К проекту должен быть подключен стартап файл (startup_stm32f10x_hd.s или т.п.), где описаны вектора и "пустые" обработчики. При сборке даже пустого проекта в map-файле присутствуют все обработчики, включая USART2_IRQHandler. Если включить в свои исходники свой обработчик с тем же именем, то он перекроет используемый в стартапе. Это все для библиотек версии 3.1, может потом что менялось.

И если проект С++, не забывать про декорирование имен. Посмотрите в stm32f10x_it.h, если используете.