云途启动文件（startup.s）详解

Derrick

前言：

本文将对云途启动文件（startup.s）进行详细介绍，不同IDE的启动文件大同小异，本文以IAR为例。
介绍云途不同型号芯片的启动时间（从复位到进入main函数，以及时钟初始化完成）。
针对特殊场景需要尽量减少启动时间，本文介绍几种优化方式。

版本：

Config Tool Version：2.7.6
SDK version：1.3.1
IDE:IAR

1. 声明与定义

MODULE  ?cstartup
EXTERN  main
EXTERN  SystemInit
EXTERN  RamInit0
EXTERN  RamInit1
EXTERN  RamInit2
EXTERN  VectorTableCopy
EXTERN STACK_end

PUBWEAK Reset_Handler
SECTION .text:CODE:REORDER:NOROOT(2)
THUMB

MODULE ?cstartup：声明当前汇编模块名为?cstartup，用于链接器识别模块。
EXTERN 指令：声明外部符号（函数），表示这些函数在其他文件（通常是 C 文件）中定义，此处需要调用。包括：
- main：C 程序入口函数；
- SystemInit：系统初始化；
- RamInit0/1/2：RAM 分阶段初始化函数；
- VectorTableCopy：中断向量表复制函数；
- STACK_end：栈顶地址（链接脚本中定义）。
PUBWEAK Reset_Handler：定义一个公共弱符号Reset_Handler（复位中断处理函数）。PUB表示可被外部访问，WEAK表示若其他地方有同名强符号，会被覆盖（通常复位向量固定指向此处）。
SECTION .text:CODE:REORDER:NOROOT(2)：定义代码段.text，属性为可执行代码（CODE），允许链接器重排（REORDER），非必需段（NOROOT，未被引用时可被链接器丢弃），优先级为 2。
THUMB：指定使用 ARM 的 THUMB 指令集（16 位指令，更紧凑，适合嵌入式场景）。

2. 复位启动流程

芯片复位后，硬件会自动跳转到复位向量（即Reset_Handler），开始执行以下步骤：

2.1 关闭中断，初始化通用寄存器

CPSID   I               ;关闭IRQ中断（防止初始化被中断干扰）
LDR     R1,=0           ;初始化通用寄存器
...（R2到R7均设为0）
MOV     R8,R7           ;R8到R12均设为0（R7已为0）
...
MOV     R12,R7          ;R1-R12全为0

CPSID I：通过修改 CPSR（程序状态寄存器）关闭 IRQ 中断，确保初始化过程不被打断。
因为复位后的通用寄存器R1-R12的值UnKnown，所以要重新初始化，清除寄存器残留值，保证初始状态一致。

2.2 RAM 第一阶段初始化（RamInit0）

/* RamInit 0 Stage, focus on ecc init, asm code*/
    BL     RamInit0

SRAM存储器中的内容在上电之后内容是随机的，其中的有效数据和ECC数据并未建立起关联。此时，如果读取SRAM的内容并进行ECC校验，大概率上是会出现ECC错误的。
在使用支持ECC的SRAM之前，需要手动对SRAM进行初始化操作（循环赋值0x5A，方便辨认）。
另外YT_LINK中的RAM段的POR_ONLY属性就是在RamInit0和RamInit1中完成。读取RCU上电标志位，以判断是否执行这段RAM的初始化。(例如开辟一段空间存放Bootloader和APP的交互信息)

2.3 设置栈顶指针（SP）

/* Initialize the stack pointer */
    LDR     r0,=STACK_end
    MOV     r13,r0

栈是 C 语言运行的基础（用于函数调用、局部变量存储等）。STACK_end是栈的栈顶地址（由链接脚本定义，栈通常向下生长，即高地址向低地址生长）。
此步骤为后续 C 函数调用（如RamInit1）准备栈环境。

2.4 RAM 第二阶段初始化（RamInit1）

/* RamInit 1 Stage, focus on copy data,clear bss, c code*/
    LDR     r0,=RamInit1
    BLX     r0

注释：RamInit1，用于复制数据段（.data）、清除 BSS 段（未初始化全局变量），由 C 语言实现。
RamInit0是将RAM初始化为统一固定值0x5A，而RamInit1则是将定义在RAM中的全局变量初始化赋值。
有初始值的定义在（.data段），初始化是从FLASH将初始值copy到RAM。另外如果设置了POR_ONLY属性的RAM段在无上电标志位时则不会copy；设置INIT_NULL属性的RAM也不会copy。
定义了但未赋值的全局变量则会定义在（.bss）段，会被清零。

2.5 复制中断向量表

    /* Copy Vector Table for interrupt, c code */
#ifndef __NO_VECTOR_TABLE_COPY
    /* Call the to copy vector table from flash to ram */
    ldr     r0,=VectorTableCopy
    blx     r0
#endif

作用：中断向量表（存储各中断处理函数地址）默认存储在 Flash 程序的起始地址，复制到 RAM 可提高中断响应速度，或支持动态修改向量表。
将中断向量表基地址(SCB->VTOR)偏移到 IVT_RAM_start(由链接脚本定义);
中断向量表在链接脚本中默认1024Byte空间，在程序的起始地址，第一个字是栈顶指针，第二个字就是Reset_Handle的地址，后面是所有中断的地址入口。中断向量表在Vector.s中定义。
可通过宏 __NO_VECTOR_TABLE_COPY 配置是否需要 VectorTableCopy。

2.6 系统初始化

#ifndef __NO_SYSTEM_INIT
    LDR     r0,=SystemInit
    BLX     r0  ; 调用SystemInit
#endif

云途不同芯片的系统初始化内容有些许差异，以HA0为例，会使能FPU（浮点运算单元），Flash的Deep PowerDown Enable，关闭WDG。
可通过宏 __NO_SYSTEM_INIT 配置是否需要 SystemInit。

2.7 RAM 第三阶段初始化（RamInit2）

/* RamInit 2 Stage, focus on others ram init, c code */
LDR     r0,=RamInit2
BLX     r0

作用：处理前两阶段未包含的 RAM 初始化需求（如特殊用途 RAM），由C语言实现。
如图RamInit2为一个弱函数，用户可以重写（覆盖）这个函数。

2.8 开启中断，跳转至main

/* Unmask interrupts */
CPSIE   I
/* Call the main routine */
BL      main

开启 IRQ 中断，为进入main函数做准备
BL main：跳转到 C 语言的main函数，启动应用程序。

2.9 死循环（main返回后）

JumpToSelf:
    B       JumpToSelf

    END

若main函数意外返回（正常情况下main不会返回），程序会进入死循环，防止跑飞（执行未知地址指令）。

2.10 总结

该启动文件的核心流程是：复位后关闭中断 → 初始化通用寄存器组 → 分阶段初始化 RAM（含 data段 / BSS、扩展 RAM） → 设置栈 → 复制向量表 → 系统初始化 → 跳转至main。整个过程为 C 程序运行准备了硬件环境（RAM、WDG、Flash、中断向量、FPU等等）和软件环境（栈、全局变量），是从硬件复位到应用程序启动的桥梁。

3. 不同型号芯片启动时间

优化等级：Low
基于Helloword demo程序测试:

LE0:

LE1:

MC0:

MD1:

MD2:

ME0:

HA0:

tips:

上述时间仅供参考，因为不同优化等级，不同IDE，启动文件编辑都有可能造成启动时间差异。
HA的RAM是256K，相比于ME0(128K)初始化时间反而更短：
- 因为 HA0 的内核是M7的并且是按照64bit去赋值RAM的，时间更短。
HA复位后到启动文件执行需要1ms左右，原因是HA有硬件安全启动（MC也有硬件安全启动，但HA流程相较于MC更复杂），增加了耗时。

4. 启动时间优化

在启动时RAM循环赋值可能出现多次从Flash取指令赋值时间较长（指令未对齐），造成启动时间变长的问题，而且具有随机性（低优化等级编译）。
在一些特殊应用中，例如Powerdown周期性唤醒（唤醒即复位），因为要控制功耗，所以需尽可能减少启动时间，下面介绍启动时间优化的方式。

4.1 RamInit0优化

如上图在每一段RAM赋初值0x5A的前面加上ALIGNROM 4，确保后续代码 / 数据地址满足 4 字节对齐，提高访问正确性和效率。

4.2 RamInit1优化

如下图，使用C语言标准库函数memcopy，和memset代替RAMInit1的循环赋值操作，汇编优化更好：

4.3 减少RAM初始化

可通过YCT去配置RAM段的Init_Policy属性为NULL，这样就不会初始化这段RAM，当然为了防止RAM_ECC，也不能访问这段RAM，可在正常启动后重新以32bit为单位（ECC机制）向这段RAM写入初始值，就可以正常访问了。
这种方法适用于对RAM需求量小的工况，例如powerdown周期性唤醒，唤醒复位后只需执行少量代码就继续进入powerdown。

4.4 打开I-Cache（HA，MD2）

HA（M7内核）和MD2系列，也可以打开I-Cache，对于反复用到的指令，比如循环赋值指令，打开I-Cache可提高指令命中率，避免反复访问Flash取指令降低效率。
在启动文件打开I-Cache参考下图代码(HA)，可在进入main函数后关闭I-Cache。

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云途启动文件（startup.s）详解

前言：

版本：

1. 声明与定义

2. 复位启动流程

2.1 关闭中断，初始化通用寄存器

2.2 RAM 第一阶段初始化（RamInit0）

2.3 设置栈顶指针（SP）

2.4 RAM 第二阶段初始化（RamInit1）

2.5 复制中断向量表

2.6 系统初始化

2.7 RAM 第三阶段初始化（RamInit2）

2.8 开启中断，跳转至main

2.9 死循环（main返回后）

2.10 总结

3. 不同型号芯片启动时间

LE0:

LE1:

MC0:

MD1:

MD2:

ME0:

HA0:

4. 启动时间优化

4.1 RamInit0优化

4.2 RamInit1优化

4.3 减少RAM初始化

4.4 打开I-Cache（HA，MD2）

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