一、三种BOOT模式的对比

CM-3 内核在离开复位状态后的工作过程如下：

1. 从地址 0x00000000 处取出栈指针 MSP 的初始值，该值就是栈顶的地址。
2. 从地址 0x00000004 处取出程序指针 PC 的初始值，该值指向复位后应执行的第一条指令。

上述过程由内核自动设置运行环境并执行主体程序，因此它被称为自举过程。

虽然内核是固定访问 0x00000000 和 0x00000004 地址的，但实际上这两个地址可以被重映射到其它地址空间。以 STM32F103 为例，根据芯片引出的 BOOT0 及 BOOT1 引脚的电平情况，这两个地址可以被映射到内部 FLASH、内部 SRAM以及系统存储器中。

不同的映射配置如下图：

内核在离开复位状态后会从映射的地址中取值给栈指针 MSP 及程序指针 PC，然后执行指令，我们一般以存储器的类型来区分自举过程，例如内部 FLASH 启动方式、内部SRAM 启动方式以及系统存储器启动方式。

1、内部 FLASH 启动方式

• 当芯片上电后采样到 BOOT0 引脚为低电平时， 0x00000000 和 0x00000004 地址被映射到内部 FLASH的首地址 0x08000000 和 0x08000004。

• 因此，内核离开复位状态后，读取内部 FLASH 的0x08000000 地址空间存储的内容，赋值给栈指针 MSP，作为栈顶地址，再读取内部FLASH 的 0x08000004 地址空间存储的内容，赋值给程序指针PC，作为将要执行的第一条指令所在的地址。具备这两个条件后，内核就可以开始从 PC指向的地址中读取指令执行了。

2、内部 SRAM 启动方式

• 类似地，当芯片上电后采样到 BOOT0 和 BOOT1 引脚均为高电平时，0x00000000和 0x00000004地址被映射到内部 SRAM 的首地址 0x20000000 和 0x20000004，内核从SRAM 空间获取内容进行自举。

• 在实际应用中，由启动文件 starttup_stm32f10x.s 决定了 0x00000000 和0x00000004地址存储什么内容，链接时，由分散加载文件.sct决定这些内容的绝对地址，即分配 到内部 FLASH 还是内部SRAM。

• 这种模式可以用于程序调试。 假如只修改了代码中一个小小的地方，然后就需要重新擦除整个Flash，比较的费时，可以考虑从这个模式启动代码（也就是STM32的内存中），用于快速的程序调试，等程序调试完成后，在将程序下载到SRAM中。

3、系统存储器启动方式

• 当芯片上电后采样到 BOOT0 引脚为高电平，BOOT1 为低电平时，内核将从系统存储器的 0x1FFFF000 及 0x1FFFF004 获取 MSP 及 PC 值进行自举。

• 这种模式启动的程序功能由厂家设置。系统存储器是芯片内部一块特定的区域，用户不能访问，ST 公司在芯片出厂前就在系统存储器中固化了一段代码，也就是我们常说的ISP程序，这是一块ROM，出厂后无法修改。

• 因而使用系统存储器启动方式时，内核会执行该代码，该代码运行时，会为 ISP 提供支持(In System Program)，如检测 USART1/2、CAN2 及 USB 通讯接口传输过来的信息，并根据这些信息更新自己内部 FLASH 的内容，达到升级产品应用程序的目的，因此这种启动方式也称为 ISP 启动方式。

• 一般来说，我们选用这种启动模式时，是为了从串口下载程序，因为在厂家提供的BootLoader中，提供了串口下载程序的固件，可以通过这个BootLoader将程序下载到系统的Flash中。但是这个下载方式需要以下步骤：

1. 将BOOT0设置为1，BOOT1设置为0，然后按下复位键，这样才能从系统存储器启动BootLoader；
2. 最后在BootLoader的帮助下，通过串口下载程序到Flash中；
3. 程序下载完成后，又需要将BOOT0设置为GND，手动复位，这样，STM32才可以从Flash中启动，可以看到，利用串口下载程序还是比较的麻烦，需要跳帽跳来跳去的，非常的不注重用户体验。

二、BOOT模式下代码运行后所在地址分析

1、从内部 FLASH 启动

BOOT0，B00T1都接低电平

测试代码

#include "led.h"
#include "delay.h"
//#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int k1 = 1;        //已初始化全局int型变量k1
int k2;            //未初始化全局int型变量k2
static int k3 = 2; //已初始化静态全局int型变量k3
static int k4;     //未初始化静态全局int型变量k4int main(void){    delay_init();            //延时函数初始化    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级uart_init(115200);     //串口初始化为115200LED_Init();               //LED端口初始化//KEY_Init();          //初始化与按键连接的硬件接口while(1){static int m1 = 2;      //已初始化静态局部int型变量m1static int m2;          //未初始化静态局部int型变量m2int i1;              //未初始化局部int型变量i1int i2;             //未初始化局部int型变量i2char *p;                //未初始化局部char型指针变量pchar str[10] = "hello"; //已初始化局部char型数组strchar *var1 = "123456";  //已初始化局部char型指针变量var1char *var2 = "abcdef";  //已初始化局部char型指针变量var2int *p1 = malloc(4);    //已初始化局部int型指针变量p1int *p2 = malloc(4);    //已初始化局部int型指针变量p2printf("栈区-变量地址\r\n");printf("未初始化局部int型变量i1       :0x%p\r\n", &i1);printf("未初始化局部int型变量i2       :0x%p\r\n", &i2);printf("未初始化局部char型指针变量p   :0x%p\r\n", &p);printf("已初始化局部char型数组str     :0x%p\r\n", str);//test();printf("\n堆区-动态申请地址\r\n");printf("已初始化局部int型指针变量p1   :0x%p\r\n", p1);printf("已初始化局部int型指针变量p2   :0x%p\r\n", p2);printf("\n.bss段地址\r\n");printf("未初始化全局int型变量k2       :0x%p\r\n", &k2);printf("未初始化静态全局int型变量k4   :0x%p\r\n", &k4);printf("未初始化静态局部int型变量m2   :0x%p\r\n", &m2);printf("\n.data段地址\r\n");printf("已初始化全局int型变量k1       :0x%p\r\n", &k1);printf("已初始化静态全局int型变量k3   :0x%p\r\n", &k3);printf("已初始化静态局部int型变量m1   :0x%p\r\n", &m1);printf("\n常量区地址\r\n");printf("已初始化局部char型指针变量var1:0x%p\r\n", var1);printf("已初始化局部char型指针变量var2:0x%p\r\n", var2);printf("\n代码区地址\r\n");printf("程序代码区main函数入口地址    :0x%p\r\n", &main);free(p1);free(p2);        }
}

连接电脑和开发板

输出结果

此外，通过查询应用程序编译时产生的.map后缀文件，也可以了解程序存储到了哪些区域

打开 map 文件后，查看文件最后部分的区域，可以看到一段以“Memory Map of the image”开头的记录(若找不到可用查找功能定位)

这一段是即工程的 ROM 存储器分布映像，在 STM32芯片中，ROM 区域的内容就是指存储到内部 FLASH 的代码。

2、从内部 SRAM 启动

BOOT0 和 BOOT1 引脚均为高电平

（1） 配置中断向量表

• 由于 startup_stm32f10x.s 文件中的启动代码不是指定到绝对地址的，经过它由链接器决定应存储到内部 FLASH 还是SRAM，所以 SRAM 版本工程中的启动文件不需要作任何修改。

• 重点在于启动文件定义的中断向量表被存储到内部 FLASH 和内部 SRAM 时，这两种情况对内核的影响是不同的，内核会根据它的“向量表偏移寄存器 VTOR”配置来获取向 量表，即中断服务函数的入口。VTOR寄存器是由启动文件中 Reset_Handle 中调用的库函数SystemInit 配置的
  

• 代码中根据是否存储宏定义 VECT_TAB_SRAM 来决定 VTOR 的配置，默认情况下代码中没有定义宏VECT_TAB_SRAM，所以 VTOR 默认情况下指示向量表是存储在内部FLASH 空间的。

• 由于本工程的分散加载文件配置，在启动文件中定义的中断向量表会被分配到 SRAM空间，所以我们要定义这个宏，使得 SystemInit函数修改 VTOR 寄存器，向内核指示向量表被存储到内部 SRAM 空间了。

在“Options for Target-> c/c++ ->Define”框中输入宏VECT_TAB_SRAM

配置完成后重新编译工程，即可生成存储到 SRAM 空间地址的代码指令。

（2）修改FLASH下配置

• 把“Download Function”中的擦除选项配置为“Do not Erase”。这是因为数据写入到内部SRAM中不需要像FLASH那样先擦除后写入。在本工程中，如果我们不选择“Do not Erase”的话，会因为擦除过程导致下载出错。

• “RAM for Algorithm”一栏是指“编程算法”(Programming Algorithm)可使用的RAM空间，下载程序到FLASH时运行的编程算法需要使用RAM空间，在默认配置中它的首地址为Ox20000000，即内部SRAM的首地址，但由于我们的分散加载文件配置，0x20000000地址开始的32KB实际为虚拟ROM空间，实际的RAM空间是从地址Ox20008000开始的，所以这里把算法RAM首地址更改为本工程中实际作为RAM使用的地址。若编程算法使用的RAM地址与虚拟ROM空间地址重合的话，会导致下载出错。

• “Programming Algorithm”一栏中是设置内部FLASH的编程算法，编程算法主要描述了FLASH的地址、大小以及扇区等信息，MDK根据这些信息把程序下载到芯片的FLASH中，不同的控制器芯片一般会有不同的编程算法。由于MDK没有内置SRAM的编程算法，所以我们直接在原来的基础上修改它的基地址和空间大小，把它改成虚拟ROM的空间信息。

输出结果

三、总结

若使用STM32的内部SRAM存储程序，程序的执行速度与在FLASH上执行速度无异，但SRAM空间较小。若使用外部扩展的SRAM存储程序，程序空间非常大，但 STM32读取外部SRAM的速度比读取内部 FLASH 慢，这会导致程序总执行时间增加，因此在外部 SRAM中调试的程序无法完美仿真在内部FLASH运行时的环境。另外，由于STM32无法直接从外部SRAM中启动且应用程序复制到外部 SRAM的过程比较复杂(下载程序前需要使 STM32能正常控制外部SRAM)，所以在很少会在STM32的外部 SRAM中调试程序。

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