我们通过IO和串口的软件开发，已经体验了嵌入式软件开发。不知道大家有没有疑惑，为什么软件能控制硬件？反正当年我学习51的时候，有这个疑惑。今天我们就暂停软件开发，分析单片机到底是如何软硬件结合的。并通过一个基本的程序，分析单片机程序的编译，运行。
初学者，通常有一个困惑，就是为什么软件能控制硬件？就像当年的51，为什么只要写P1=0X55，就可以在IO口输出高低电平？要理清这个问题，先要认识一个概念：地址空间。
什么是地址空间呢？所谓的地址空间，就是PC指针的寻址范围，因此也叫寻址空间。
大家应该都知道，我们的电脑有32位系统和64位系统之分，为什么呢？因为32位系统，PC指针就是一个32位的二进制数，也就是0xffffffff，范围只有4G寻址空间。现在内存越来越大，4G根本不够，所以需要扩展，为了能访问超出4G范围的内存，就有了64位系统。STM32是多少位的？是32位的，因此PC指针也是32位，寻址空间也就是4G。
我们来看看STM32的寻址空间是怎么样的。在数据手册《STM32F407_数据手册.pdf》中有一个图，这个图，就是STM32的寻址空间分配。所有的芯片，都会有这个图，名字基本上都是叫Memory map，用一个新芯片，就先看这个图。
最左边，8个block，每个block 512M，总共就是4G，也就是芯片的寻址空间。
block 0 里面有一段叫做FLASH，也就是内部FLASH，我们的程序就是下载到这个地方，起始地址是0X800 0000，大家注意，这个只有1M空间。现在STM32已经有2M flash的芯片了，超出1M的FLASH放在哪里呢？请自行查看对应的芯片手册。
3 在block 1 内，有两段SRAM，总共128K，这个空间，也就是我们前面说的内存，存放程序使用的变量。如果需要，也可以把程序放到SRAM中运行。407不是有196K吗？
其实407有196K内存，但是有64k并不是普通的SRAM，而是放在block 0 内的CCM。这两段区域不连续，而且，CCM只能内核使用，外设不能使用，例如DMA就不能用CCM内存，否则就死机。
block 2，是Peripherals，也就是外设空间。我们看右边，主要就是APB1/APB2、AHB1/AHB2，什么东西呢？回头再说。
block 3、block4、block5，是FSMC的空间，FSMC可以外扩SRAM，NAND FALSH，LCD等外设。
好的，我们分析了寻址空间，我们回过头看看，软件是如何控制硬件的。在IO口输出的例程中，我们配置IO口是调用库函数，我们看看库函数是怎么做的。
例如：
GPIO_SetBits(GPIOG, GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2| GPIO_Pin_3);这个函数其实就是对一个变量赋值，对GPIOx这个结构体的成员BSRRL赋值。
void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin){ assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx)); assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin)); GPIOx->BSRRL = GPIO_Pin;}assert_param:这个是断言，用于判断输入参数是否符合要求GPIOx是一个输入参数，是一个GPIO_TypeDef结构体指针，所以，要用->获取其成员
GPIOx是我们传入的参数GPIOG，具体是啥？在stm32f4xx.h中有定义。
#define GPIOG ((GPIO_TypeDef *) GPIOG_BASE)GPIOG_BASE同样在文件中有定义，如下：
#define GPIOG_BASE (AHB1PERIPH_BASE + 0x1800)AHB1PERIPH_BASE，AHB1地址，有点眉目了吧？在进一步看看#define APB1PERIPH_BASE PERIPH_BASE#define APB2PERIPH_BASE (PERIPH_BASE + 0x00010000)#define AHB1PERIPH_BASE (PERIPH_BASE + 0x00020000)#define AHB2PERIPH_BASE (PERIPH_BASE + 0x10000000)再找找PERIPH_BASE的定义
#define PERIPH_BASE ((uint32_t)0x40000000)
到这里，我们可以看出，操作IO口G，其实就是操作0X40000000+0X1800这个地址上的一个结构体里面的成员。说白了，就是操作了这个地方的寄存器。实质跟我们操作普通变量一样，就像下面的两句代码，区别就是变量i是SRAM空间地址，0X40000000+0X1800是外设空间地址。
u32 i;i = 0x55aa55aa;这个外设空间地址的寄存器是IO口硬件的一部分。如下图，左边的输出数据寄存器，就是我们操作的寄存器（内存、变量），它的地址就是0X40000000+0X1800+0x14.
控制其他外设也类似，就是将数据写到外设寄存器上，跟操作内存一样，就可控制外设了。
寄存器，其实应该是内存的统称，外设寄存器应该叫做特殊寄存器。慢慢的，所有人都把外设的叫做寄存器，其他的统称内存或RAM。寄存器为什么能控制硬件外设呢？因为，粗略的说，一个寄存器的一个BIT，就是一个开关，开就是1，关就是0。通过这个电子开关去控制电路，从而控制外设硬件。
我们已经完成了串口和IO口的控制，但是我们仅仅知道了怎么用，对其他一无所知。程序怎么跑的？代码到底放在哪里？内存又是怎么保存的？下面，我们通过一个简单的程序，学习嵌入式软件的基本要素。
函数从哪里开始运行？
每个芯片都有复位功能，复位后，芯片的PC指针（一个寄存器，指示程序运行位置，对于多级流水线的芯片，PC可能跟真正执行的指令位置不一致，这里暂且认为一致）会复位到固定值，一般是0x00000000，在STM32中，复位到0X08000004。因此复位后运行的第一条代码就是0X08000004。前面我们不是拷贝了一个启动代码文件到工程吗？startup_stm32f40_41xxx.s，这个汇编文件为什么叫启动代码？因为里面的汇编程序，就是复位之后执行的程序。在文件中，有一段数据表，称为中断向量，里面保存了各个中断的执行地址。复位，也是一个中断。
芯片复位时，芯片从中断表中将Reset_Handler这个值（函数指针）加载到PC指针，芯片就会执行Reset_Handler函数了。（一个函数入口就是一个指针）
; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset AREA RESET, DATA, READONLY EXPORT __Vectors EXPORT __Vectors_End EXPORT __Vectors_Size__Vectors DCD __initial_sp ; Top of Stack DCD Reset_Handler ; Reset Handler DCD NMI_Handler ; NMI Handler DCD HardFault_Handler ; Hard Fault Handler DCD MemManage_Handler ; MPU Fault Handler DCD BusFault_Handler ; Bus Fault Handler DCD UsageFault_Handler ; Usage Fault HandlerReset_Handler函数，先执行SystemInit函数，这个函数在标准库内，主要是初始芯片时钟。然后跳到__main执行，__main函数是什么函数？
是我们在main.c中定义的main函数吗？后面我们再说这个问题。
; Reset handlerReset_Handler PROC EXPORT Reset_Handler [WEAK] IMPORT SystemInit IMPORT __main LDR R0, =SystemInit BLX R0 LDR R0, =__main BX R0 ENDP芯片是怎么知道开始就执行启动代码的呢？或者说，我们如何把这个启动代码放到复位的位置？这就牵涉到一个一般情况下不关注的文件wujique.sct，这个文件在wujiqueprjObjects目录下，通常把这个文件叫做分散加载文件，编译工具在链接时，根据这个文件放置各个代码段和变量。
在MDK软件Options菜单Linker下有关于这个菜单的设置。
把Use Memory Layout from Target Dialog前面的勾去掉，之前不可设置的框都可以设置了。点击Edit进行编辑。
在代码编辑框出现了分散加载文件内容，当前文件只有基本的内容。
其实这个文件功能很强大，通过修改这个文件可以配置程序的很多功能，例如：1 指定FLASH跟RAM的大小于起始位置，当我们把程序分成BOOT、CORE、APP，甚至进行驱动分离的时候，就可以用上了。2 指定函数与变量的位置，例如把函数加载到RAM中运行。
从这个基本的分散加载文件我们可以看出：
第6行 ER_IROM1 0x08000000 0x00080000定义了ER_IROM1，也就是我们说的内部FLASH，从0x08000000开始，大小0x00080000。
第7行 .o (RESET, +First)从0x08000000开始，先放置一个.o文件， 并且用(RESET, +First)指定RESET块优先放置，RESET块是什么？请查看启动代码，中断向量就是一个AREA，名字叫RESET，属于READONLY。这样编译后，RESET块将放在0x08000000位置，也就是说，中断向量就放在这个地方。DCD是分配空间，4字节，第一个就是__initial_sp，第二个就是Reset_Handler函数指针。也就是说，最后编译后的程序，将Reset_Handler这个函数的指针（地址），放在0x800000+4的地方。所以芯片在复位的时候，就能找到复位函数Reset_Handler。
第8行 *(InRoot$$Sections)什么鬼？GOOGLE啊！回头再说。
第9行 .ANY (+RO)意思就是其他的所有RO，顺序往后放。就是说，其他代码，跟着启动代码后面。
第11行 RW_IRAM1 0x20000000 0x00020000定义了RAM大小。
第12行 .ANY (+RW +ZI)所有的RW ZI，全部放到RAM里面。RW,ZI，也就是变量，这一行指定了变量保存到什么地址。
到此，基本启动过程已经分析完。下一步开始分析用户代码，就从main函数开始。1 程序跳转到main函数后:RCC_GetClocksFreq获取RCC时钟频率；SysTICk_Config配置SysTick，在这里打开了SysTick中断，10毫秒一次。
Delay(5);延时50毫秒。
int main(void){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks); SysTick_Config(RCC_Clocks.HCLK_Frequency / 100); Delay(5);2 初始化IO就不说了，进入while(1)，也就是一个死循环，嵌入式程序，都是一个死循环，否则就跑飞了。
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOG, ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2| GPIO_Pin_3;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure); mcu_uart_open(3);while (1){ GPIO_ResetBits(GPIOG, GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3); Delay(100); GPIO_SetBits(GPIOG, GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3); Delay(100); mcu_uart_test(); TestFun(TestTmp2);}3 在while(1)中调用TestFun函数，这个函数使用两个全局变量，两个局部变量。
u32 TestTmp1 = 5;//全局变量，初始化为5u32 TestTmp2;//全局变量，未初始化const u32 TestTmp3[10] = {6,7,8,9,10,11,12,13,12,13};u8 TestFun(u32 x)//函数，带一个参数，并返回一个u8值{ u8 test_tmp1 = 4; 相关资料