嵌入式start.S启动文件详细介绍

 先来看一个具体的嵌入式工程的start.S文件：

#include "hpm_csr_regs.h"

    .section .start, "ax"

    .global _start
    .type _start,@function

_start:
    /* Initialize global pointer */
    .option push
    .option norelax

    la gp, __global_pointer$
    la tp, __thread_pointer$
    .option pop

    /* reset mstatus to 0*/
    csrrw x0, mstatus, x0

#ifdef __riscv_flen
    /* Enable FPU */
    li t0, CSR_MSTATUS_FS_MASK
    csrrs t0, mstatus, t0

    /* Initialize FCSR */
    fscsr zero
#endif

    /* Enable LMM1 clock */
    la t0, 0xF4000800
    lw t1, 0(t0)
    ori t1, t1, 0x80
    sw t1, 0(t0)

#ifdef INIT_EXT_RAM_FOR_DATA
    la t0, _stack_safe
    mv sp, t0
    call _init_ext_ram
#endif

    /* Initialize stack pointer */
    la t0, _stack
    mv sp, t0

    /*
     * Initialize LMA/VMA sections.
     * Relocation for any sections that need to be copied from LMA to VMA.
     */
    call c_startup

#if defined(__SES_RISCV)
    /* Initialize the heap */
    la a0, __heap_start__
    la a1, __heap_end__
    sub a1, a1, a0
    la t1, __SEGGER_RTL_init_heap
    jalr t1
#endif

    /* Do global constructors */
    call __libc_init_array

#ifndef NO_CLEANUP_AT_START
    /* clean up */
    call _clean_up
#endif

#ifdef __nds_execit
    /* Initialize EXEC.IT table */
    la t0, _ITB_BASE_
    csrw uitb, t0
#endif

#if defined(CONFIG_FREERTOS) && CONFIG_FREERTOS
    #define HANDLER_TRAP freertos_risc_v_trap_handler

    /* Use mscratch to store isr level */
    csrw mscratch, 0
#elif defined(CONFIG_UCOS_III) && CONFIG_UCOS_III
    #define HANDLER_TRAP ucos_risc_v_trap_handler

    /* Use mscratch to store isr level */
    csrw mscratch, 0
#elif defined(CONFIG_THREADX) && CONFIG_THREADX
    #define HANDLER_TRAP tx_risc_v_trap_handler
    #define HANDLER_S_TRAP tx_risc_v_trap_handler

    /* Use mscratch to store isr level */
    csrw mscratch, 0
#else
    #define HANDLER_TRAP irq_handler_trap
#endif

#ifndef USE_NONVECTOR_MODE
    /* Initial machine trap-vector Base */
    la t0, __vector_table
    csrw mtvec, t0

    /* Enable vectored external PLIC interrupt */
    csrsi CSR_MMISC_CTL, 2
#else
    /* Initial machine trap-vector Base */
    la t0, HANDLER_TRAP
    csrw mtvec, t0

    /* Disable vectored external PLIC interrupt */
    csrci CSR_MMISC_CTL, 2
#endif

    /* System reset handler */
    call reset_handler

    /* Infinite loop, if returned accidentally */
1:    j 1b

    .weak exit
exit:
1:    j 1b

    .section .isr_vector, "ax"
    .weak nmi_handler
nmi_handler:
1:    j 1b

#include "../vectors.h"

这段代码是一个RISC-V架构下的裸机（bare-metal）启动代码示例，它使用了一些特定于RISC-V的指令和SEGGER Embedded Studio（SES）相关的宏定义。下面是对代码主要部分的详细解释：

1. 全局入口点：

   • _start 标签是程序的入口点。在RISC-V中，链接器通常期望找到这个标签作为程序的起始执行点。

2. 全局和线程指针初始化：

   • 使用 la（load address）指令将全局指针（gp）和线程指针（tp）分别初始化为 __global_pointer$ 和 __thread_pointer$ 的地址。这些符号通常在链接脚本中定义。

3. 重置 mstatus 寄存器：

   • 通过 csrrw（atomic read-set-write CSR）指令将 mstatus 寄存器重置为0。mstatus 寄存器包含了机器模式的状态信息。

4. 启用浮点单元（如果可用）：

   • 如果定义了 __riscv_flen，则启用浮点单元（FPU），并初始化浮点控制状态寄存器（FCSR）。

5. 启用LMM1时钟：

   • 通过一系列指令访问某个内存地址（0xF4000800），并修改该地址处的值以启用LMM1时钟。

6. 初始化外部RAM（如果需要）：

   • 如果定义了 INIT_EXT_RAM_FOR_DATA，则初始化外部RAM作为数据存储区域，并设置堆栈指针。

7. 堆栈指针初始化：

   • 将堆栈指针（sp）初始化为 _stack 标签对应的地址。

8. 初始化LMA/VMA段：

   • 调用 c_startup 函数来初始化程序的LMA（加载时内存地址）和VMA（虚拟内存地址）段，并进行必要的复制。

9. 初始化堆（如果使用的是SEGGER RTL）：

   • 如果定义了 __SES_RISCV，则初始化堆空间，并调用SEGGER的堆初始化函数。

10. 执行全局构造函数：

    • 调用 __libc_init_array 函数来执行C标准库的全局构造函数。

11. 清理（如果定义了清理函数）：

    • 如果定义了 NO_CLEANUP_AT_START 之外的宏，则调用 _clean_up 函数进行清理工作。

12. 初始化EXEC.IT表（如果定义了相关宏）：

    • 如果定义了 __nds_execit，则初始化EXEC.IT表，并设置 uitb 寄存器。

13. 设置陷阱处理程序：

    • 根据是否定义了FreeRTOS、uCOS-III或ThreadX，设置不同的陷阱处理程序。

14. 设置陷阱向量基地址：

    • 根据是否使用向量化模式，设置 mtvec 寄存器为陷阱向量表的基地址或陷阱处理程序的地址。

15. 系统重置处理程序：

    • 调用 reset_handler 函数作为系统重置时的处理程序。

16. 无限循环：

    • 如果程序意外返回，则进入一个无限循环，防止程序继续执行未定义的行为。

17. 弱定义的退出和中断处理程序：

    • 提供了 exit 和 nmi_handler 的弱定义，这些函数在默认情况下执行无限循环。exit 函数可以被用户代码覆盖以实现特定的退出行为。

18. 中断向量表：

    • 包含了中断向量表的定义，并可能包含其他中断处理程序的弱定义。

19. 包含外部向量定义：

    • 通过 #include "../vectors.h" 包含外部定义的中断向量和其他相关定义。