news 2026/2/14 23:51:20

Cortex-M系列,Cortex-A系列,汇编启动文件的区别

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张小明

前端开发工程师

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Cortex-M系列,Cortex-A系列,汇编启动文件的区别

Cortex-M系列:可以不自己写汇编启动代码,因为芯片厂商提供了完整的启动文件,但理解汇编对调试和优化很重要。

Cortex-A系列:通常需要懂汇编启动原理,但实际开发中常使用现成的bootloader(如U-Boot),学习时必须自己写才能理解启动过程。

特性

ARM Cortex-M系列(如STM32)ARM Cortex-A系列(如i.MX6ULL)
典型应用单片机、实时控制应用处理器、Linux系统
启动复杂度相对简单非常复杂
是否需要汇编通常需要一点通常需要
为什么需要汇编启动文件设置堆栈、向量表设置异常向量、MMU、Cache等

1. Cortex-M系列(如STM32)

通常的启动流程:
/* startup_stm32fxxx.s (STM32标准启动文件) */ .section .isr_vector /* 中断向量表 */ .word _estack /* 栈顶地址 */ .word Reset_Handler /* 复位处理函数 */ .word NMI_Handler /* NMI处理函数 */ .word HardFault_Handler /* ... 其他中断向量 */ .section .text Reset_Handler: /* 1. 设置堆栈指针 */ ldr sp, =_estack /* 2. 初始化.data段 */ bl SystemInit /* 跳到C语言的SystemInit() */ /* 3. 跳转到main */ bl main
如STM32,为什么觉得"不用写":
  • 芯片厂商提供现成的启动文件(如startup_stm32f103xe.s

  • IDE自动包含这个文件

  • 你可以不用修改直接使用

  • 但本质上还是有汇编文件


2. Cortex-A系列(如i.MX 6ULL)

需要更多汇编,

因为 更复杂的启动任务:

/* start.S (U-Boot或裸机程序) */ .globl _start _start: /* 1. 设置异常向量表 */ b reset /* 复位异常 */ b undefined_instruction b software_interrupt b prefetch_abort b data_abort b not_used b irq b fiq reset: /* 2. 设置处理器模式 */ mrs r0, cpsr bic r0, r0, #0x1f orr r0, r0, #0x13 /* 进入SVC模式 */ msr cpsr, r0 /* 3. 设置堆栈 */ ldr sp, =0x87800000 /* 4. 清除BSS段 */ bl clear_bss /* 5. 跳转到C代码 */ bl main
Cortex-A系列 需要汇编启动文件的原因:
  1. 异常向量表必须由汇编设置(固定地址)

  2. 处理器模式切换(SVC、IRQ等)

  3. MMU/Cache初始化(Linux需要)

  4. 多核启动(A系列常有多核)

Cortex-M启动(厂商提供 汇编启动文件):

// main.c可以直接写: #include "stm32f1xx.h" int main(void) { HAL_Init(); // 厂商库初始化 SystemClock_Config(); // 时钟配置 // 用户的代码... while(1); } // ↑ 看起来没有汇编,其实在链接时包含了startup_stm32f1xx.s

Cortex-A启动(自己编写 汇编启动文件):

// 必须先写start.S,然后才能写: int main(void) { // 这里才能正常用C语言 uart_init(); printf("Hello i.MX6ULL\n"); return 0; }

Cortex-M 与 Cortex-A 技术根源差异:

Cortex-M的设计理念:

  • 简化,让单片机开发更简单

  • 硬件自动完成更多(如向量表重定位)

  • 统一的存储映射(代码、数据都在同一地址空间)

Cortex-A的设计理念:

  • 灵活,适应复杂应用

  • 需要软件控制更多(如MMU虚拟内存)

  • 复杂的存储层次(L1/L2 Cache、DDR、Flash)

现代开发的实际状况:

对于Cortex-M:

1. 使用CubeMX生成代码 → 包含startup.s 2. 或者使用Arduino/PlatformIO → 隐藏了底层 3. 大多数情况下不用碰汇编 # 但高级应用(RTOS、性能优化)仍需懂汇编

对于Cortex-A:

1. 使用Bootloader(U-Boot)→ 已有完整的start.S 2. 运行Linux → 内核有自己的head.S 3. 裸机开发 → 必须自己写或借鉴启动代码
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