为什么我的STM32没有启动？
如何确保STM32在我们的设计中正确启动？让我们更详细地看一下以下几个方面：1。硬件考虑2。启动配置3。软件4.摘要（TL；DR）1。硬件注意事项数据表和其他文件请。。。
如何确保STM32在我们的设计中正确启动？
让我们更详细地看一下以下方面：
1.硬件注意事项
2.启动配置
3.软件
4.总结（TL；DR）
1.硬件注意事项
数据表和其他文档
请始终参考：
- 电气和机械性能数据表
- 功能说明参考手册
- 最新的STM32勘误表，如果它们可能影响您，请执行所有建议的修复程序
- 硬件入门应用程序说明
- 与STM32相关的应用说明
电源
电源是STM32功能的关键部分。为了正确启动，STM32需要在至少Vdd和Vdda电源引脚上施加从零到最小启动电压（Option Bytes的默认BOR电平）的电源电压。在释放内部复位并从用户Option Bytes更新BOR电平之后，如果BOR电路具有定义的滞后，则电压可以下降到给定BOR电平可用的最小值。注意，为了正确启动，电源电压必须降至0V才能重新连接，否则可能无法保证正确的通电复位。如果Vdd断开时GPIO上存在外部电压，则可能出现这种情况。在这种情况下，IO_FT引脚对于这样的信号是优选的。
您可以通过以下几种方式监控STM32的正确供应：
- 用万用表读取Vdd-Vss和Vdda-Vssa对上的电压。它必须与STM32的设计电源电压和工作范围相匹配
- 读取STM32的供电电流。在ST评估板上，这种功能是通过分裂Vdd路径上的跳线来实现的。启动电流应在几毫安至10毫安的范围内。过高的电流（100毫安及以上）可能意味着STM32损坏、PCB短路等。评估期间的良好做法是使用外部电源，将电流限制设置为预期电流消耗。
- 测量NRST引脚-如果它一直处于低电平，电源电压不足以释放复位电路，或者STM32损坏
- 如果存在Vcap引脚，则测量1.1-1.3 V范围内的Vcap电压
- 数字（IO、备份域、Vcore电压调节器），通过多个Vdd-Vss电源对
- 通过Vdda-Vssa对的模拟（ADC、DAC、比较器、PLL、复位）
- 核心电压，可用作Vcap（从无引脚到多引脚）
- 通过Vbat引脚的备份域（RTC、备份RAM）
- 带专用电源引脚的特定外围设备（USB、MIPI DSI、LCD、GPIO_1.8V）的电压域
STM32电源有以下常见要求：
- 所有Vss引脚必须连接在一起，最大电压差为50mV，这意味着接地平面非常好
- 所有Vdd引脚必须以最大电压差50mV连接在一起，这意味着非常好的电源连接。这种要求意味着无附加电感在任意两个Vdd引脚之间，对STM32造成灾难性后果。
- 所有Vdd-Vss对都需要尽可能靠近封装的去耦电容器100nF
- 如果设计需要，Vbat引脚应连接到备用电池，或连接到Vdd。将Vbat连接到Vss会使STM32短路并损坏它。
- Vdda可以由与Vdd相同的电压源提供，并且允许其与LC滤波器解耦，以保证模拟外围设备的稳定供电。注意数据表中的时序特性。
- 任何电源引脚的典型最大电压为3.6V，绝对最大短时电压为4V。跨越它，即使是暂时的，或者作为增加串联电感的影响，也会永久损坏芯片！请设计您的电源和ESD保护，以保证这些要求。
- 由内部线性电压调节器产生的核心电压可以在Vcap1、Vcap2引脚上获得。如果封装上有这些引脚，则每个引脚必须配备典型容量为2.2-4.7 uF的低ESR电容器（见数据表）。不要错误地与4.7 nF电容器交换，因为这会严重影响调节器和整个芯片的稳定性！
- 一些STM32系列的核心电压也可以从外部提供，以减少内部线性电压调节器的功率损耗。有关更多详细信息，请参阅数据表和硬件入门。
- Vcore生成的另一种可能性可通过集成SMPS获得。如果SMPS未实现或不适用于给定的STM32（STM32L4、STM32H7），则在启动期间将核心电源切换为SMPS选项可能会使STM32无响应。解决方法是在BOOT0=1的情况下接通芯片电源，即启动仅依赖线性电压调节器的系统引导加载程序，然后擦除芯片。
时钟
每个STM32都以默认频率（通常为8或16 MHz）的内部RC振荡器启动，因此无需担心正确引导。
稍后，用户SW可以启用晶体振荡器（HSE、LSE）和/或PLL。从HSE和PLL提供时钟树后，外部噪声或ESD事件可能会导致频率暂时变化，或者，如果晶体被机械冲击损坏，则根本无法继续生成系统时钟。为了防止这种情况下的僵局，有两个主要工具：
- STM32将不允许切换到这样的时钟源，如果它没有启用、稳定或锁定。在软件中，这是通过等待时钟切换命令的超时来管理的。
- 启用CSS（硬件时钟“看门狗”）可确保当HSE消失时，整个时钟树转到HSI（启动RC振荡器），并通过非屏蔽中断（NMI）通知使用程序。这种行为允许使用内部资源恢复时钟，可能重新启动晶体振荡器，或安全关闭用户应用程序
注意：请使用AN2867选择并验证您的水晶选择(STM8和STM32s振荡器设计指南)！晶体或驱动水平的错误选择可能导致HSE或LSE启动时间长或不可靠，尤其是在低温下。
STM32的外部设置
在施加电源之后，STM32等待，直到复位电路释放复位信号。在大多数设计和大多数STM32系列中，使用内部电压监控器（POR/PDR和BOR）而不需要外部电压监控器。
然而，这将一些STM32系列的最低工作电源电压限制在1.71V。为了能够在更低的电源电压（低至1.62V）下工作，需要外部电压监控器，并且必须禁用POR。您可以通过系紧引脚禁用POR（开机复位）打开（_O）到Vss公司而不是Vdd公司（启用内部重置监控器的正常情况）。
当内部复位被释放时，STM32读取引脚BOOT0和BOOT1上的逻辑电平。在最近的STM32系列中，BOOT1被Option Bytes中的一个位所取代。
BOOT0的逻辑电平决定STM32是否进入用户应用程序（BOOT0接地到Vss）或系统引导加载程序或内部RAM（BOOT0连接到Vdd、BOOT1引脚或nBOOT1位决定）。当芯片是原始的并且闪存中没有代码时，也可以使用其他一些场景。详见AN2606。
请注意，如果系统引导加载程序被激活，它将侦听AN2606中规定的所有接口。如果必须使用系统引导程序，这就需要进行特定的设计：只有为主要通信设计的接口必须是活动的，与其他接口相关的所有其他引脚不得显示任何活动（在建立主要通信之前保持恒定值）。背后的原因是Bootloader扫描与所有指定外围设备相关联的任何和所有引脚上的活动，并且具有第一个检测到活动的外围设备被选择用于进一步通信。
如果BOOT0断开连接或与Vss的连接损坏（即跳线丢失），则可能无法或不可能进入用户应用程序，而系统引导程序则被执行，这是由于该输入引脚上的电压在通电或复位时的随机性。
选项字节设置可能会绕过BOOT0采样。当STM32在2级中被读出保护时，BOOT0被完全忽略。
复位电路
NRST引脚是双向的，具有开漏MOS晶体管和内部上拉电阻器。这允许通过按钮、外部看门狗、电压监控器等从各种电源内部和外部重置STM32。为了使内部重置电路正常工作，所有外部设备必须在开漏模式下运行，而不是在推挽配置下运行。
NRST引脚不需要外部驱动。唯一需要的部件是连接在NRST和Vss之间的100nF电容器。较大的电容器、外部上拉电阻器或推挽装置将导致内部MOS过载或可能错过复位脉冲。
新的低引脚数STM32设备可以将NRST引脚配置为仅输入，或者断开引脚的功能，让用户使用GPIO。
NRST应传播到调试连接器和/或测试焊盘。在各种情况下对其进行监控可以揭示STM32内部或外部的问题。
调试连接
STM32设备可以通过两个不同但重叠的接口进行调试：SWD或JTAG。选择是由调试探针和通过调试引脚的特定序列进行的。虽然协议不同，但两个接口的功能和速度在调试方面是匹配的。不过，SWD无法访问STM32的边界扫描。
当选择JTAG接口时，需要使用包括NJTRST在内的所有JTAG引脚。如果使用SWD，则只需要SWDIO和SWCLK进行正确的调试和编程。
需要进一步连接到调试探针：
- Vdd用作电压监测输入和调试探针电压电平转换器的电源：JTAG连接器上的Vdd用作探针的输入，而不是STM32的电源！
- 用于STM32硬件复位的NRST：如果与STM32的连接失败，如果任何软件错误配置阻止连接到STM32（无效时钟、GPIO设置等），则选择连接方法“重置下连接”允许重新连接
当使用ETM调试接口时，请注意它是一个高频电路（数百MHz），需要考虑正确的PCB布局。为了使ETM正常运行，必须满足以下几点：
- ETM必须在交替功能模式下与适当的GPIO引脚一起启用（通常通过调试脚本）
- 必须在调试工具\IDE中输入正确的核心频率（在不同的探针和工具中存在一些频率限制）
- 必须使用Cortex-M ETM启用的调试探针
- 高速USB流跟踪优于缓冲跟踪
- 如果ETM磁道长度不相等，则可能必须补偿数据偏斜
2.启动配置
选项字节
选项字节存储在闪存的单独区域中。它们可以由用户配置，并包含各种启动选项（取决于STM32系列），如：- BOOT0选项的启动地址
- nBOOT1位值
- BOOT0锁定和预编程值
- 推出独立监管机构
- 软件进入低功率模式时自动复位
- 读出保护电平
- 写保护扇区
- 安全部门
- ROP保护的扇区
- 默认核心安全模式
- 双核系统的激活
如果您不打算使用低功率模式，请考虑在进入STOP和Stand-by时启用重置。
注意：
- 调试您的软件，当您激活高于0的RDP级别时，将自动使闪存不可用，直到整个电源循环！
- RDP级别2是不可逆的，并阻止对STM32的任何调试或系统引导加载程序访问。如果您错误配置STM32或其软件损坏，并且不允许在应用程序中重新编程，STM32将被永久砖砌！
- 如果STM32在Option Bytes编程期间经历重置或电源循环，并且Option Bytes与其补码不匹配，则将强制执行RDP级别1。在这种情况下，需要回归到0级（带有完整的FLASH擦除）以恢复Option Bytes和FLASH访问。
启用IWDG HW激活时，STM32将在重置后立即启动独立看门狗。只有在调试模式下，才有可能临时阻止其操作，但一旦STM32开始或恢复SW执行，IWDG就需要定期更新。IWDG初始延迟只有几毫秒，因此其重新配置可能是启动代码的第一次操作，如果需要，将IWDG超时延长到数百或数千毫秒。如果使用大量RAM，初始IWDG超时可能太短，无法从main（）重新配置，从而导致周期性重置。你们可以通过NRST引脚上的复位周期来检测这种情况。
3.软件
矢量表和初始设置
STM32通常从固定地址开始：0x0000 0000。在这里，它期望一个向量表，其中包含不同例程（重置、故障、中断）的32位地址，第一个地址是重置后由内核加载到MSP的初始堆栈指针的值，第二个是重置处理程序的地址。然而，STM32在默认情况下从地址0x0800 0000放置闪存。这允许为内存重新映射“腾出空间”，因此，使用内存镜像，STM32可以通过BOOT0\BOOT1配置向地址0x0的核心提供各种类型的内存：0x0800 0000的FLASH、0x1FF0 0000的System Bootloader或0x2000 0000的RAM。运行时的软件重新映射也可用。
当自定义引导加载程序在多级引导中实现时，当向量表与用户应用程序重新映射到扇区时，这很有用，以允许应用程序利用自己的一组故障和中断向量。这可通过NVIC->VTOR获得。
注意：VTOR地址必须和矢量表的大小对齐（即以1kB为步长）。如果不遵守对准，岩心将进入不可恢复的断层。
CMSIS代码可以通过宏USER_VECT_TAB_ADDRESS和VECT_TAB_OFFSET管理重新映射。
当STM32引导时，核心加载初始SP，并以特权线程模式跳转到reset_handler。从现在起，STM32的控制权在用户程序上。
reset_handler继续调用函数SystemInit，该函数根据所选内核启用FPU，设置与用户设置匹配的矢量表地址，可能启用F（S）MC接口以访问外部RAM和FLASH存储器，将时钟重置为内部RC源，并可能重新配置其他振荡器。
从SystemInit返回后的下一步取决于编译器运行库（RTL）的实现，但通常启动RAM初始化（从FLASH复制RW，清除ZI）、堆栈和堆设置、in\OUT\ERR通道初始化、C++静态构造函数调用等。
最后一步，调用围绕main（）的包装器，最后调用main（）本身。
正常的STM32应用程序不应退出，但可能会实现__rt_exit（）等函数，定义此类情况下的行为。
注意：如果在启动过程中输入硬故障，则可能：
- RAM无法启用\访问。当额外的RAM在不同的域中并且需要启用其时钟时，或者RAM在外部存储器空间中时，可能会发生这种情况。可以通过在SystemInit中正确设置F（S）MC来解决。
- FLASH内存不可用（如果您的代码也存储在外部FLASH中，或者检测到ECC错误）
- 静态C++构造函数的调用顺序错误
内存设置
用户应用程序的内存布局由链接器描述文件定义。默认内存设置可能无法覆盖所有可用内存，这是有充分理由的。用户可以扩展或修改链接器描述文件（或分散文件，用不同的术语）来访问这些内存区域，但需要一些谨慎和知识。各种STM32系列通过不同的总线提供不同的RAM：主数据SRAM、D-TCM和I-TCM RAM、备份SRAM、不同电源域中的SRAM。其中一些只能由核心使用，一些可以与其他总线主机共享，如GPDMA、ETH DMA、USB DMA、SDMMC DMA或其他核心。在没有先验知识的情况下，用户可能会引入难以调试的问题，即当核心专用内存包含在正常的链接器设置中，并且链接器决定在这种内存中分配堆栈或堆时。如果这样的RAM随后被分配并用作DMA的缓冲器，则DMA将失败并报告永久错误。DMA通常需要对齐的访问，因此必须正确分配缓冲区。
访问I-TCM RAM可能导致数据中止故障等。
缓存和MPU
高速缓存的使用对STM32的性能有重大影响，尤其是在高核心速度或QSPI或SDRAM等外部存储器的情况下。然而，必须充分考虑使用情况，特别是如果缓存内存与其他总线主机共享。需要选择适当的缓存策略和分区来保证数据的一致性。可以定义高速缓存内的各种块，并通过MPU利用率选择不同的策略。MPU可以在存储器内定义多达8个或16个具有不同大小和位置的重叠块。每个块设置都会影响底层内存是否会被缓存、缓冲、视为设备或具有随机访问的内存等。
缓存行可能需要无效。如果不同的内容存储在一个缓存行中，当无效时，它可能会损坏，因此可能需要对齐数据。
如果启用数据缓存，请提取非缓存区域中MDMA或ETH DMA的所有DMA缓冲区或控制块。
私人程序数据可以自由缓存。
调试工具、RTL和重定目标
在调试模式下编译应用程序时，RTL代码可能包含允许所谓重定目标的例程，即通过侧通道将数据传递给调试器。例程要么使用指令BKPT通过矢量捕获将数据传递给调试器，要么实现其他通信方式——内存缓冲区、ITM接口等。当程序调用此类例程时，某些配置可能会阻止程序正常运行。然后代码可能会卡住。解决方案是在关闭重定目标的情况下使用RTL库编译应用程序。
注意不同版本的RTL库，它们可能提供完整、中等或最低限度的功能。通常，它们实现printf或scanf的各种功能，但对64位算术的支持可能会被默默地放弃，而其他标准C功能，如对文件流或时区转换的支持，可能会非常简化。
依赖这样的标准C特性可能是危险的，并会导致运行时问题。
当使用HAL库调试应用程序时，定义宏USE_FULL_ASSERT并在例程ASSERT_failed中放置断点非常有用。此设置在大多数HAL函数中生成代码检查参数。当检测到错误的设置时，将使用失败测试的文件名和行号调用assert_failed。在释放模式下，删除宏以提高性能！
捕捉错误
硬件设计稳定的应用程序的典型问题是软件或配置故障，导致某种类型的Cortex-M故障或算法或外围设备死锁。应用程序应准备好以预期和可靠的方式处理它们。Cortex-M产生的故障可分为使用故障（由内核产生，即指令未定义、特权不好）、总线错误故障（由总线矩阵产生）和内存保护故障（由MPU产生）。当没有定义故障处理程序时，所有这些都会升级为硬故障。硬故障不会显示系统中的任何特定故障，它被视为其他未处理故障（使用、总线、MPU、优先级反转）的收集器。
除了Cortex-M0，STM32的所有高级Cortex-M实现都提供寄存器，用户可以在其中读取错误的原始源和相关标志以及故障地址。其他信息和调用者的上下文一起存储在堆栈中。即使有这样的细节，也可能很难识别错误的来源，因此ETM接口可能会变得方便，但通常情况下，您的应用程序应该可靠而果断地处理这些错误。您可以实现错误上下文的某种解析器，将其存储到某个日志或非易失性内存中并重置应用程序，或者，如果错误在应用程序中可能无法恢复，则可以正常关闭并停止任何操作，从而将外部风险降至最低。这样的故障实现将创建确定性行为，这将允许未来的调试并改善用户体验。
可以在Keil.com和其他网站上找到硬故障处理程序的示例。
软件故障可能很难发现，尤其是当它们导致死锁时。HAL库函数包含用户定义的超时，以在底层外围设备配置错误或外部故障或ESD事件导致外围设备跳闸时防止死锁。在这种情况下，功能将返回HAL_TIMEOUT，用户应考虑外设或系统重置。
算法问题可能无法在默认情况下阻止自己检测超时，或者可能会对效率产生很大影响。为此，STM32提供了两个硬件监管机构-WWDG和IWDG。WWDG非常适合监测最小和最大长度的各种算法，IWDG可用于长期过程。这两个看门狗都提供独立的时钟源、API接口和功能。当您的应用程序被这两个看门狗中的任何一个重置时，您可以从RCC->RSR中识别重置源。如果您按照X-CUBE-CLASSB包中描述的方式设计例程，则可以使用函数调用戳来检测看门狗在哪个例程上超时。
4.总结（TL；DR）
- 阅读数据表、参考手册、勘误表和应用说明
- 设计可靠的电源，测量它，永远不要跨越AMR！
- 注意Vss和Vdd引脚之间的电压差，使用100 nF电容器很好地去耦
- 监控电源电流和Vcap电压
- Vbat必须始终为正极，从不接地
- NRST应无（推挽装置、外部上拉和容量超过100 nF），电源电压应达到0V，以进行适当的电源循环
- 监控NRST的启动问题，读取RCC->RSR中的重置原因
- 针对AN2867验证水晶，启用CSS
- 当系统引导加载程序未使用时，始终将BOOT0接地，可能带有下拉菜单，并允许通过测试点进行访问
- 当使用系统引导程序时，请注意所有可能的通信接口，请参阅AN2606
- 在设计调试接口时，将SWO、NRST和Vdd添加到调试探针电缆中
- 使用调试器的“重置时连接”功能
- 如果您的软件意外启用SMPS，请引导到系统引导程序，然后通过SWD/JTAG擦除芯片
- setup Option字节正确，使用尽可能多的安全功能，但在启用芯片保护时要注意调试限制-可能需要电源循环！
- 将矢量表与1 kB边界对齐
- 定义简洁的存储器布局，尊重各种总线主控器的不同访问限制
- 使用MPU定义启用缓存\缓冲\重新排序\禁用的区域，特别是与DMA单元和核心共享的缓冲区
- 选择具有正确功能集的正确RTL（与您的项目链接的C库），并对其进行正确测试
- 在软件的Release版本中删除重定目标
- 在调试模式下定义宏USE_FULL_SSERT，允许在调用HAL例程时捕获运行时错误
- 实现故障处理程序，记录错误并定义响应策略（系统重置、停止、可恢复的情况）
- 使用看门狗，根据X-CUBE-CLASSB实现软件结构和自检
- 测试堆栈和堆的使用情况，并利用关键例程调用返回的错误代码
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