在聊启动过程前，我们得先明白MCU“断电时”的状态。就像手机没电关机后，CPU、内存、传感器都处于“离线”状态一样，MCU断电时：
核心CPU（中央处理器）停止工作，寄存器里的数据全部丢失；
RAM（随机存储器）就像没有电的黑板，上面的内容（临时数据）全部清空；
Flash（闪存）虽然保存着我们写的程序，但它是“被动存储”，不会主动“叫醒”MCU；
外设（比如串口、ADC、定时器）也处于默认的“关闭”或“初始混乱”状态，无法响应任何指令。
简单说，断电的MCU就是一个“装满了资料（Flash里的程序）但没人指挥、所有设备都停工”的工厂。而“启动过程”，就是给工厂通上电后，从“叫醒管理员（CPU）”到“打开机器（外设）”、“调出生产计划（加载程序）”，最后让工厂正常运转的全过程。
当你给电路板插上电源，或者按下复位键的瞬间，启动过程就开始了，这一步叫做“上电复位”。
1. 复位电路
MCU内部都有一个“复位电路”，它的作用就像闹钟，当电源电压达到MCU能工作的最低值（比如3.3V MCU的阈值可能是2.8V）时，复位电路会给CPU发一个“复位信号”（通常是低电平或高电平脉冲）。
为什么需要复位电路？因为电源上电时电压不是瞬间稳定的，可能会有波动（比如从0V慢慢升到3.3V）。如果电压没稳定就叫醒CPU，CPU可能会“脑子混乱”，执行错误的指令。复位电路会等电压稳定后，再发送复位信号。
有些MCU还支持“手动复位”（比如复位按键），原理和上电复位一样：按下按键时，复位电路会再次发送复位信号，让MCU重新“起床”，相当于“重启”。
2. 复位后的“第一秒”
当CPU收到复位信号后，会先做一件事：把自己的“工作环境”恢复到“出厂默认状态”。比如：
清空所有寄存器（比如程序计数器PC、堆栈指针SP），让CPU忘记之前的“记忆”；
把程序计数器PC（相当于“当前要执行的指令地址”）设置为一个“默认值”。这个值就是启动过程的“起点地址”，不同厂家的MCU起点地址不同，比如STM32的起点地址是0x00000000，51单片机是0x0000；
关闭所有外设的中断（避免刚起床就被外设“打扰”），只保留复位相关的核心功能。
3.启动模式选择
CPU复位后，知道了“要开始执行指令”，但它还不知道“指令存在哪里”，是存在内部Flash里？还是外部SD卡？或者通过串口下载的临时程序？这就需要“启动模式选择”来决定。
- 启动模式
MCU的“启动模式”，本质是选择“程序的存放位置”（专业叫“程序存储器”）。常见的启动模式有3种：
Flash启动模式：从MCU内部的Flash读取程序（最常用的模式，我们写的程序通常烧录在这里）；
RAM启动模式：从RAM读取程序（一般用于调试，比如把程序临时加载到RAM里运行，断电后程序会消失）；
外设启动模式：从外部设备读取程序（比如从串口、USB、SD卡加载程序，用于批量生产或远程升级）。
为什么需要选择启动模式？比如你开发产品时，需要先在RAM里调试程序（改完代码不用烧录，直接加载到RAM运行，节省时间）；产品量产时，就切换到Flash模式（程序存在Flash里，断电不丢失）；如果需要给设备远程升级，就用外设启动模式（从网络接收新程序，再写入Flash）。
- 如何选择启动模式？
启动模式不是软件设置的，而是通过“硬件引脚”的电平状态决定的。比如STM32的启动模式由BOOT0和BOOT1两个引脚的高低电平决定：
当BOOT0=0、BOOT1=0时，从内部Flash启动；
当BOOT0=1、BOOT1=0时，从系统存储器启动（用于串口下载程序）；
当BOOT0=1、BOOT1=1时，从RAM启动。
这些引脚在MCU上电时会被内部电路检测，CPU根据检测到的电平，确定“从哪个地址开始读取程序”。
4.加载向量表
确定了启动模式后，CPU会去对应的存储器（比如Flash）的“起点地址”（比如0x00000000）读取第一个关键数据，向量表。
- 向量表是什么？
向量表其实是一个“地址列表”，里面记录了MCU所有“关键功能”的入口地址，最核心的两个地址是：
栈顶指针（SP）的初始值：RAM里专门划分了一块“栈区”，用于存放临时数据（比如函数参数、局部变量）。向量表的第一个数据就是栈区的“最高地址”（栈顶），CPU会先把这个地址写入堆栈指针SP，相当于“划定临时数据的存放区域”；
复位中断服务程序地址：向量表的第二个数据，是“复位中断服务程序”的入口地址。CPU读取这个地址后，会跳转到这个程序执行。
除了这两个，向量表里还有其他中断服务程序的地址（比如串口中断、定时器中断、ADC中断），但启动阶段只用到“复位中断服务程序”。你可以把向量表理解为：CPU刚起床时，手里拿到的一张“地图”，上面标着“临时物品存放区（栈区）在哪里”，以及“接下来该去哪个办公室（复位中断服务程序）报到”。
- 为什么向量表要放在起点地址？
因为CPU复位后，程序计数器PC的默认值就是起点地址（比如0x00000000），它会先读取这个地址的数据。如果向量表不在起点地址，CPU就找不到“栈顶地址”和“复位中断程序地址”，启动过程就会卡住。
有些MCU支持“向量表重映射”（比如STM32），就是可以把向量表从起点地址移到其他地方（比如RAM或Flash的其他区域），但这是启动后的操作，启动阶段向量表必须在起点地址。
5.执行复位中断服务程序
CPU跳转到“复位中断服务程序”后，终于开始执行具体的代码了。这个程序是我们写的吗？不全是。大部分是MCU厂家提供的“启动文件”里的代码，我们也可以根据需求修改。它的核心任务是“初始化硬件”，为后续运行用户程序做准备。
- 初始化RAM
RAM是“临时仓库”，断电后数据会丢失，上电后里面是“乱码”（随机数据）。复位中断服务程序会先做一件事：初始化RAM，包括：
把“已初始化的全局变量”从Flash复制到RAM：我们写程序时，定义的全局变量如果赋了初始值（比如int a=10），这些变量会和程序一起存放在Flash里。启动时需要把它们复制到RAM里（因为CPU访问RAM比访问Flash快，而且全局变量需要可修改）；
把“未初始化的全局变量”清零：如果全局变量没赋初始值（比如int b），程序会把它们所在的RAM区域清零，避免后续使用时出现随机值。
这一步就像你上班前，先把“临时仓库”里的杂物清理掉，把需要用的物品（已初始化的全局变量）从“长期仓库（Flash）”搬到“临时仓库（RAM）”。
- 初始化堆栈
之前CPU已经从向量表拿到了栈顶地址，但还需要初始化“堆区”（如果用了动态内存分配，比如malloc函数）。栈区用于存放函数参数、局部变量，堆区用于存放动态申请的内存（比如程序运行中临时创建的数据）。
复位中断服务程序会设置堆区的起始地址和大小，确保后续程序调用函数、申请动态内存时，有地方存放数据。如果堆栈初始化错误（比如栈区太小），程序运行时会出现“堆栈溢出”，导致MCU死机。
- 初始化时钟
MCU的CPU、外设（串口、定时器等）都需要“时钟信号”才能工作，就像机械表需要上发条才有动力。复位后，MCU的时钟默认是“内部低速时钟”（比如STM32的HSI时钟，频率8MHz），这个时钟频率低，适合启动阶段的简单操作，但不适合高性能任务（比如高速串口通信、ADC采样）。
复位中断服务程序会“切换时钟”：启用外部高速时钟（比如STM32的HSE时钟，频率25MHz），然后通过“时钟树”（MCU内部的时钟分配电路），把CPU、外设的时钟频率提升到额定值（比如STM32F103的CPU时钟最高72MHz）。
- 初始化关键外设
根据需求，复位中断服务程序还会初始化一些“启动阶段必须用到的外设”，比如：
如果程序需要串口打印启动信息，会初始化串口的波特率、数据位、停止位；
如果需要检测外部传感器，会初始化ADC或I2C接口；
如果需要防止程序跑飞，会初始化看门狗（WatchDog）。如果程序卡住，看门狗会触发复位，让MCU重新启动。
这些外设的初始化不是必须的，取决于你的应用场景。比如一个简单的LED闪烁程序，可能只需要初始化GPIO（通用输入输出口），不需要初始化串口。
- 跳转到用户主程序
当所有初始化工作完成后，复位中断服务程序会执行最后一条指令：跳转到用户主程序的main函数。这一步标志着“启动过程结束”，MCU正式进入“工作状态”，开始执行你写的代码（比如控制LED闪烁、读取传感器数据、和手机通信等）。
从这里开始，CPU就完全按照你的指令运行了。启动过程就像“开机自检+环境准备”，main函数就是“正式工作”的开始。
6.启动后的“收尾工作”
启动过程虽然结束了，但MCU还需要处理一些“后续问题”，确保运行稳定。
- 中断使能
启动阶段为了避免干扰，CPU会关闭所有外设的中断。进入main函数后，你需要根据需求“使能中断”，比如允许串口接收数据时触发中断、定时器计时到后触发中断、ADC采样完成后触发中断。
中断就像“外设的呼叫铃”：当外设需要CPU处理数据时，会触发中断，CPU会暂停当前正在执行的代码，跳转到“中断服务程序”处理外设的请求，处理完后再回到原来的代码继续执行。如果不使能中断，CPU就只能“轮询”外设（不断询问“你有没有数据要处理”），效率很低。
- 看门狗初始化
如果程序运行中出现bug（比如死循环、数组越界），MCU会卡住，无法继续工作。看门狗就是为了解决这个问题：启动后初始化看门狗，程序需要在“规定时间内”给看门狗“喂狗”（发送一个信号）；如果程序卡住，没按时喂狗，看门狗会触发复位，让MCU重新启动，恢复正常工作。
看门狗不是启动过程的必须步骤，但对于工业控制、汽车电子等对稳定性要求高的场景，是必不可少的“安全措施”。
- 低功耗优化：
如果你的设备用电池供电（比如智能手环、传感器节点），启动后还需要配置“低功耗模式”。MCU支持多种低功耗模式（比如睡眠模式、停机模式、待机模式），在不需要工作时（比如等待传感器数据时），进入低功耗模式，关闭部分时钟和外设，降低功耗，延长电池寿命。
低功耗配置通常在main函数里完成，根据程序的运行逻辑触发（比如每隔10秒唤醒一次，采集数据后再进入低功耗）。
总结MCU启动过程的核心逻辑
硬件触发阶段：上电→复位电路检测电压→给CPU发复位信号→CPU恢复默认状态；
模式选择与引导阶段：CPU检测启动模式引脚→确定程序存储器→读取向量表→跳转到复位中断服务程序；
软件初始化阶段：初始化RAM、堆栈、时钟、关键外设→跳转到main函数→执行用户程序。