M0的中断向量表重映射

  Stm32F030的Bootloader制作与其他ST芯片一致；但是Stm32F030的APP程序就有特殊变动：因为M0是不能设置重量向量表偏移量；本篇就讲M0的APP程序的中断向量表重映射，和还有一些会用到的冷知识，如编译工具链等。

一、M0的中断向量表重映射

  在STM32F103等cortex-m3/m4内核的单片机上可以通过设置中断向量表的偏移量，完成重映射中断向量表。

SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET;

  Stm32f0系列MCU中断矢量表的定位跟STM32其它系列相比有点差异，即M0系列没有像其它M3/M4/M0+系列所具备的中断矢量表重定位寄存器，其中断矢量表不能借助矢量重定位寄存器简单修改实现。所以Stm32f0x IAP的过程会跟其它系列的STM32芯片的IAP动作有所不同。

---

M0的中断向量表如下：

__Vectors       DCD     __initial_sp                   ; Top of Stack
                DCD     Reset_Handler                  ; Reset Handler
                DCD     NMI_Handler                    ; NMI Handler
                DCD     HardFault_Handler              ; Hard Fault Handler
                DCD     0                              ; Reserved
                DCD     0                              ; Reserved
                DCD     0                              ; Reserved
                DCD     0                              ; Reserved
                DCD     0                              ; Reserved
                DCD     0                              ; Reserved
                DCD     0                              ; Reserved
                DCD     SVC_Handler                    ; SVCall Handler
                DCD     0                              ; Reserved
                DCD     0                              ; Reserved
                DCD     PendSV_Handler                 ; PendSV Handler
                DCD     SysTick_Handler                ; SysTick Handler

                ; External Interrupts
                DCD     WWDG_IRQHandler                ; Window Watchdog
                DCD     PVD_IRQHandler                 ; PVD through EXTI Line detect
                DCD     RTC_IRQHandler                 ; RTC through EXTI Line
                DCD     FLASH_IRQHandler               ; FLASH
                DCD     RCC_IRQHandler                 ; RCC
                DCD     EXTI0_1_IRQHandler             ; EXTI Line 0 and 1
                DCD     EXTI2_3_IRQHandler             ; EXTI Line 2 and 3
                DCD     EXTI4_15_IRQHandler            ; EXTI Line 4 to 15
                DCD     TS_IRQHandler                  ; TS
                DCD     DMA1_Channel1_IRQHandler       ; DMA1 Channel 1
                DCD     DMA1_Channel2_3_IRQHandler     ; DMA1 Channel 2 and Channel 3
                DCD     DMA1_Channel4_5_IRQHandler     ; DMA1 Channel 4 and Channel 5
                DCD     ADC1_COMP_IRQHandler           ; ADC1, COMP1 and COMP2 
                DCD     TIM1_BRK_UP_TRG_COM_IRQHandler ; TIM1 Break, Update, Trigger and Commutation
                DCD     TIM1_CC_IRQHandler             ; TIM1 Capture Compare
                DCD     TIM2_IRQHandler                ; TIM2
                DCD     TIM3_IRQHandler                ; TIM3
                DCD     TIM6_DAC_IRQHandler            ; TIM6 and DAC
                DCD     0                              ; Reserved
                DCD     TIM14_IRQHandler               ; TIM14
                DCD     TIM15_IRQHandler               ; TIM15
                DCD     TIM16_IRQHandler               ; TIM16
                DCD     TIM17_IRQHandler               ; TIM17
                DCD     I2C1_IRQHandler                ; I2C1
                DCD     I2C2_IRQHandler                ; I2C2
                DCD     SPI1_IRQHandler                ; SPI1
                DCD     SPI2_IRQHandler                ; SPI2
                DCD     USART1_IRQHandler              ; USART1
                DCD     USART2_IRQHandler              ; USART2
                DCD     0                              ; Reserved
                DCD     CEC_IRQHandler                 ; CEC
                DCD     0                              ; Reserved

M0的中断向量表重映射方法如下：

1. 将APP的中断向量表拷贝到SRAM里面去。M0的中断向量表由48个有序字(32bit)组成，把它们从flash区0x08004000开始的中断向量表拷贝到0x2000 0000的SRAM区。
2. 做存储地址的映射，即把SRAM映射到代码执行区的地址0X00处。

#define FLASH_BOOTLOADER_SIZE       (uint32_t)(0x4000)  
#define APPLICATION_ADDRESS         (uint32_t)(0x08000000+FLASH_BOOTLOADER_SIZE)  


#if   (defined ( __CC_ARM ))
    __IO uint32_t VectorTable[48] __attribute__((at(0x20000000)));
#elif (defined (__ICCARM__))
#pragma location = 0x20000000
    __no_init __IO uint32_t VectorTable[48];
#elif defined   (  __GNUC__  )
    __IO uint32_t VectorTable[48] __attribute__((section(".RAMVectorTable")));
#elif defined ( __TASKING__ )
    __IO uint32_t VectorTable[48] __at(0x20000000);
#endif  


static void VectorRemap(void)
{
    uint8_t i = 0;
    
    //拷贝中断向量表
    for(i = 0; i < 48; i++)
    {
       VectorTable[i] = *(__IO uint32_t*)(APPLICATION_ADDRESS + (i<<2));
    }
    
    /* Enable the SYSCFG peripheral clock*/
    RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);
    /* Remap SRAM at 0x00000000 */
    SYSCFG_MemoryRemapConfig(SYSCFG_MemoryRemap_SRAM);
}

//主函数
int main(void)
{
    VectorRemap();
    
    //按照平常程序运行
}

  经过上述操作步骤后，当APP里发生中断时，内核就从地址0x00处的向量表取相应中断的入口地址，即相当于从0x2000 0000处的向量表取中断入口地址，当然也相当于从0x08003000处的向量表取中断入口地址，然后去执行相应中断程序。

二、编译工具链

  STM32中ARM系列编译工具链的编译宏选择（__CC_ARM、__ICCARM__、__GNUC__、__TASKING__）。这里简单介绍一下。

1. 在 core_cm3.h 文件中，有如下代码：

   #if defined ( __CC_ARM   )
     #define __ASM            __asm        /*!< asm keyword for ARM Compiler        */
     #define __INLINE         __inline     /*!< inline keyword for ARM Compiler     */
   
   #elif defined ( __ICCARM__ )
     #define __ASM           __asm         /*!< asm keyword for IAR Compiler        */
     #define __INLINE        inline        /*!< inline keyword for IAR Compiler. Only avaiable in High optimization mode! */
   
   #elif defined   (  __GNUC__  )
     #define __ASM            __asm        /*!< asm keyword for GNU Compiler        */
     #define __INLINE         inline       /*!< inline keyword for GNU Compiler     */
   
   #elif defined   (  __TASKING__  )
     #define __ASM            __asm        /*!< asm keyword for TASKING Compiler    */
     #define __INLINE         inline       /*!< inline keyword for TASKING Compiler */
   
   #endif

2. 这几个宏都是什么含义呢？分别对应什么平台呢？

• __CC_ARM对应的平台是：ARM RealView
  • RealView，是一套包含编译、调试和模拟的开发工具，需结合开发环境如uvision、eclipse或者CodeWarrior，形成集成开发环境来使用。
• __ICCARM__对应的平台是：IAR EWARM
  • Embedded Workbench for ARM 是IARSystems 公司为ARM 微处理器开发的一个集成开发环境(下面简称IAR EWARM)。比较其他的ARM 开发环境，IAR EWARM 具有入门容易、使用方便和代码紧凑等特点
• __GNUC__对应的平台是：GNU Compiler Collection
  • GCC的初衷是为GNU操作系统专门编写的一款编译器。GNU系统是彻底的自由软件。
• __TASKING__对应的平台是：Altinum Designer
  • Altium Designer 是原Protel软件开发商Altium公司推出的一体化的电子产品开发系统，主要运行在Windows操作系统。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计者提供了全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件使电路设计的质量和效率大大提高。

三、__attribute__ ((at()) 绝对定位

• __attribute__ ，这个是用来指定变量或结构位域的特殊属性,该关键字后的双括弧中的内容是属性说明。
• at ，该关键字可以用来设置变量的绝对地址,也就是你可以通过这个关键字,指定某个变量处于内存里面的某个给定的地址.

---

  __attribute__( at(绝对地址) ) 的用法分两种，一个是绝对定位到Flash，另一种是绝对定位到RAM。

1. 定位到flash中，一般用于固化的信息，如出厂设置的参数，上位机配置的参数，ID卡的ID号，flash标记等等。

   const u16 gFlashDefValue[512] __attribute__((at(0x0800F000))) = {0x1111,0x1111,0x1111,0x0111,0x0111,0x0111};//定位在flash中,其他flash补充为00
   const u16 gflashdata__attribute__((at(0x0800F000))) = 0xFFFF;

2. 定位到RAM中，一般用于数据量比较大的缓存，如串口的接收缓存，再就是某个位置的特定变量

   u8 USART2_RX_BUF[USART2_REC_LEN] __attribute__ ((at(0X20001000)));//接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节,起始地址为0X20001000.

• 绝对定位不能在函数中定义；局部变量是定义在栈区的，栈区由MDK自动分配、释放，不能定义为绝对地址，只能放在函数外定义。
• 定义的长度不能超过栈或Flash的大小，否则，造成栈、Flash溢出。

四、重映射 & 系统启动

4.1 重映射

SYSCFG_MemoryRemapConfig(SYSCFG_MemoryRemap_SRAM);

例如F072的参考文档张SYSCFG寄存器的介绍，如下图：

MEM_MODE的介绍如下：

从以上内容我们可以得到以下信息：

1. MEM_MODE的值在上电后由BOOT0，BOOT1的状态值决定。
2. MEM_MODE的值决定了哪个内存映射到地址0x0000 0000 ，也就是说:
   1. 当MEM_MODE =00/10时， Main Flash映射到地址0x0000 0000，即地址0x0800 0000映射到0x0000 0000。
   2. 当MEM_MODE =01时， System Flash映射到地址0x0000 0000，也就是芯片自带的Bootloader代码部分会映射到地址0x0000 0000；例如，0x1FFF C800映射到地址0x0000 0000。
   3. 当MEM_MODE =11时， Embeded SRAM映射到地址0x0000 0000，也就是内存地址0x2000 0000映射到地址0x0000 0000。
3. 经过映射后，系统访问地址0x0000 0000地址，就相当于直接访问映射的地址，如0x0800 0000。
4. 由BOOT0，BOOT1的状态决定MEM_MODE的值，进而决定哪个地址映射到地址0x0000 0000，这一过程我们称之为映射。默认映射是系统自动完成的，并由BOOT0，BOOT1的状态决定。
5. MEM_MODE位是RW的，也就是说可以修改的，如果修改其中，也就会相应的修改映射到0x0000 0000的地址，这一修改的过程，我们就叫其为重映射。重映射是通过用户代码通过修改MEM_MODE的值来完成的。

4.2 系统启动

从STM32F072的参考手册的2.5章，我们可以看到如下内容：

从以上内容我们可以得到以下有用信息:

1. 在复位启动后，系统在系统时钟的第4个上升沿根据BOOT0,BOOT1的配置获取其值，也就是存储到寄存器SYSCFG_CFGR1的MEM_MODE位上，根据前面3.1的信息可知，这里进一步确定了0x0000 0000的映射地址。这一过程是系统自动完成的。
2. 在系统启动后，CPU从地址0x0000 0000获取栈顶地址，然后从0x0000 0004开始执行代码。换句话说，由于0x0000 0000被映射了其他地址，获取栈顶与执行实际上都是从映射的地址上实施的。也就是从映射的地址开始执行代码，比如从地址0x08000 0004开始执行代码(如Mian Flash映射)，比如0x1FFF C804(如System Flash映射，即BootLoader启动)。
   于是，我们简单整理下系统的整个启动流程:

• -> 系统复位
• -> CPU在系统时钟的第4个上升沿根据BOOT0，BOOT1的配置确定寄存器SYSCFG_CFGR1的MEM_MODE的值
• -> MEM_MODE进一步决定哪个地址(Main Flash,System Flash,SRAM)映射到地址0x0000 0000.
• -> CPU从地址0x0000 0000获取栈顶，从0x0000 0004开始执行代码，也就是从映射地址获取栈顶，从映射地址+4的地方开始执行代码。

• 映射地址+4对于着复位中断例程(如0x08000 0004)，也就是系统一开始就执行Reset_Handler，进而运行SystemInit然后进入到main函数，就这样，整个代码启动完成。

接下来就是中断产生于中断响应了。

  在Coretext-M3与Coretext-M4核中，在 System Control Block 中存在一个向量表偏移量寄存器 VTOR(0xE000ED08)，系统产生中断后，内核通过这个寄存器的值来找到中断向量表的地址，进而执行中断例程代码，当然，此寄存器的值是可以修改的，它的默认值为0。

  由于STM32F0XX采用的是M0核，它是没有这个VTOR寄存器的；将M0理解成M3/M4的特殊情况，M0假设也存在VTOR这么一个虚拟寄存器，只不过它的值不能修改,固定为0罢了，而M3/M4的这个VTOR寄存器一开始时它的值也是为默认值0，只不过在程序运行到SystemInit()函数后，在代码中明确对其进行了修改。

重新整理下，STM32F0XX中断的调用过程:

• -> 产生中断
• -> CPU固定到地址0x0000 0000上找中断入口函数；由于映射关系，实际上是在从映射地址上寻找。
• -> 找到并执行中断例程

五、Stm32F030的App工程配置

  关于Stm32F0的APP，只需要更改工程配置的 IROM 和 IRAM 就行了。

  IRAM存放着重映射中断向量表。1个地址存储1个byte(Falsh 和 Ram 都一样)，中断向量都是uint32_t；所以 48 * (32/8) = 0xC0 。

六、友情连接

  关于Stm32F0的IAP，ST官方有套参考代码；ST官方的IAP + Ymodem代码；提取码为：aan9
  本篇文章部分内容来自于这位博主：flydream0，有些更细致的内容可以了解他写的链接文章。