深入解析STM32启动模式及其工作原理

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前置知识

1. 单片机最小系统组成

一个单片机最小系统由电源、晶振、下载电路、BOOT电路、和复位电路组成。少一个单片机都启动不了。

2. BOOT电路

BOOT电路本质上是单片机的引脚，在ESP32中BOOT电路被称为称为GPIO_Strapping管脚，引脚图如下：

作用：

BOOT电路的作用是用于确定单片机的启动模式（启动模式后面会有说明）

使用方法：

在单片机上电或者复位时给BOOT管脚设置为指定电平即可将单片机设置为指定启动模式

原理：单片机上电或复位后会先启动内部晶振，第四个SysTick时单片机内部电路会将BOOT引脚的值进行锁存，也就是保存BOOT引脚的值，再根据BOOT引脚的值确定不同的启动模式

3. 三种启动模式

STM32的三种启动模式：

1）主FLASH = 芯片内置的Flash。
2）SRAM = 芯片内置的RAM区，就是内存啦。
3）系统存储器 = 芯片内部一块特定的区域，芯片出厂时在这个区域预置了一段Bootloader，就是通常说的ISP程序。这个区域的内容在芯片出厂后没有人能够修改或擦除，即它是一个ROM区。这个系统存储器只是帮你通过ISP程序下载hex进去的

4. 存储器映射

先看单片机存储器映射

因为STM32是32位单片机，所以32位能表示2^32个数字，用十六进制表示的范围为0x0000 0000~0xFFFF FFFF，最大能够表示2^32个地址也就是4GB寻址空间，STM32将这4GB地址分为8块，每块存储空间为512MB（注意B通常表示byte，b通常表示bit）

启动模式主要依靠block0所映射的存储器地址，block0映射的地址如下：

从下往上看，第一块空间为0x0000 0000~0x000F FFFF大小为1MB名为Aliased To Flash system memory or SRAM depending on BOOT pins,意思是这块区域用于映射Flash或SRAM或系统存储区，取决于BOOT引脚。

因为单片机上电后程序从0x0000 0000开始执行，在4个系统时钟后对BOOT引脚进行锁存，再根据锁存的BOOT引脚值将不同的存储空间映射到0x0000 0000处运行程序

从主FLASH启动

其中用于FLASH的地址范围为0x0800 0000~0x080F FFFF ，大小为1MB

将主Flash地址0x08000000映射到0x00000000，这样代码启动之后就相当于从0x08000000开始。主闪存存储器是STM32内置的Flash，作为芯片内置的Flash，是正常的工作模式。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。

从系统存储区启动

系统存储区地址范围为0x1FFF 0000~0x1FFF 7A0F，大小为30KB

系统存储区实际上存放了一段ST事先写好的BootLoader程序，且不可以被修改，用于ISP下载，也就是串口方式下载，当我们将BOOT0拉高，BOOT1拉低时，也就是系统存储器模式启动，单片机会将0x1FFF 0000~0x1FFF 7A0F这段空间映射到0x0000 0000处，运行系统内置的BootLoader程序，也就是串口下载的程序，使用串口将程序下载到FLASH中，下载完成之后就将BOOT0拉低，重启，使用主FLASH的方式运行使用串口下载的程序了。

从SRAM启动

SRAM位于block2 地址范围从0x2000 0000开始，不同型号大小不同

将SRAM地址0x20000000映射到0x00000000,这样代码启动之后就相当于从0x20000000开始。内置SRAM，也就是STM32的内存，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，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。

具体使用方式可以参考这篇帖子：[Stm32 SRAM 启动方法_stm32 sram启动_eric.pyt的博客-CSDN博客](https://blog.csdn.net/pyt1234567890/article/details/123024658#:~:text=Stm32 SRAM 启动方法 1 1、什么情况需要SRAM启动？ ？ 调试阶段，需要频繁更新程序，可以SRAM启动，加快调试，减少flash擦写损耗 程序SWD%2FJTAG接口已经配置为普通端口，程序启动后无法程序更新，可在SRAM中启动后，再更新flash程序,Target Dialog 一定要勾选上，这样才会自动更新 对应的sct文件 RAM.ini 文件 由于即便通过boot设定，将启动区映射到了SRAM，但程序依旧不能跳转到对应的Reset_Handle，需要RAM.ini进行引导 )

参考：