Fase 2: Fundamentos de Hardware y Electrónica

📖 Teoría a Estudiar

Anatomía del Silicio: ARM vs STMicroelectronics

Antes de escribir una sola línea de código, debes entender quién fabricó el chip que tienes en tu escritorio. El STM32 no fue diseñado por una sola empresa; es un híbrido.

ARM (Advanced RISC Machines) es una empresa inglesa que diseña exclusivamente el "Cerebro" (la Unidad Aritmético Lógica, el bus de memoria y el controlador de interrupciones NVIC). ARM licencia este diseño como Propiedad Intelectual. Luego, empresas como STMicroelectronics compran ese cerebro, lo pegan en una pastilla de silicio y le añaden "Periféricos" a su alrededor (Puertos GPIO, UART, Convertidores ADC, Timers).

Por lo tanto, programar Bare-Metal significa que usarás los manuales de ARM para hablar con el núcleo, y los manuales de ST para encender y apagar pines.

La Secuencia de Arranque (El Vector Reset)

Cuando aplicas 3.3V al pin VDD de tu tarjeta, el núcleo Cortex-M no busca una función llamada main(). El hardware físico está soldado para buscar ciegamente en la dirección de memoria 0x00000000. Allí debe encontrar dos cosas críticas:

1. El Stack Pointer Inicial (SP): Le dice al cerebro dónde está el tope de la memoria RAM (SRAM) para poder crear variables locales.
2. El Reset Vector: Es una dirección de memoria (un puntero) que le indica dónde empieza la primera instrucción de código ejecutable. Esta instrucción se llama Reset_Handler.

⚙️ Ejercicios Prácticos

Ejercicio 1: En los IDEs comerciales (como STM32CubeIDE), todo este proceso está oculto en archivos ensambladores incomprensibles generados automáticamente. Como ingeniero Bare-Metal, vamos a escribir la Tabla de Vectores y el `Reset_Handler` puro en lenguaje C. Así desmitificaremos el arranque.

#include <stdint.h>

// --- 1. SÍMBOLOS DEFINIDOS POR EL LINKER SCRIPT ---
// El Linker (enlazador) nos dirá matemáticamente dónde termina la RAM
extern uint32_t _estack; 

// Prototipos de funciones
void Reset_Handler(void);
int main(void);

// --- 2. LA TABLA DE VECTORES DE INTERRUPCIÓN (VECTOR TABLE) ---
// Forzamos al compilador a colocar este arreglo de punteros exactamente
// al principio de la memoria Flash usando un atributo de sección.
__attribute__((section(".isr_vector")))
void (* const vector_table[])(void) = {
    (void (*)(void))(&_estack), // 0x0000: Initial Stack Pointer
    Reset_Handler,              // 0x0004: Reset Vector (Punto de entrada)
    0, // NMI Handler
    0, // HardFault Handler
    // ... aquí irían el resto de interrupciones de ARM
};

// --- 3. EL PUNTO CERO DE EJECUCIÓN (RESET HANDLER) ---
// Esta es la verdadera primera instrucción que el CPU ejecuta al encender
void Reset_Handler(void) {
    
    // Aquí (en un proyecto real) copiaríamos la sección .data de la Flash a la RAM
    // y llenaríamos la sección .bss con ceros.
    
    // Configuramos el árbol de relojes al máximo (Ej. 84 MHz para el STM32F401)
    // SystemInit();
    
    // Finalmente, cedemos el control a tu lógica de aplicación
    main();
    
    // Si main() llega a retornar por error, atrapamos al CPU en un bucle infinito
    while(1) { }
}

// --- 4. TU CÓDIGO METROLÓGICO ---
int main(void) {
    // 1. Configurar Hardware
    // 2. Encender Relés
    while(1) {
        // Despachar gas
    }
    return 0;
}
        

📝 Resumen del Día

• Un microcontrolador comercial une un Núcleo Cortex-M (por ARM) con Periféricos propietarios del fabricante de silicio (STMicroelectronics).
• Al encenderse, el CPU Cortex-M asume ciegamente que la dirección de memoria más baja contiene el Initial Stack Pointer (SP) y el Reset Vector.
• El Reset Handler es la rutina de arranque verdadera. Su trabajo es inicializar la RAM (Data y BSS), configurar los relojes (Clocks) del sistema y, finalmente, llamar a main().
• Al escribir código Bare-Metal, usamos atributos de compilador como __attribute__((section(".isr_vector"))) para inyectar nuestra matriz de punteros exactamente donde el hardware físico exige que esté.