8051 MCU学习之分析单片机的启动过程

2019-04-15 17:19发布

接触单片机有几年的时间了,一直专注于如何在单片机上写一些应用,对单片机如何启动的知之甚少,惭愧惭愧。。。今天得空整理了一下,加深了对单片机的认识,如为什么定义data区里的变量重新开机的初始值为0。 单片机在开机上电后,会执行startup.A51文件的指令,我分析了一下某个项目中这个文件里的指令,在这里单片机会做如下几件事情:
  1. 初始化8051硬件堆栈的大小和堆栈指针;
  2. 初始化中断向量表,分配每个中断的入口地址和中断服务函数;
  3. 初始化内部RAM空间,即DATA/IDATA,将内容清零;
  4. 初始化外部RAM空间,即XDATA/PDATA,将内容清零;
  5. 初始化SMALL/COMPACT/LARGE模式下reentrant函数使用的堆栈指针;
  6. 调用main()函数,去执行我们编写的代码。
当用keil作为开发环境,创建一个工程时,需要选择所使用的单片机型号,然后Keil会将相应单片机的startup.A51文件拷贝到工程目录下,在编译时,该文件会被编译到最终的目标文件中。一般情况下,这个文件是不需要我们做修改的,保持默认状态即可,所以可能很多人对此文件不太熟悉。下面是具体的code以及我的个人分析: $NOMOD51 ;取消8051对SFR的预定义,由用户自行定义。 ; 以下定义3个SFR sfr CLKSEL = 0x8F sfr P3 = 0xB0 sfr MMU_SEL = 0xC3 ; 以下初始化IDATA, XDATA和PDATA存储区 IDATASTART EQU 00H ; the absolute start-address of IDATA memory IDATALEN EQU 100H ; the length of IDATA memory in bytes. ; XDATASTART EQU 0H ; the absolute start-address of XDATA memory XDATALEN EQU 0F00H ; the length of XDATA memory in bytes. ; PDATASTART EQU 0H ; the absolute start-address of PDATA memory PDATALEN EQU 100H ; the length of PDATA memory in bytes. ; 定义存储PLL值的地址。 PLLADDR EQU 0xEFFF ; ; 当函数是可重入的(用reentrant关键字修饰),以下初始化可重入函数所使用的堆栈, 考虑到了三种编译模式SMALL/COMPACT/LARGE。 ; Stack Space for reentrant functions in the SMALL model. IBPSTACK EQU 0 ; set to 1 if small reentrant is used. IBPSTACKTOP EQU 0FFH+1 ; set top of stack to highest location+1. ; ; Stack Space for reentrant functions in the LARGE model. XBPSTACK EQU 0 ; set to 1 if large reentrant is used. XBPSTACKTOP EQU 0FFFFH+1; set top of stack to highest location+1. ; ; Stack Space for reentrant functions in the COMPACT model. PBPSTACK EQU 0 ; set to 1 if compact reentrant is used. PBPSTACKTOP EQU 0FFFFH+1; set top of stack to highest location+1. ; ;------------------------------------------------------------------------------ ; 初始化PDATA区 ; Page Definition for Using the Compact Model with 64 KByte xdata RAM ; ; The following EQU statements define the xdata page used for pdata ; variables. The EQU PPAGE must conform with the PPAGE control used ; in the linker invocation. ; PPAGEENABLE EQU 1 ; set to 1 if pdata object are used. PPAGE EQU 0 ; define PPAGE number. PPAGE_SFR DATA 0A0H START_GPNVM_CODE EQU 00H ; Start of Code ; ;------------------------------------------------------------------------------ ; Standard SFR Symbols ACC DATA 0E0H B DATA 0F0H SP DATA 81H DPL DATA 82H DPH DATA 83H P2 DATA 0A0H NAME ?C_STARTUP ;定义这段汇编代码在obj文件中的名字 ; 声明三个在外部定义的中断函数, 以便在本模块中调用 EXTRN CODE (TrqIsr) EXTRN CODE (uartISR) EXTRN CODE (FlashInterrupt) ; 声明段C_C51STARTUP和STACK存储位置 ?C_C51STARTUP SEGMENT CODE ?STACK SEGMENT IDATA ; 选择STACK段,并设定STACK的size RSEG ?STACK DS 96 ; 选择地址0x00(CODE区),并跳转到0x0200(CODE区)的位置 CSEG AT 0x00 LJMP 0x0200 EXTRN CODE (?C_START) ;声明外部段名 C_START,以便在本模块中调用 PUBLIC ?C_STARTUP ;声明在本文件中定义的段C_STARTUP为public的,以供其他模块调用 ; 选择地址0x0200(CODE区),并跳转到 STARTUP1(CODE区)的位置 CSEG AT 0x0200 ?C_STARTUP: LJMP STARTUP1 ; 以下是中断向量表,分配每个中断的地址和对应的中断服务函数。 CSEG AT START_GPNVM_CODE+0BH ; IT timer 0 ; gpnvmVectorEtuCnt: LJMP TrqIsr RETI ; LJMP InterruptRoutineVectorEtuCnt CSEG AT START_GPNVM_CODE+13H ; MMU COB or DOB or OVD ; gpnvmVectorFault: LJMP uartISR RETI CSEG AT START_GPNVM_CODE+23H ; MMU COB or DOB or OVD ; gpnvmVectorFault: LJMP FlashInterrupt RETI ; 选择C_C51STARTUP段所在地址 RSEG ?C_C51STARTUP STARTUP1: MOV MMU_SEL,#01H ; 初始化SFR: MMU_SEL MOV P3,#05H ; 初始化SFR: P3 ;初始化单片机的时钟频率 MOV DPTR,#PLLADDR MOVX A,@DPTR ANL A, #0C0H MOV CLKSEL, A ; 初始化 IRAM (0x00 - 0xFF) IF IDATALEN <> 0 MOV R0,#IDATALEN - 1 ; MOV R1,#IDATASTART CLR A IDATALOOP: MOV @R0,A ; INC R1 DJNZ R0,IDATALOOP ENDIF ; 初始化 XRAM IF XDATALEN <> 0 MOV DPTR,#XDATASTART MOV R7,#LOW (XDATALEN) IF (LOW (XDATALEN)) <> 0 MOV R6,#(HIGH (XDATALEN)) +1 ELSE MOV R6,#HIGH (XDATALEN) ENDIF CLR A XDATALOOP: MOVX @DPTR,A INC DPTR DJNZ R7,XDATALOOP DJNZ R6,XDATALOOP ENDIF ; 初始化PDATA IF PPAGEENABLE <> 0 MOV P2,#PPAGE ENDIF IF PDATALEN <> 0 MOV R0,#PDATASTART MOV R7,#LOW (PDATALEN) CLR A PDATALOOP: MOVX @R0,A INC R0 DJNZ R7,PDATALOOP ENDIF ; 初始化reentrant函数使用的堆栈指针(SMALL/COMPACT/LARGE) IF IBPSTACK <> 0 EXTRN DATA (?C_IBP) MOV ?C_IBP,#LOW IBPSTACKTOP ENDIF IF XBPSTACK <> 0 EXTRN DATA (?C_XBP) MOV ?C_XBP,#HIGH XBPSTACKTOP MOV ?C_XBP+1,#LOW XBPSTACKTOP ENDIF IF PBPSTACK <> 0 EXTRN DATA (?C_PBP) MOV ?C_PBP,#LOW PBPSTACKTOP ENDIF MOV SP,#?STACK-1 ;初始化堆栈指针,指向栈底 ; 声明外部定义的函数B_SWITCH0,并调用之 EXTRN CODE (?B_SWITCH0) CALL ?B_SWITCH0 ; init bank mechanism to code bank 0 LJMP ?C_START ;调用main()函数 END 这个是编译输出文件.lst中的部分代码在code区的分配情况,结合汇编代码,我们可以知道在code区某个位置存放的是什么指令。 000000H 000002H 000003H --- OFFS.. CODE ?CO?STTF06?3 ;此处存放的代码为 LJMP 0x0200 000003H 00000AH 000008H --- --- **GAP** 00000BH 00000EH 000004H --- OFFS.. CODE ?CO?STTF06?5 ;此处存放的代码为 LJMP TrqIsr 00000FH 000012H 000004H --- --- **GAP** 000013H 000016H 000004H --- OFFS.. CODE ?CO?STTF06?6 ;此处存放的代码为 LJMP uartISR 000017H 000022H 00000CH --- --- **GAP** 000023H 000026H 000004H --- OFFS.. CODE ?CO?STTF06?7 ;此处存放的代码为 LJMP FlashInterrupt 000027H 0001FFH 0001D9H --- --- **GAP** 000200H 000202H 000003H --- OFFS.. CODE ?CO?STTF06?4 ;此处存放的代码为 LJMP STARTUP1 000203H 0006E9H 0004E7H BYTE UNIT CODE ?C?LIB_CODE 0006EAH 0007A0H 0000B7H BYTE UNIT CODE ?C_C51STARTUP ;此处存放的代码为 段?C_C51STARTUP的内容,对单片机的硬件做初始化 下面是描述startup.A51的流程图,作为这次学习的总结。
这里写图片描述