ARM体系结构
一. 嵌入式系统基础1. 三极管2. 门电路3. 触发器4. 处理器1> 处理器介绍2> 处理器架构3> CISC和RISC
二. Contex-A和Contex-M核三. ARM汇编开发（条件执行与分支）1. ARM指令集类型2. 立即数和伪指令3. 内存访问指令4. 数据处理指令5. 跳转指令6. C语言中栈的变化1> 程序在内存分布区域2> 全局变量m赋值3> 保存进入main之前的栈底, fp-sp之间是当前函数栈4> 函数main的栈已经准备好了5> i入栈6> j入栈7> 准备函数fun的调用, 形参反向入栈 先形参b入栈8> 形参a入栈9> 留空一个地址作为fun返回值, 待后面返回时填入10> fun返回地址入栈, 通常是main函数当前pc指针的下一个11> main函数的栈底地址入栈12> pc指针跳转fun代码13> c入栈14> 可以看到函数fun的数据 形参a,b 在上一层函数的栈中. 一部分在自己的栈上. 此步取值到加法器中进行加法运算,再赋值给c15> c赋给返回值,填入上面的留空位置16> 栈底恢复上一层17> lr赋值给pc, 实现了跳转18> 返回值赋值给全局变量m19> 前面函数调用的形参已经无用,回滚sp20> 函数返回,清理main的栈空间
四. 纯汇编点亮LED灯汇编文件结构分解说明硬件初始化与主循环运行流程
五. 从零写STM32标准库六. HAL库工程创建1. Keil创建2. CubeMX生成Keil3. CubeIDE创建
七. FreeRTOS和RT-Thread1. FreeRTOS2. RT-Thread1> Keil创建2> RT-thread Studio创建
本文从历史沿革、指令集、执行状态、寄存器体系等全方面对 ARM（Advanced RISC Machines）体系结构进行系统梳理。
ARM 发展的历史沿革路线图
| 时间 | 关键节点 | 架构/产品线 |
|---|---|---|
| 1985 | Acorn 发布 ARM1，首颗 ARM 处理器 | ARMv1 |
| 1990 | ARM Ltd. 成立，ARM6 量产 | ARMv3 |
| 1993 | ARM610 驱动 Apple Newton | ARMv3 |
| 1994 | ARM7 发布，Thumb 指令集问世 | ARMv4T |
| 1998 | ARM9/ARM10 面向高性能嵌入式 | ARMv5 |
| 2003 | Cortex 系列推出（A/M/R 三线） | ARMv7-A/R/M |
| 2011 | ARMv8 引入 AArch64 与 TrustZone-A | Cortex-A50 系列 |
| 2016+ | big.LITTLE、DynamIQ、SVE、Neoverse | ARMv8.2+、ARMv9 |
Cortex 系列定位
Cortex-A：应用级（App）处理器，MMU + 虚拟内存，支持复杂 OS（Android、Linux）Cortex-R：实时（Real-Time）处理器，面向汽车、存储等领域Cortex-M：微控制器（MCU），面向低功耗物联网与控制场景
一. 嵌入式系统基础
理解计算机如何通过”0”, ”1”这样的高低电平的变化，实现对各种数据的处理(计算)的，计算机对所有数据(数字，图片，音频，视频等)的处理，最终反映在硬件上就是逻辑组合电路和时序电路的“0”，“1”一系列变化，没有硬件的软件就是空中楼阁，没有软件的硬件就是一堆铁。
1. 三极管
硅原子外层4个电子，比较稳定，硅单质每4个电子形成共价键，很稳定，不导电
在硅单质中掺杂磷元素，磷元素最外层有5个电子，多出一个电子，很容易脱离束缚，从而导电，叫做N型半导体，自由电子叫载流子
硅单质中掺杂了硼元素，外层3个电子，共价键缺少一个电子，叫做空穴，吸引其他电子来填补，从而形成电流，叫做P型半导体
当P型半导体和N型半导体结合在一起的时候，形成PN结，N区中的电子会发生移动，填入P区的空穴中(扩散运动)，同时由于N少了电子，带正电，会形成从N->P的空间电场；因电场作用，N区的少子空穴会向P区移动，P区的少子电子会向N区移动(漂移运动)；漂移与扩散同时存在，互相抵消，达到动态平衡后就会形成一个宽度一定的空间电荷区(PN结)
把PN结接入电路，加上一个正向偏置电压，空间电荷区会逐渐变薄，当正偏电压超过0.7V时候，空间电荷区完全消失，PN结消失了，就可以导电了
当加上反偏电压的时候，N->P电场变强，空间电荷区会变厚，形成一个由少子移动形成的漂移电流，由于PN结中少子很少，电流很弱，约等于0，PN结不导电了
通过在3个极加上不同的电压，可以控制三极管在三个区工作，在制作工艺上，最下面的发射级掺杂浓度很高，有很多载流子，基区做的很薄，只能容纳很少的载流子，集电极做的比较大，可以容纳很多载流子的潜质
当接入反偏电压的时候，两个PN节的厚度都会变大，N->P电场变强，N区中的大量载流子（电子）无法移动，只有P区少子移动形成的漂移电流，由于PN结中少子很少，电流很弱，约等于0，两个PN结不导电了
当接入正向偏置电源，发射结正偏，集电极反偏，发射极的空间电荷区消失，发射极N的大量电子扩散进基极P，和P极中的空穴复合，形成一个从B->E的电流IB，然而基区比较薄，空穴很少，移动的过程中只有少部分的电子与空穴复合，大量的电子堆积在基区，由于集电极反偏，形成了很强的反向电场，漂移运动增强，基区堆积的电子漂移到C区，想成了一个C->E的电流IC，IB 越大，注入到基极的电子越多，漂移运动越厉害，IC 就越大
2. 门电路
有了简单的加法器，可以用电信号（高低电压–抽象为电平）实现人类熟悉的数字逻辑运算，在简单加法器的基础上经过拓展可以设计出更加复杂的加法器（乘法器），之后就可以进行用电路中的电信号实现各种数字运算了，而自然界的所有一切（数字，图片，音频，视频）都可以采样量化成具体的数字，那么都可以按照数字逻辑进行运算，这就是数字组合逻辑。
3. 触发器
有时候我们需要记录当前的输出状态，不管输入怎么发生变化，输出都不会发生变化，输出的结果被锁存，就像被”存储”下来了一样，除非断电，或者给定某个特定的信号(如写信号)，这就是时序电路，有了时序电路，就可以实现对数据和状态的”暂存”，为后续的计算保存数据和各种状态。
至此，有了组合逻辑，时序逻辑，计算机系统的邹型也就出现了。
4. 处理器
1> 处理器介绍
2> 处理器架构
3> CISC和RISC
CISC--复杂指令集计算集<Intel、AMD的X86为代表>
RISC--精减指令集计算集<ARM、Power PC、开源的RISC-V>
上图是实现这样的乘法运算：a = a * b，它需要4个步骤：读出a的值、读出b的值、相乘、写结果到a
使用CISC提供的乘法指令，只需要一条指令即可完成这4步操作，当然，这一个指令需要多个CPU周期才可以完成。
而RISC不提供“一站式”的乘法指令，需调用四条单CPU周期指令完成两数相乘：内存a加载到寄存器，内存b加载到寄存器，两个寄存器中数相乘，寄存器结果存入内存a
按照此思路，早期的设计出的RISC指令集，指令数是比CISC少些，后来，很多RISC的指令集中指令数反超了CISC，因此，应该根据指令的复杂度而非数量来区分两种指令集；
当然，CISC也是要通过操作内存、寄存器、运算器来完成复杂指令的。它在实现时，是将复杂指令转换成了一个微程序，微程序在制造CPU时就已存储于微服务存储器。一个微程序包含若干条微指令（也称微码），执行复杂指令时，实际上是在执行一个微程序。这也带来两种指令集的一个差别，微程序的执行是不可被打断的，而RISC指令之间可以被打断，所以理论上RISC可更快响应中断
ARM访问寄存器:
int a;
unsigned int *p = &a; // p等于“a的地址”
*p = val; // 写这个地址，就是写a
val = *p; // 读这个地址，就是读a
unsigned int *p = 0x40010800; // p等于某个寄存器的地址
*p = val; // 写这个地址，也就是写这个寄存器
val = *p; // 读寄存器
二. Contex-A和Contex-M核
无论是cortex-M3/M4，
还是cortex-A7，
CPU内部都有R0、R1、……、R15寄存器；
它们可以用来“暂存”数据。
对于R13、R14、R15，还另有用途：
R13：别名SP(Stack Pointer)，栈指针
R14：别名LR(Link Register)，用来保存返回地址
R15：别名PC(Program Counter)，程序计数器，表示当前指令地址，写入新值即可跳转
bin文件和hex文件的区别:
1> Hex
Hex文件包含地址信息。ISP下载过程中我们并没有选择要把程序下载到单片机的哪块内存中，即不需要设置地址。因为HEX文件内部的信息已经包括了地址
2> BIN
BIN文件格式只包括了数据本身，没有包含地址。烧写BIN文件的时候，用户是一定需要指定地址信息的。
所以在下载bin文件时需要选择内存的起始地址和终止地址，即要把bin文件下载到指定的内存空间。通常需要指定程序内存地址的芯片为ARM芯片和DSP芯片。
3> 文件大小
对于bin文件，通过右键属性查看到的文件的大小就是数据的实际大小。而对HEX文件而言，你看到的文件大小并不是实际的数据的大小。一是因为HEX文件是用ASCII来表示数据，二是因为HEX文件本身还包括别的附加信息
启动模式:
Main Flash memory
是STM32内置的Flash，一般我们使用JTAG或者SWD模式下载程序时，就是下载到这个里面，重启后也直接从这启动程序。
System memory(ISP)
从系统存储器启动，这种模式启动的程序功能是由厂家设置的。一般来说，这种启动方式用的比较少。系统存储器是芯片内部一块特定的区域，STM32在出厂时，由ST在这个区域内部预置了一段BootLoader， 也就是我们常说的ISP程序，这是一块ROM，出厂后无法修改。
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：
Step1: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
Step2:最后在BootLoader的帮助下，通过串口下载程序到Flash中
Step3:程序下载完成后，又有需要将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。
Embedded Memory
内置SRAM，既然是SRAM，自然也就没有程序存储的能力了，这个模式一般用于程序调试。假如我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
三. ARM汇编开发（条件执行与分支）
1. ARM指令集类型
一开始，ARM公司发布两类指令集：
① ARM指令集，这是32位的，每条指令占据32位，高效，但是太占空间
② Thumb指令集，这是16位的，每条指令占据16位，节省空间
要节省空间时用Thumb指令，要效率时用ARM指令。
一个CPU既可以运行Thumb指令，也能运行ARM指令。
怎么区分当前指令是Thumb还是ARM指令呢？
程序状态寄存器中有一位，名为“T”，它等于1时表示当前运行的是Thumb指令。
假设函数A是使用Thumb指令写的，函数B是使用ARM指令写的，怎么调用A/B？
我们可以往PC寄存器里写入函数A或B的地址，就可以调用A或B，
但是怎么让CPU在执行A函数是进入Thumb状态，在执行B函数时进入ARM状态？
做个手脚：
调用函数A时，让PC寄存器的BIT0等于1，即：PC=函数A地址+(1<<0)；
调用函数B时，让PC寄存器的BIT0等于0:，即：PC=函数B地址
麻烦吧？麻烦！
引入Thumb2指令集，
它支持16位指令、32位指令混合编程
2. 立即数和伪指令
MOV R0, #VAL --- 意图是把VAL这个值存入R0寄存器。
VAL可以是任意值吗？不可以，必须是立即数。
假设VAL可以是任意数，”MOV R0, #VAL”本身是16位或32位，哪来的空间保存任意数值的VAL？所以，VAL必须符合某些规定
去判断一个VAL是否立即数，很麻烦
并且我就是想把任意数值赋给R0，怎么办？
可以使用伪指令：LDR R0, =VAL
“伪指令”，就是假的、不存在的指令。
注意LDR作为“伪指令”时，指令中有一个“=”，否则它就是真实的LDR(load regisgter)指令了。
编译器会把“伪指令”替换成真实的指令，比如：
LDR R0, =0x12
0x12是立即数，那么替换为：MOV R0, #0x12
LDR R0, =0x12345678
0x12345678不是立即数，那么替换为：
LDR R0, [PC, #offset] // 2. 使用Load Register读内存指令读出值，offset是链接程序时确定的
Label DCD 0x12345678 // 1. 编译器在程序某个地方保存有这个值
ADR的意思是：address，用来读某个标号的地址
示例：
ADR R0, Loop
Loop
ADD R0, R0, #1
它是“伪指令”，会被转换成某条真实的指令，比如：
ADD R0, PC, #val ; val在链接时确定
Loop
ADD R0, R0, #1
3. 内存访问指令
读内存指令LDR/LDM
写内存指令STR/STM
MOV R0, #0x20000
MOV R1, #0x10
MOV R2, #0x12
MOV R3， R2
STR R2, [R0] ; R2的值存到R0所示地址
STR R2, [R0, #4] ; R2的值存到R0+4所示地址
STR R2, [R0, #8]! ; R2的值存到R0+8所示地址, R0=R0+8
STR R2, [R0, R1] ; R2的值存到R0+R1所示地址
STR R2, [R0, R1, LSL #4] ; R2的值存到R0+(R1<<4)所示地址
STR R2, [R0], #0X20 ; R2的值存到R0所示地址, R0=R0+0x20
MOV R2, #0x34
STR R2, [R0] ; R2的值存到R0所示地址
LDR R3, [R0], +R1, LSL #1 ; R3的值等于R0+(R1<<1)所示地址上的值
IA - Increment After, 每次传输后才增加Rn的值(默认,可省)
IB - Increment Before, 每次传输前就增加Rn的值(ARM指令才能用)
DA – Decrement After, 每次传输后才减小Rn的值(ARM指令才能用)
DB – Decrement Before, 每次传输前就减小Rn的值
! : 表示修改后的Rn值会写入Rn寄存器,
如果没有"!", 指令执行完后Rn恢复/保持原值
^ : 会影响CPSR
MOV R1, #1
MOV R2, #2
MOV R3, #3
MOV R0, #0x20000
STMIA R0, {R1-R3} ; R1,R2,R3分别存入R0,R0+4,R0+8地址处
ADD R0, R0, #0x10
STMIA R0!, {R1-R3} ; R1,R2,R3分别存入R0,R0+4,R0+8地址处, R0=R0+3*4
//入栈和出栈操作
MOV R1, #1
MOV R2, #2
MOV R3, #3
MOV SP, #0x20000
STMDB SP!, {R1-R3} ;STMFD
MOV R1, #0
MOV R2, #0
MOV R3, #0
LDMIA SP!, {R1-R3} ;LDMFD
4. 数据处理指令
1> 加法指令ADD：
ADD R1, R2, R3 ; R1 = R2 + R3
ADD R1, R2, #0x12 ; R1 = R2 + 0x12
2> 减法指令SUB:
SUB R1, R2, R3 ; R1 = R2 - R3
SUB R1, R2, #0x12 ; R1 = R2 - 0x12
3> 位操作：
;VisUAL里不支持(1<<4)这样的写法，写成：0x10
AND R1, R2, #(1<<4) ; 位与，R1 = R2 & (1<<4)
AND R1, R2, R3 ; 位与，R1 = R2 & R3
BIC R1, R2, #(1<<4) ; 清除某位，R1 = R2 & ~(1<<4)
BIC R1, R2, R3 ; 清除某位，R1 = R2 & ~R3
ORR R1, R2, R3
4> 比较：
CMP R0, R1 ; 比较R0-R1的结果
CMP R0, #0x12 ; 比较R0-0x12的结果
TST R0, R1 ; 测试 R0 & R1的结果
TST R0, #(1<<4) ; 测试 R0 & (1<<4)的结果
5. 跳转指令
1> B指令示例：
B Delay
Delay
MOV R0, #1000
Loop
SUBS R0, R0, #1
BNE Loop
MOV R1, #1
2> BL指令示例
BL Delay ; 跳转前把返回地址保持在LR寄存器里
MOV R1, #1
Delay
MOV R0, #1000
Loop
SUBS R0, R0, #1
BNE Loop
MOV PC, LR ; 把LR赋给PC，返回
3> 给PC直接赋值
ADR LR, Ret ; 伪指令，读取Ret标号的地址赋给LR，这是返回地址
ADR PC, Delay ; 伪指令，读取Delay标号的地址赋给PC，直接跳转
Ret
MOV R1, #1
Delay
MOV R0, #1000
Loop
SUBS R0, R0, #1
BNE Loop
MOV PC, LR ; 把LR赋给PC，返回
6. C语言中栈的变化
1> 程序在内存分布区域
2> 全局变量m赋值
3> 保存进入main之前的栈底, fp-sp之间是当前函数栈
4> 函数main的栈已经准备好了
5> i入栈
6> j入栈
7> 准备函数fun的调用, 形参反向入栈 先形参b入栈
8> 形参a入栈
9> 留空一个地址作为fun返回值, 待后面返回时填入
10> fun返回地址入栈, 通常是main函数当前pc指针的下一个
11> main函数的栈底地址入栈
12> pc指针跳转fun代码
13> c入栈
14> 可以看到函数fun的数据 形参a,b 在上一层函数的栈中. 一部分在自己的栈上. 此步取值到加法器中进行加法运算,再赋值给c
15> c赋给返回值,填入上面的留空位置
16> 栈底恢复上一层
17> lr赋值给pc, 实现了跳转
18> 返回值赋值给全局变量m
19> 前面函数调用的形参已经无用,回滚sp
20> 函数返回,清理main的栈空间
四. 纯汇编点亮LED灯
单片机开发的两种工具链:
1.armcc --- Keil IAR
2.GNU --- 通用
启动代码分析：
Stack_Size EQU 0x00000400
AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
Stack_Mem SPACE Stack_Size
__initial_sp
开辟栈的大小为 0X00000400（1KB），名字为 STACK， NOINIT 即不初始化，可读可写， 8（2^3）字节对齐
EQU：宏定义的伪指令，相当于等于，类似于C 中的 define。
AREA：告诉汇编器汇编一个新的代码段或者数据段。STACK 表示段名，这个可以任意命名；NOINIT 表示不初始化；READWRITE 表示可读可写， ALIGN=3，表示按照 2^3对齐，即 8 字节对齐。
SPACE：用于分配一定大小的内存空间，单位为字节。这里指定大小等于 Stack_Size。
标号__initial_sp 紧挨着 SPACE 语句放置，表示栈的结束地址，即栈顶地址，栈是由高向低生长的
Heap_Size EQU 0x00000200
AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
__heap_base
Heap_Mem SPACE Heap_Size
__heap_limit
开辟堆的大小为 0X00000200（512 字节），名字为 HEAP， NOINIT 即不初始化，可读可写， 8（2^3）字节对齐。__heap_base 表示对的起始地址， __heap_limit 表示堆的结束地址。堆是由低向高生长的，跟栈的生长方向相反。
堆主要用来动态内存的分配，像 malloc()函数申请的内存就在堆上面。这个在 STM32里面用的比较少
PRESERVE8
THUMB
PRESERVE8：指定当前文件的堆栈按照8字节对齐。
THUMB：表示后面指令兼容 THUMB 指令
AREA RESET, DATA, READONLY
EXPORT __Vectors
EXPORT __Vectors_End
EXPORT __Vectors_Size
定义一个数据段，名字为 RESET，只读。并声明 __Vectors、 __Vectors_End 和__Vectors_Size 这三个标号具有全局属性，可供外部的文件调用。
EXPORT：声明一个标号可被外部的文件使用，使标号具有全局属性。如果是 IAR 编译器，则使用的是 GLOBAL 这个指令
__Vectors DCD __initial_sp ;栈顶地址
DCD Reset_Handler ;复位程序地址
DCD NMI_Handler
DCD HardFault_Handler
DCD MemManage_Handler
DCD BusFault_Handler
DCD UsageFault_Handler
DCD 0 ; 0 表示保留
DCD 0
DCD 0
DCD 0
DCD SVC_Handler
DCD DebugMon_Handler
DCD 0
DCD PendSV_Handler
DCD SysTick_Handler
;外部中断开始
DCD WWDG_IRQHandler
DCD PVD_IRQHandler
DCD TAMPER_IRQHandler
;限于篇幅，中间代码省略
DCD DMA2_Channel2_IRQHandler
DCD DMA2_Channel3_IRQHandler
DCD DMA2_Channel4_5_IRQHandler
__Vectors_End
__Vectors_Size EQU __Vectors_End - __Vectors
__Vectors 为向量表起始地址， __Vectors_End 为向量表结束地址，两个相减即可算出向量表大小。
向量表从 FLASH 的 0 地址开始放置，以 4 个字节为一个单位，地址 0 存放的是栈顶地址，0X04 存放的是复位程序的地址，以此类推。
从代码上看，向量表中存放的都是中断服务函数的函数名，可我们知道 C 语言中的函数名就是一个地址。
DCD：分配一个或者多个以字为单位的内存，以四字节对齐，并要求初始化这些内存。在向量表中， DCD 分配了一堆内存，并且以 ESR 的入口地址初始化它们。
; Reset handler
Reset_Handler PROC
EXPORT Reset_Handler [WEAK]
IMPORT __main
IMPORT SystemInit
LDR R0, =SystemInit
BLX R0
LDR R0, =__main
BX R0
ENDP
复位子程序是系统上电后第一个执行的程序，调用 SystemInit 函数初始化系统时钟，然后调用 C 库函数_mian，最终调用 main 函数去到 C 的世界。
WEAK：表示弱定义，如果外部文件优先定义了该标号则首先引用该标号，如果外部文件没有声明也不会出错。这里表示复位子程序可以由用户在其他文件重新实现，这里并不是唯一的。
IMPORT：表示该标号来自外部文件，跟 C 语言中的 EXTERN 关键字类似。这里表示 SystemInit 和__main 这两个函数均来自外部的文件。
SystemInit()是一个标准的库函数，在 system_stm32f10x.c 这个库文件中定义。主要作用是配置系统时钟，这里调用这个函数之后，单片机的系统时钟配被配置为 72M。
__main 是一个标准的 C 库函数，主要作用是初始化用户堆栈，并在函数的最后调用main 函数去到 C 的世界。这就是为什么我们写的程序都有一个 main 函数的原因
ALIGN
;*******************************************************************************
; User Stack and Heap initialization
;*******************************************************************************
IF :DEF:__MICROLIB
EXPORT __initial_sp
EXPORT __heap_base
EXPORT __heap_limit
ELSE
IMPORT __use_two_region_memory
EXPORT __user_initial_stackheap
__user_initial_stackheap
LDR R0, = Heap_Mem
LDR R1, =(Stack_Mem + Stack_Size)
LDR R2, = (Heap_Mem + Heap_Size)
LDR R3, = Stack_Mem
BX LR
ALIGN
ENDIF
END
首先判断是否定义了__MICROLIB ，如果定义了这个宏则赋予标号__initial_sp（栈顶地址）、 __heap_base（堆起始地址）、
__heap_limit（堆结束地址）全局属性，可供外部文件调用
如果没有定义__MICROLIB，则才用双段存储器模式，且声明标号__user_initial_stackheap 具有全局属性，让用户自己来初始化堆栈。
前文的汇编代码，需要注意：
IF,ELSE,ENDIF：汇编的条件分支语句，跟 C 语言的 if ,else 类似
END：文件结束
PRESERVE8
THUMB
; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset
AREA RESET, DATA, READONLY
EXPORT __Vectors
__Vectors DCD 0 ; Top of Stack
DCD Reset_Handler ; Reset Handler
AREA |.text|, CODE, READONLY
; Reset handler
Reset_Handler PROC
EXPORT Reset_Handler [WEAK]
;使能GPIOC
;0x40021018 RCC
LDR R0, =0x40021018
LDR R1, [R0]
ORR R1, R1, #(1 << 4)
STR R1, [R0]
;设置模式
;0x40011004 GPIOC_CRH
LDR R0, =0x40011004
LDR R1, [R0]
BIC R1, R1, #0xf
ORR R1, R1, #2
STR R1, [R0]
MainLoop
;设置GPIOC8输出高电平
LDR R0, =0x4001100C
LDR R1,[R0]
ORR R1, R1, #0x100
STR R1, [R0]
BL Delay
;设置GPIOC8输出低电平
LDR R0, =0x4001100C
LDR R1,[R0]
BIC R1, R1, #0x100
STR R1, [R0]
BL Delay
B MainLoop
Delay
LDR R0, =500000
DelayLoop
SUBS R0, #1
BNE DelayLoop
BX LR
NOP
ENDP
END
汇编文件结构分解说明
这段代码是为 STM32F103RCT6（Cortex‑M3 内核） 编写的裸机启动程序，核心任务是点亮并反复闪烁一颗连接在 GPIOC.8（推测）上的 LED。程序从复位向量开始执行，在
Reset_Handler
逐段解析：
汇编伪指令
PRESERVE8
THUMB
PRESERVE8
Cortex-M
THUMB
Cortex-M
Thumb/Thumb-2
中断向量表区域
AREA RESET, DATA, READONLY
EXPORT __Vectors
EXPORT __Vectors_End
EXPORT __Vectors_Size
__Vectors DCD 0 ; Top of Stack
DCD Reset_Handler ; Reset Handler
__Vectors_End
__Vectors_Size EQU __Vectors_End - __Vectors
AREA RESET, DATA, READONLY
RESET
Flash
0x0800_0000
__Vectors
第 0 项 (
DCD 0
SRAM
0x2000 FFFF
第 1 项是复位处理函数地址
Reset_Handler
__Vectors_Size
代码段与
Reset_Handler
AREA |.text|, CODE, READONLY
Reset_Handler PROC
EXPORT Reset_Handler [WEAK]
AREA |.text|
PROC
ENDP
[WEAK]
硬件初始化与主循环
4.1. 开启 GPIOC 外设时钟
LDR R0, =0x40021018
LDR R1, [R0]
ORR R1, R1, #(1 << 4)
STR R1, [R0]
地址
0x40021018
ORR R1, R1, #(1 << 4)
IOPCEN
LDR R0, =...
LDR R1, [R0]
ORR
STR
4.2. 配置 GPIOC.8 为推挽输出
LDR R0, =0x40011004
LDR R1, [R0]
BIC R1, R1, #(0x0F)
ORR R1, R1, #(1 << 1)
STR R1, [R0]
0x40011000
0x04
CRH
MODE8[1:0]
10
CNF8[1:0]
00
BIC R1, R1, #(0x0F)
ORR R1, R1, #(1 << 1)
MODE8
0010
MODE=10
CNF=00
提示：若要更直观，可以先
再
BIC设置具体位模式，如
ORR。若需 50MHz 输出，可写
0b0010等。
0b0011
4.3. 主循环：GPIO 输出电平翻转
MainLoop
;设置为低电平
LDR R0, =0x4001100C
LDR R1, [R0]
BIC R1, R1, #(1 << 8)
STR R1, [R0]
BL Delay
;设置为高电平
LDR R0, =0x4001100C
LDR R1, [R0]
ORR R1, R1, #(1 << 8)
STR R1, [R0]
BL Delay
B MainLoop
0x4001100C
BIC
ORR
Delay
也可以使用
实现原子置位/复位，避免 读-改-写 带来的干扰。
GPIO_BSRR (0x40011010)
4.4. 延时子程序
Delay
LDR R0, =50000
DelayLoop
SUBS R0, #1
BNE DelayLoop
BX LR
NOP
粗略的忙等待（busy wait）：把常数
50000
SUBS
BX LR
NOP
运行流程
复位后从
Reset_Handler
输出低电平 → 延时。输出高电平 → 延时。永久重复，实现 LED 闪烁。
这段汇编直接操作 RCC 与 GPIOC 寄存器，通过简单的延时循环实现 LED 闪烁。由于完全控制硬件寄存器，可以更好理解 STM32 启动流程、GPIO 配置和 Cortex‑M 汇编编程。
五. 从零写STM32标准库
1> 在KEIL中实现反汇编
在KEIL的User选项中，如下图添加这两项：
//生成bin文件
fromelf --bin --output=led.bin Objectsled.axf
//生成反汇编文件
fromelf --text -a -c --output=led.dis Objectsled.axf
2> volatile的使用：
① 编译器很聪明，会帮我们做些优化，比如：
int a;
a = 0; // 这句话可以优化掉，不影响a的结果
a = 1;
② 有时候编译器会自作聪明，比如：
int *p = ioremap(xxxx, 4); // GPIO寄存器的地址
*p = 0; // 点灯，但是这句话被优化掉了
*p = 1; // 灭灯
③ 对于上面的情况，为了避免编译器自动优化，需要加上volatile，告诉它“这是容易出错的，别乱优化”：
volatile int *p = ioremap(xxxx, 4); // GPIO寄存器的地址
*p = 0; // 点灯，这句话不会被优化掉
*p = 1; // 灭灯
六. HAL库工程创建
1. Keil创建
2. CubeMX生成Keil
我的电脑-->右键-->高级系统设置-->环境变量-->系统环境变量设置
1> 新建JAVA_HOME
JAVA_HOME C:Program FilesJavajdk1.8.0_102
2> 修改Path，增加如下：
%JAVA_HOME%in
%JAVA_HOME%jrein
3> 新建CLASSPATH
CLASSPATH .;%JAVA_HOME%libdt.jar;%JAVA_HOME%lib ools.jar
测试：
Win + R --->cmd进入DOS
javac
java -version
3. CubeIDE创建
七. FreeRTOS和RT-Thread
1. FreeRTOS
2. RT-Thread
1> Keil创建
2> RT-thread Studio创建
以上，欢迎有从事同行业的电子信息工程、互联网通信、嵌入式开发的朋友共同探讨与提问，我可以提供实战演示或模板库。希望内容能够对你产生帮助！
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