，顧名思義，就是將整個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一塊芯片中。嵌入式微控制器一般以某一種微處理器內(nèi)核為核心，芯片內(nèi)部集成R0M/EPRQM、RAM、總線、總線邏輯、定時/計數(shù)器、WatchDog、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、Flash、RAM、EEPROM等各種必要功能和外設(shè)。為適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，一般一個系列的單片機(jī)具有多種衍生產(chǎn)品，每種衍生產(chǎn)品的處理器內(nèi)核都是一樣的，不同的是存儲器和外設(shè)的配置及封裝。這樣可以使單片機(jī)最大限度地和應(yīng)用需求相匹配，功能不多不少，從而減少功耗和成本。

MCU整體工作流程可總結(jié)如下：上電——》主時鐘起振——》啟動代碼——》用戶程序(main函數(shù))。對于我們應(yīng)用開發(fā)來說，大部分工作重點是在應(yīng)用程序編寫這塊。特別是高級MCU的出現(xiàn)，如ARM系列的STM32、LPC等32位MCU，以及芯片原廠的完善底層代碼，啟動代碼已經(jīng)固化在芯片內(nèi)部flash(稱為BootLoader)，或者已經(jīng)提供完整的匯編啟動源碼。因此，啟動過程這塊，我們比較陌生，但基本的原理還需了解，不排除面試或者使用到實時系統(tǒng)(RTOS)時需要修改啟動匯編代碼。

MCU上電(復(fù)位)時，從固定的地址啟動，一般是地址0x00000000，如ARM7;個別特殊的如STM32默認(rèn)啟動地址為0x8000000(flash區(qū)啟動)。啟動過程主要完成兩部分工作，一個是硬件執(zhí)行環(huán)境，如中斷向量表、寄存器、看門狗等，另一個是軟件環(huán)境，如C庫環(huán)境、ZI(未初始化的內(nèi)存變量)等。

一、硬件環(huán)境工作

1.初始時鐘

初始化內(nèi)核時鐘，主時鐘，各個外設(shè)的時鐘。

2.關(guān)閉看門狗

看門狗是用來監(jiān)控應(yīng)用程序的異常跑飛而復(fù)位CPU，在初始化階段，由于沒有“喂狗”這一動作，有可能導(dǎo)致CPU不斷復(fù)位，因此，首先會關(guān)閉看門狗，初始化完，再開啟。

3.建立中斷向量表

中斷向量表，中斷源的識別標(biāo)志，可用來形成相應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址，或者中斷服務(wù)程序入口地址的偏移量和段基值。CPU利用中斷向量表轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序處理相關(guān)事務(wù)。

4.初始化堆棧寄存器

堆棧的作用一個就是保存現(xiàn)場(上下文)，如函數(shù)調(diào)用或者中斷發(fā)送時，將當(dāng)前執(zhí)行地址壓棧，調(diào)用完成再返回此處執(zhí)行程序。另一個作用就是保存參數(shù)，如臨時變量。因此，在啟動階段需初始化堆棧寄存器、堆棧的大小、起始地址等。

5.內(nèi)存初始化

選擇內(nèi)部或者外部RAM。

二、軟件環(huán)境工作

1.把RO，RW從它們的加載域復(fù)制到它們的運行域中去。

2.初始化(清零)ZI域。

3.初始化堆棧指針

4.初始化C庫環(huán)境

包括C庫所需的內(nèi)存空間、程序執(zhí)行所需資源、C庫初始化。

三、Cortex M3啟動

CortexM3有3種啟動方式

1、 BOOT1=1 BOOT0=1 ，中斷向量表定位于SRAM區(qū)，即起始地址為0x2000000，同時復(fù)位后PC指針位于0x2000000處。

2、 BOOT1=x BOOT0=0，中斷向量表定位于FLASH區(qū)，即起始地址為0x8000000，同時復(fù)位后PC指針位于0x8000000處。

3、 BOOT1=0 BOOT0=1 ，中斷向量表定位于內(nèi)置Bootloader區(qū)，此時可通過串口下載程序的二進(jìn)制文件到flash區(qū)。

而Cortex-M3內(nèi)核規(guī)定，起始地址必須存放堆頂指針，而第二個地址則必須存放復(fù)位中斷入口向量地址，這樣在Cortex-M3內(nèi)核復(fù)位后，會自動從起始地址的下一個32位空間取出復(fù)位中斷入口向量，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行復(fù)位中斷服務(wù)程序。對比ARM7/ARM9內(nèi)核，Cortex-M3內(nèi)核則是固定了中斷向量表的位置而起始地址是可變化的。即是對于flash啟動來說(正常工作也是flash啟動)，0x8000000地址存放的是棧頂?shù)刂穇_initial_sp，0x8000004地址存放的是復(fù)位中斷向量Reset_Handler入口地址(STM32使用32位總線，存儲空間為4字節(jié)對齊);在編寫多段程序時，偏移地址空間需注意，如編寫一個BootLoader，從BootLoader到應(yīng)用程序段的相互跳轉(zhuǎn)。