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(gè)計(jì)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(shí)/計(jì)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(gè)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(chǔ)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(shí)鐘起振——》啟動(dòng)代碼——》用戶程序(main函數(shù))。對(duì)于我們應(yīng)用開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，大部分工作重點(diǎn)是在應(yīng)用程序編寫這塊。特別是高級(jí)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(dòng)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(dòng)源碼。因此，啟動(dòng)過(guò)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(shí)時(shí)系統(tǒng)(RTOS)時(shí)需要修改啟動(dòng)匯編代碼。

MCU上電(復(fù)位)時(shí)，從固定的地址啟動(dòng)，一般是地址0x00000000，如ARM7;個(gè)別特殊的如STM32默認(rèn)啟動(dòng)地址為0x8000000(flash區(qū)啟動(dòng))。啟動(dòng)過(guò)程主要完成兩部分工作，一個(gè)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(gè)是軟件環(huán)境，如C庫(kù)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(shí)鐘

初始化內(nèi)核時(shí)鐘，主時(shí)鐘，各個(gè)外設(shè)的時(shí)鐘。

2.關(guān)閉看門狗

看門狗是用來(lái)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(méi)有“喂狗”這一動(dòng)作，有可能導(dǎo)致CPU不斷復(fù)位，因此，首先會(huì)關(guān)閉看門狗，初始化完，再開(kāi)啟。

3.建立中斷向量表

中斷向量表，中斷源的識(shí)別標(biāo)志，可用來(lái)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(gè)就是保存現(xiàn)場(chǎng)(上下文)，如函數(shù)調(diào)用或者中斷發(fā)送時(shí)，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(gè)作用就是保存參數(shù)，如臨時(shí)變量。因此，在啟動(dòng)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(yùn)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(kù)環(huán)境

包括C庫(kù)所需的內(nèi)存空間、程序執(zhí)行所需資源、C庫(kù)初始化。

三、Cortex M3啟動(dòng)

CortexM3有3種啟動(dòng)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(shí)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(shí)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(shí)可通過(guò)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(gè)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(huì)自動(dòng)從起始地址的下一個(gè)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(duì)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(duì)于flash啟動(dòng)來(lái)說(shuō)(正常工作也是flash啟動(dòng))，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(chǔ)空間為4字節(jié)對(duì)齊);在編寫多段程序時(shí)，偏移地址空間需注意，如編寫一個(gè)BootLoader，從BootLoader到應(yīng)用程序段的相互跳轉(zhuǎn)。