8051 MCU學習之分析單片機的啟動過程__單片機

接觸單片機有幾年的時間了，一直專註於如何在單片機上寫一些應用，對單片機如何啟動的知之甚少，慚愧慚愧。。。今天得空整理了一下，加深了對單片機的認識，如為什麼定義data區裡的變數重新開機的初始值為0。

單片機在開機上電後，會執行startup.A51檔案的指令，我分析了一下某個項目中這個檔案裡的指令，在這裡單片機會做如下幾件事情： 初始化8051硬體堆棧的大小和堆棧指標； 初始化中斷向量表，分配每個中斷的入口地址和中斷服務函數； 初始化內部RAM空間，即DATA/IDATA，將內容清零； 初始化外部RAM空間，即XDATA/PDATA，將內容清零； 初始化SMALL/COMPACT/LARGE模式下reentrant函數使用的堆棧指標； 調用main()函數，去執行我們編寫的代碼。

當用keil作為開發環境，建立一個工程時，需要選擇所使用的單片機型號，然後Keil會將相應單片機的startup.A51檔案拷貝到工程目錄下，在編譯時間，該檔案會被編譯到最終的目標檔案中。一般情況下，這個檔案是不需要我們做修改的，保持預設狀態即可，所以可能很多人對此檔案不太熟悉。下面是具體的code以及我的個人分析：

$NOMOD51   ;取消8051對SFR的預定義，由使用者自行定義。; 以下定義3個SFRsfr CLKSEL  = 0x8Fsfr P3 = 0xB0sfr MMU_SEL = 0xC3; 以下初始化IDATA, XDATA和PDATA儲存區IDATASTART  EQU 00H     ; the absolute start-address of IDATA memoryIDATALEN    EQU 100H        ; the length of IDATA memory in bytes.;XDATASTART  EQU 0H  ; the absolute start-address of XDATA memoryXDATALEN    EQU 0F00H   ; the length of XDATA memory in bytes.;PDATASTART  EQU 0H  ; the absolute start-address of PDATA memoryPDATALEN    EQU 100H    ; the length of PDATA memory in bytes.; 定義儲存PLL值的地址。PLLADDR     EQU 0xEFFF;;  當函數是可重新進入的（用reentrant關鍵字修飾），以下初始化可重新進入函數所使用的堆棧， 考慮到了三種編譯模式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區;  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    0A0HSTART_GPNVM_CODE EQU    00H ; Start of Code;;------------------------------------------------------------------------------; Standard SFR Symbols ACC     DATA    0E0HB       DATA    0F0HSP      DATA    81HDPL     DATA    82HDPH     DATA    83HP2      DATA    0A0H    NAME    ?C_STARTUP  ;定義這段彙編代碼在obj檔案中的名字; 聲明三個在外部定義的中斷函數, 以便在本模組中調用EXTRN CODE (TrqIsr)EXTRN CODE (uartISR)EXTRN CODE (FlashInterrupt); 聲明段C_C51STARTUP和STACK儲存位置?C_C51STARTUP   SEGMENT   CODE?STACK      SEGMENT   IDATA; 選擇STACK段，並設定STACK的size        RSEG    ?STACK        DS  96; 選擇地址0x00(CODE區)，並跳轉到0x0200(CODE區)的位置              CSEG    AT  0x00        LJMP    0x0200        EXTRN CODE (?C_START)   ;聲明外部段名 C_START，以便在本模組中調用        PUBLIC  ?C_STARTUP      ;聲明在本檔案中定義的段C_STARTUP為public的，以供其他模組調用; 選擇地址0x0200(CODE區)，並跳轉到 STARTUP1(CODE區)的位置        CSEG    AT  0x0200      ?C_STARTUP: LJMP    STARTUP1; 以下是中斷向量表，分配每個中斷的地址和對應的中斷服務函數。        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; 選擇C_C51STARTUP段所在地址               RSEG    ?C_C51STARTUPSTARTUP1:        MOV MMU_SEL,#01H    ; 初始化SFR: MMU_SEL        MOV P3,#05H         ; 初始化SFR: P3;初始化單片機的時鐘頻率        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 AIDATALOOP:  MOV @R0,A;        INC R1        DJNZ    R0,IDATALOOPENDIF; 初始化 XRAMIF 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 AXDATALOOP:  MOVX    @DPTR,A        INC DPTR        DJNZ    R7,XDATALOOP        DJNZ    R6,XDATALOOPENDIF; 初始化PDATAIF PPAGEENABLE <> 0        MOV P2,#PPAGEENDIFIF PDATALEN <> 0        MOV R0,#PDATASTART        MOV R7,#LOW (PDATALEN)        CLR APDATALOOP:  MOVX    @R0,A        INC R0        DJNZ    R7,PDATALOOPENDIF; 初始化reentrant函數使用的堆棧指標(SMALL/COMPACT/LARGE)IF IBPSTACK <> 0EXTRN DATA (?C_IBP)        MOV ?C_IBP,#LOW IBPSTACKTOPENDIFIF XBPSTACK <> 0EXTRN DATA (?C_XBP)        MOV ?C_XBP,#HIGH XBPSTACKTOP        MOV ?C_XBP+1,#LOW XBPSTACKTOPENDIFIF PBPSTACK <> 0EXTRN DATA (?C_PBP)        MOV ?C_PBP,#LOW PBPSTACKTOPENDIF        MOV SP,#?STACK-1        ;初始化堆棧指標，指向棧底; 聲明外部定義的函數B_SWITCH0，並調用之EXTRN CODE (?B_SWITCH0)        CALL    ?B_SWITCH0      ; init bank mechanism to code bank 0        LJMP    ?C_START    ;調用main()函數END

這個是編譯輸出檔案.lst中的部分代碼在code區的分配情況，結合彙編代碼，我們可以知道在code區某個位置存放的是什麼指令。

000000H   000002H   000003H   ---    OFFS..   CODE           ?CO?STTF06?3       ;此處存放的代碼為 LJMP  0x0200000003H   00000AH   000008H   ---    ---      **GAP**00000BH   00000EH   000004H   ---    OFFS..   CODE           ?CO?STTF06?5       ;此處存放的代碼為 LJMP TrqIsr00000FH   000012H   000004H   ---    ---      **GAP**000013H   000016H   000004H   ---    OFFS..   CODE           ?CO?STTF06?6       ;此處存放的代碼為 LJMP uartISR000017H   000022H   00000CH   ---    ---      **GAP**000023H   000026H   000004H   ---    OFFS..   CODE           ?CO?STTF06?7       ;此處存放的代碼為 LJMP FlashInterrupt000027H   0001FFH   0001D9H   ---    ---      **GAP**000200H   000202H   000003H   ---    OFFS..   CODE           ?CO?STTF06?4       ;此處存放的代碼為 LJMP  STARTUP1000203H   0006E9H   0004E7H   BYTE   UNIT     CODE           ?C?LIB_CODE0006EAH   0007A0H   0000B7H   BYTE   UNIT     CODE           ?C_C51STARTUP      ;此處存放的代碼為 段?C_C51STARTUP的內容，對單片機的硬體做初始化

下面是描述startup.A51的流程圖，作為這次學習的總結。