在main()之前,IAR都做了啥

[原创]在main()之前，IAR都做了啥？最近要在Cortex-M3上写一个简单的操作系统，打算使用IAR，为了写好启动代码，花了一些时间了解了IAR在main()以前做了些什么事。

首先系统复位时，Cortex-M3从代码区偏移0x0000'0000处获取栈顶地址，用来初始化MSP寄存器的值。

接下来从代码区偏移0x0000'0004获取第一个指令的跳转地址。

这些地址，是CM3要求放置中断向量表的地方。

这里是一个程序的启动区的反汇编：__vector_table:08004000 260008004002 200008004004 7E1D08004006 0800这个程序是由IAP程序来启动的，IAP程序获取0x0800'4000处的MSP值(0x20002600)，并设置为MSP 的值，即主堆栈最大范围是0x2000'0000~0x2000'25FF。

接下来IAP程序获取0x0800'4004处的Reset_Handler的地址(0x0800'7E1D)，并跳转到Reset_Handler()执行。

IAP在这里完全是模仿了Cortex-M3的复位序列，也就是说，在没有IAP的系统上，CM3只能从0x0800'0000获取MSP，从0x0800'0004获取第一条指令所处地址。

而IAP就存在在0x0800'0000这个地址上，IAP的启动，已经消耗掉了这个复位序列，所以IAP要启动UserApp程序的时候，也是完全模仿Cortex-M3的复位序列的。

接下来我们看看复位后第一句指令——Reset_Handler()函数里有什么。

若我们使用的是ST公司标准外设库，那么已经有了现成的Reset_Handler，不过他是弱定义——P U B W E A K，可以被我们重写的同名函数覆盖。

一般来说，我们使用的都是ST提供的Reset_Handler，在V3.4版本的库中，可以在startup_stm32f10x_xx.s中找到这个函数：PUBWEAK Reset_HandlerSECTION .text:CODE:REORDER(2)Reset_HandlerLDR R0, =SystemInitBLX R0LDR R0, =__iar_program_startBX R0看来ST没有做太多的事，他只调用了自家库提供的SystemInit函数进行系统时钟、Flash读取的初始化，并把大权交给了__iar_program_start这个IAR提供的“内部函数”了，我们就跟紧这个__iar_program_start跳转，看看IAR做了什么，上面一段代码的反汇编如下：Reset_Handler:__iar_section$$root:08007E1C 4801 LDR R0, [PC, #0x4]; LDR R0, =SystemInit08007E1E 4780 BLX R0;BLX R008007E20 4801 LDR R0, [PC, #0x4];LDR R0, =__iar_program_start08007E22 4700 BX R0;BX R008007E24 6C6908007E26 080008007E28 7D8D08007E2A 0800细心的观众会发现地址是0x0800'7E1C，比我们查到的0x0800'7E1D差了1，这是ARM家族的遗留问题，因为ARM处理器的指令至少是半字对齐的(16位THUMB指令集 or 32位ARM指令集)，所以PC指针的LSB是常为0的，为了充分利用寄存器，ARM公司给PC的LSB了一个重要的使命，那就是在执行分支跳转时，PC的LSB=1，表示使用THUMB模式，LSB=0，表示使用ARM模式，但在最新的Cortex-M3内核上，只使用了THUMB-2指令集挑大梁，所以这一位要常保持1，所以我们查到的地址是0x0800'7E1D(C=1100,D=1101)，放心，我们的CM3内核会忽略掉LSB(除非为0，那么会引起一个fault)，从而正确跳转到0x0800'7E1C。

从0x0800'7E20处的加载指令，我们可以算出__iar_program_start所处的位置，就是当前PC指针(0x0800'7E24)，再加上4，即0x0800'7E28处的所指向的地址——0x0800'7D8D(0x0800'7D8C)，我们跟紧着跳转，__iar_program_start果然在这里：__iar_program_start:08007D8C F000F88C BL __low_level_init08007D90 2800 CMP R0, #0x008007D92 D001 BEQ __iar_init$$done08007D94 F7FFFFDE BL __iar_data_init208007D98 2000 MOVS R0, #0x008007D9A F7FDFC49 BL main我们看到IAR提供了__low_level_init这个函数进行了“底层”的初始化，进一步跟踪，我们可以查到__low_level_init这个函数做了些什么，不是不是我们想象中的不可告人。

__low_level_init:08007EA8 2001 MOVS R0, #0x108007EAA 4770 BX LR__low_level_init出乎想象的简单，只是往R0寄存器写入了1，就立即执行"BX LR"回到调用处了，接下来，__iar_program_start检查了R0是否为0，为0，则执行__iar_init$$done，若不是0，就执行__iar_data_init2。

__iar_init$$done这个函数很简单，只有2句话，第一句是把R0清零，第二句就直接"BL main"，跳转到main()函数了。

不过既然__low_level_init已经往R0写入了1，那么我们还是得走下远路——看看__iar_data_init2做了些什么，虽然距离main只有一步之遥，不过这中间隐藏了编译器的思想，我们得耐心看下去。

__iar_data_init2:08007D54 B510 PUSH {R4,LR}08007D56 4804 LDR R0, [PC, #0x10]08007D58 4C04 LDR R4, [PC, #0x10]08007D5A E002 B 0x8007D6208007D5C F8501B04 LDR R1, [R0], #0x408007D60 4788 BLX R108007D62 42A0 CMP R0, R408007D64 D1FA BNE 0x8007D5C08007D66 BD10 POP {R4,PC}08007D68 7C7808007D6A 080008007D6C 7C9C08007D6E 0800看来IAR迟迟不执行main()函数，就是为了执行__iar_data_init2，我们来分析分析IAR都干了些什么坏事~首先压R4，LR入栈，然后加载0x0800'7C78至R0，0x0800'7C9C至R4，马上跳转到0x0800'7D62执行R0，R4的比较，结果若是相等，则弹出R4，PC，然后立即进入main()。

不过IAR请君入瓮是自不会那么快放我们出来的——结果不相等，跳转到0x0800'7D5C执行，在这里，把R0指向的地址——0x0800'7C78中的值——0x0800'7D71加载到R1，并且R0中的值自加4，更新为0x0800'7C7C，并跳转到R1指向的地址处执行，这里是另一个IAR函数：__iar_zero_init2：__iar_zero_init2:08007D70 2300 MOVS R3, #0x008007D72 E005 B 0x8007D8008007D74 F8501B04 LDR R1, [R0], #0x408007D78 F8413B04 STR R3, [R1], #0x408007D7C 1F12 SUBS R2, R2, #0x408007D7E D1FB BNE 0x8007D7808007D80 F8502B04 LDR R2, [R0], #0x408007D84 2A00 CMP R2, #0x008007D86 D1F5 BNE 0x8007D7408007D88 4770 BX LR08007D8A 0000 MOVS R0, R0__iar_data_init2还没执行完毕，就跳转到了这个__iar_zero_inti2，且看我们慢慢分析这个帮凶——__iar_zero_inti2做了什么。

__iar_zero_inti2将R3寄存器清零，立即跳转到0x0800'7D80执行'LDR R2, [R0], #0x4'，这句指令与刚才在__iar_data_init2见到的'LDR R1, [R0], #0x4'很类似，都为“后索引”。

这回，将R0指向的地址——0x0800'7C7C中的值——0x0000'02F4加载到R2寄存器，然后R0中的值自加4，更新为0x0800'7C80。

接下来的指令检查了R2是否为0，显然这个函数没那么简单想放我我们，R2的值为2F4，我们又被带到了0x0800'7D74处，随后4条指令做了如下的事情：1、将R0指向的地址——0x0800'7C80中的值——0x2000'27D4加载到R1寄存器，然后R0中的值自加4，更新为0x0800'7C84。

2、将R1指向的地址——0x2000'27D4中的值——改写为R3寄存器的值——0，然后R1中的值自加4，更新为0x2000'27D8。

3、R2自减44、检查R2是否为0，不为0，跳转到第二条执行。

不为，则执行下一条。

这简直就是一个循环！——C语言的循环for(r2=0x2F4;r2-=4;r!=0){...}，我们看看循环中做了什么。

第一条指令把一个地址加载到了R1——0x2000'27D4是一个RAM地址，以这个为起点，在循环中，对长度为2F4的RAM空间进行了清零的操作。

那为什么IAR要做这个事情呢？消除什么记录么？用Jlink查看这片内存区域，可以发现这片区域是我们定义的全局变量的所在地。