眾所周知，嵌入式開發(fā)屬于偏底層的開發(fā)，主要編程語言是C和匯編。所以本文要講的source文件主要指的就是c文件和匯編文件。

　　盡管在平常開發(fā)中，我們都只會關(guān)注自己創(chuàng)建的.c/.h/.s源文件，但實(shí)際上我們不知不覺中也跟很多不是我們創(chuàng)建的源文件在打交道，那么問題來了，一個(gè)完整的嵌入式工程（以基于ARM Cortex-M控制器的工程為例）到底會包含哪些source文件呢？

　　現(xiàn)在就到了痞子衡的show time了，痞子衡將這些文件按來源分為五類十種，下面痞子衡按類別逐一分析這些文件：

第一類：Provided by Committee

　　第一類文件由C標(biāo)準(zhǔn)委員會提供，該類文件伴隨著標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布而逐漸壯大。該類文件主要就是一種，即C標(biāo)準(zhǔn)庫。

1. C standard Library

　　大家都知道C語言是有標(biāo)準(zhǔn)的，常見的C標(biāo)準(zhǔn)有ANSI C（C89）、C99、C11，而C標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫（C Standard library）就是所有符合C標(biāo)準(zhǔn)的頭文件的集合，以及常用的函數(shù)庫實(shí)現(xiàn)程序。C標(biāo)準(zhǔn)庫由Committee制訂發(fā)布，通常會被包含在IDE里。列舉一些常見文件和函數(shù)如下，是不是覺得似曾相識？

/* 常用文件 */ assert.h，stdio.h，stddef.h，stdint.h，string.h ...

/* 常用定義 */ bool，NULL，uint8_t，uint16_t，uint32_t...

/* 常用函數(shù) */ assert()，printf()，memset()，memcpy()...

第二類：Provided by IDE(Compiler)

　　第二類文件由IDE提供，C語言是編譯型語言，需要編譯器將C程序匯編成機(jī)器碼，所有便有了一些跟編譯器特性相關(guān)的函數(shù)庫。

2. Compiler Library

　　我們在開發(fā)嵌入式應(yīng)用時(shí)需要借助集成開發(fā)環(huán)境（IDE），常見的IDE有GCC(GNUC)，Keil MDK(ARMCC)，IAR EWARM(ICCARM)，這些IDE都有配套的C編譯器，這些編譯器是各有特色的，為了充分展示各編譯器特色，配套的函數(shù)庫便應(yīng)運(yùn)而生。

　　編譯器函數(shù)庫是因IDE而異的，此處僅講一個(gè)例子以供參考，需要了解更多需查看各IDE手冊。

　　以IAR EWARM里的DLib_Product_string.h文件為例，該文件中重定義了memcpy的實(shí)現(xiàn):

#define _DLIB_STRING_SKIP_INLINE_MEMCPY

#pragma inline=forced_no_body

__EFF_NENR1NW2R1 __ATTRIBUTES void * memcpy(void * _D, const void * _S, size_t _N)

{

  __aeabi_memcpy(_D, _S, _N);

  return _D;

}

第三類：Provided by ARM

　　第三類文件由ARM提供，嵌入式程序的執(zhí)行靠的是控制器內(nèi)核（此處指的內(nèi)核便是ARM內(nèi)核），ARM公司在設(shè)計(jì)內(nèi)核時(shí)，提供了一些內(nèi)核模塊的接口，開發(fā)者可以通過這些接口訪問內(nèi)核資源，CMSIS header里就是這些內(nèi)核模塊資源的接口。

3. CMSIS header

　　完整的CMSIS header目錄應(yīng)該是下面這個(gè)樣子，而必須要關(guān)注的只有CMSISInclude下面的core_cmx.h文件

CMSIS

     Core      

     DAP            /* ARM debugger實(shí)現(xiàn) */

     Driver         /* ARM統(tǒng)一的常用外設(shè)driver API */

     DSP_Lib        /* ARM優(yōu)化實(shí)現(xiàn)的DSP Lib */

     Include        /* ARM內(nèi)核資源接口 */

            arm_xx.h

            cmsis_xx.h

            core_cmx.h

     Lib            /* ARM優(yōu)化實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)Lib */

     Pack

     RTOS           /* ARM推出的RTOS- RTX */

     RTOS2

     SVD

     Utilities

　　core_cmx.h文件里定義了內(nèi)核資源接口，里面最常用的三大模塊是SCB，SysTick，NVIC，一個(gè)嵌入式開發(fā)的老手看到這些模塊應(yīng)該要向痞子衡揮手示意，來，讓痞子衡看見你們的雙手~~~

第四類：Provided by Chip Producer

　　第四類文件是由ARM芯片生產(chǎn)商提供，我們在選型一個(gè)ARM芯片時(shí)，除了看ARM內(nèi)核類型外，還得看芯片內(nèi)部外設(shè)資源，是這些外設(shè)導(dǎo)致了ARM芯片差異，于是便有了各大ARM廠商爭奇斗艷，比如NXP(Freescale), ST, Microchip(Atmel)，ARM廠商賦予了ARM芯片各種外設(shè)資源，同時(shí)也會提供這些外設(shè)資源的接口。該類別下文件有四種：

4. device.h：芯片頭文件，主要包含中斷號定義（xx_IRQn）、外設(shè)模塊類型定義(xx_Type) 、外設(shè)基地址定義（xx_BASE）。

/////////////////////////////////////////////////////

// 中斷號定義

typedef enum IRQn {

  NotAvail_IRQn                = -128,

  /* Core interrupts */

  NonMaskableInt_IRQn          = -14,

  HardFault_IRQn               = -13,

  ...

  SysTick_IRQn                 = -1,

  /* Device specific interrupts */

  WDT0_IRQn                = 0,

  ...

} IRQn_Type;

////////////////////////////////////////////////////

// 外設(shè)寄存器定義

typedef struct {

  __IO uint32_t MOD;

  ...

  __IO uint32_t WINDOW;

} WWDT_Type;

#define WWDT_WINDOW_WINDOW_MASK       (0xFFFFFFU)

#define WWDT_WINDOW_WINDOW_SHIFT      (0U)

#define WWDT_WINDOW_WINDOW(x)         (((uint32_t)(((uint32_t)(x)) << WWDT_WINDOW_WINDOW_SHIFT)) & WWDT_WINDOW_WINDOW_MASK)

////////////////////////////////////////////////////

// 外設(shè)基地址定義

#define WWDT0_BASE                    (0x5000E000u)

5. startup_device.s：芯片中斷向量表文件，主要包含中斷向量表定義（DCD xx_Handler） ，以及各中斷服務(wù)程序的弱定義（PUBWEAK）。 Note：該文件因編譯器而異。

;;基于IAR的startup_device.s文件

        MODULE  ?cstartup

        ;; Forward declaration of sections.

        SECTION CSTACK:DATA:NOROOT(3)

        SECTION .intvec:CODE:NOROOT(2)

        PUBLIC  __vector_table

        PUBLIC  __Vectors_End

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

; 中斷向量表定義

        DATA

__vector_table

        DCD     sfe(CSTACK)

        DCD     Reset_Handler

        DCD     NMI_Handler

        DCD     HardFault_Handler

        ...

        DCD     SysTick_Handler

        ; External Interrupts

        DCD     WDT0_IRQHandler

        ...

__Vectors_End

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

; 中斷服務(wù)程序弱定義

        THUMB

        PUBWEAK WDT0_IRQHandler

        PUBWEAK WDT0_DriverIRQHandler

        SECTION .text:CODE:REORDER:NOROOT(2)

WDT0_IRQHandler

        LDR     R0, =WDT0_DriverIRQHandler

        BX      R0

WDT0_DriverIRQHandler

        B .

        END

6. system_device.c/h：芯片系統(tǒng)初始化文件，主要包含全局變量SystemCoreClock定義（提供芯片內(nèi)核默認(rèn)工作頻率）、SystemInit()函數(shù)定義（完成最基本的系統(tǒng)初始化，比如WDOG初始化，RAM使能等，這部分因芯片設(shè)計(jì)而異）。

7. device SDK Library：官方提供的芯片外設(shè)SDK driver包文件，有了這個(gè)SDK包可以直接使用片內(nèi)外設(shè)設(shè)計(jì)自己的應(yīng)用，而不需要查看芯片手冊里的外設(shè)模塊寄存器去重寫外設(shè)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)然并不是每個(gè)廠商都有完善的SDK包，這取決于各廠商對軟件服務(wù)的重視程度。

// 來自于NXP SDK的WWDT driver API

void WWDT_GetDefaultConfig(wwdt_config_t *config);

void WWDT_Init(WWDT_Type *base, const wwdt_config_t *config);

void WWDT_Deinit(WWDT_Type *base);

void WWDT_ClearStatusFlags(WWDT_Type *base, uint32_t mask);

void WWDT_Refresh(WWDT_Type *base);

第五類：Created by Developer

　　第五類文件是開發(fā)者自己創(chuàng)建，用于實(shí)現(xiàn)開發(fā)者自己的嵌入式應(yīng)用，分為應(yīng)用系統(tǒng)啟動(dòng)文件，應(yīng)用系統(tǒng)初始化文件，應(yīng)用文件。其中應(yīng)用系統(tǒng)啟動(dòng)和初始化文件屬于main函數(shù)之前的文件，一般可以通用，大部分開發(fā)者并不關(guān)心其具體內(nèi)容，但是了解其過程可以加深對嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的理解。

8. reset.s： 應(yīng)用系統(tǒng)復(fù)位啟動(dòng)文件，了解ARM原理的都知道，image前8個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)分別是芯片上電的初始SP, PC，其中PC指向的便是本文件里的Reset_Handler，這是芯片執(zhí)行的第一個(gè)函數(shù)入口，該函數(shù)主要用于完成應(yīng)用系統(tǒng)初始化工作，包含應(yīng)用中斷向量表重定向、調(diào)用芯片系統(tǒng)初始化、ARM系統(tǒng)寄存器rx清零、初始化應(yīng)用程序各數(shù)據(jù)段、初始化ARM系統(tǒng)中斷、跳轉(zhuǎn)main函數(shù)。

// 一段經(jīng)典的startup code

        SECTION .noinit : CODE

        THUMB

        import SystemInit

        import init_data_bss

        import main

        import CSTACK$$Limit

        import init_interrupts

        EXTERN __vector_table

        REQUIRE __vector_table

#define SCB_BASE            (0xE000ED00)

#define SCB_VTOR_OFFSET     (0x00000008)

        PUBLIC  Reset_Handler

        EXPORT  Reset_Handler

Reset_Handler

        // Mask interrupts

        cpsid   i

        // Set VTOR register in SCB first thing we do.

        ldr     r0,=__vector_table

        ldr     r1,=SCB_BASE

        str     r0,[r1, #SCB_VTOR_OFFSET]

        // Init the rest of the registers

        ldr     r2,=0

        ldr     r3,=0

        ldr     r4,=0

        ldr     r5,=0

        ldr     r6,=0

        ldr     r7,=0

        mov     r8,r7

        mov     r9,r7

        mov     r10,r7

        mov     r11,r7

        mov     r12,r7

        // Initialize the stack pointer

        ldr     r0,=CSTACK$$Limit

        mov     r13,r0

        // Call the CMSIS system init routine

        ldr     r0,=SystemInit

        blx     r0

        // Init .data and .bss sections

        ldr     r0,=init_data_bss

        blx     r0

        // Init interrupts

        ldr     r0,=init_interrupts

        blx     r0

        // Unmask interrupts

        cpsie   i

        // Set argc and argv to NULL before calling main().

        ldr     r0,=0

        ldr     r1,=0

        ldr     r2,=main

        blx     r2

__done

        B       __done

        END

9. startup.c：應(yīng)用系統(tǒng)初始化文件，該文件里主要包含兩個(gè)初始化函數(shù)，init_data_bss()、 init_interrupts()，data, bss段數(shù)據(jù)的初始化是為了保證嵌入式系統(tǒng)中所有全局變量能有一個(gè)開發(fā)者指定的初值。由于data，bss段的位置是在鏈接階段確定的，所以此處需要配合linker文件才能找到正確的data,bss位置，linker文件是因IDE而異的，所有本文件要想做到通用，必須增加各IDE條件編譯，此處僅以IAR下的實(shí)現(xiàn)為例：

//基于IAR的startup.c文件

#if (defined(__ICCARM__))

#pragma section = ".intvec"

#pragma section = ".data"

#pragma section = ".data_init"

#pragma section = ".bss"

#pragma section = "CodeRelocate"

#pragma section = "CodeRelocateRam"

#endif

void init_data_bss(void)

{

#if defined(__ICCARM__)

    uint8_t *data_ram, *data_rom, *data_rom_end;

    uint8_t *bss_start, *bss_end;

    uint8_t *code_relocate_ram, *code_relocate, *code_relocate_end;

    uint32_t n;

// 初始化data段 .data section (initialized data section)

    data_ram = __section_begin(".data");