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2007-03-08 16:30:33
DMA配置
ZDMA在系统总线上，完成系统总线上器件的数据传送，如存储器。BDMA也有2个，桥接系统总线和外设总线，即可以完成分别位于两条总线上的器件的数据传送，也可完成外设总线上器件如SIO、UART、TIMER等之间数据传送。
DMA的四种数据传送方式。
DMA的触发选择：XDREQ/XDACK、S/W、H/W等。
一般地，DMA的初始化只需完成BDMA的目标地址寄存器的初始化：BDIDES0，1=0x40000000，即传送方向为内部存储器到外设，初始目的地址：0x0。
中断寄存器的配置和中断向量表的设计
中断有两种IRQ和FIQ，后者优先级高于前者。另外，ARM系统还做了些特殊安排以使FIQ有更快的响应速度，如FIQ的ISR可以直接放在0x1c（紧跟FIQ）开始的地址单元中，免去了跳转；属于FIQ的中断向量表可常驻cashe；FIQ较IRQ有更多的物理寄存器等。通常在简单的用户程序中，可以不使用FIQ，所有中断都设为IRQ（默认情况）。
ARM7有30个中断源，实际使用25个。其优先级如下所示：
一些重要的中断设置寄存器如下：
INTCON 0x01E00000 ：中断控制。指定IRQ是否采用向量模式（一般采用非向量模式，这也是默认值）。指定CPU是否响应IRQ和FIQ。
INTPND：只读。指定中断源是否有中断请求，可以同时有多个中断请求。当对应的ISR结束时，通过向I_ISPC和F-ISPC写1来清除INTPND中对应的比特位，否则该中断将连续执行。
INTMSK：各中断源是否屏蔽。初始值时屏蔽。
INTMOD：指定各中断源是IRQ或FIQ，默认值全为IRQ。
I_PSLV： 0x01E00010 R/W IRQ priority of slave register 0x1b1b1b1b
I_PMST： 0x01E00014 R/W IRQ priority of master register 0x00001f1b
I_CSLV： 0x01E00018 R Current IRQ priority of slave register 0x1b1b1b1b
I_CMST： 0x01E0001C R Current IRQ priority of master register 0x0000xx1b
I_ISPR： 0x01E00020 R IRQ interrupt service pending register
I_ISPC： 0x01E00024 W IRQ interrupt service clear register
F_ISPC： 0x01E00024 W FIQ interrupt service clear register
优先级取默认值就可以了。
ISPR只读，指示当前被响应的中断源，没有或只有一个被响应，尽管此时INTPND中可能有几个中断请求。ISR结束时，通过向ISPC对应位写1来清除ISPR中的对应位。
在ARM7TDMI中，中断向量表的设置有两种模式：向量模式和非向量模式。前者只适于全IRQ的设置。采用非向量模式时，通过分析ISPR（发生中断时，其中只有一个位为1，其它全为0）找到要执行的ISR的入口地址。在向量模式中，当发生IRQ时，CPU自动产生跳转地址，如同异常中断的使用。各IRQ的一级ISR的跳转地址如下：
中断有异常中断（如：Dabort、Pabort、Undef等）和IRQ或FIQ两种。下面以向量模式下的IRQ为例介绍一下中断设置。
过程如下：IRQ中断向量表设置——>写一级ISR——>分配二级ISR的入口地址表——>写二级ISR——>把二级ISR的入口地址放到二级ISR的入口地址表中。这样在开中断的情况下，一个ISR就可以正常执行了。一个ISR的执行过程如下。
首先要在系统初始化时开中断：INTMSK各中断位清零且INTCON的IRQ位清零（使能）且CPSR的I比特清零（使能），缺一不可。中断发生时，首先由模式SYS或User切换至IRQ，同时完成现场保护（工作指针入栈、保存CPSR、PC－>LR），然后PC直接跳到IRQ中断向量表的相应地址（一级ISR的入口），紧接着跳到一级ISR并执行；一级ISR通常由汇编写成，仅完成一个跳转任务（有时也看一下寄存器ISPR，判断该中断是否被错误触发，如果错误将直接返回），即从二级ISR的入口地址表中找到相应中断的入口地址，其间工作现场没有变化。二级ISR通常由c语言写成，中断的真正的响应程序就在此处。ISR结束时，要对INTMSK中的pending比特清零（通过置位ISPR中相应比特），否则将连续响应该中断。然后CPU自动切换至中断前的工作模式，并恢复现场。
在C语言中关键字”__irq”的作用：当ISR定义时有此关键字，则ISR结束后CPU自动从栈中恢复中断前模式的LR，并把它赋值给PC，完成ISR的正常返回。如果无此关键字，则CPU只能返回到二级ISR前的中断状态，此时仍为IRQ工作模式。当然也能够继续执行用户程序，只是工作模式不对，此模式下再不能响应其它IRQ中断。
事实上，CPU响应中断并执行ISR相当于一个程序调用过程。用户程序不必干预CPU的模式切换、现场保护、程序返回。
中断向量表的设置。一级中断向量表紧跟异常中断向量表，位于0x20～0xc0。只读。由于S3C44b0x没有MMU和地址映射功能，该中断向量表必须和异常中断向量表一起固化到系统地址空间的0x0处，即Flash的起始处。在线调试阶段也必须保证该表存在于Flash中。二级ISR的地址表一般位于RAM空间的最后256个字节处，紧跟在堆栈后，在汇编语言中由MAP语句创建（8个异常中断和25个IRQ，共33×4＝132Byte），可读写。同时在c中定义一组指向相同地址空间的无符号型指针，当然指针名称必须和汇编中的定义相同。这样在C中的ISR初始化程序中，可直接把二级ISR的入口放到地址表中。如：pISR_EINT0=(unsigned)Isr_Eint0; pISR_EINT0为地址表中的指针，而Isr_Eint0为ISR的名称，也是其入口地址。二级ISR地址表和一级表不同的是，其各中断的顺序可任定，但必须保证汇编和C中的定义一致。
对于非向量模式，不使用IRQ中断向量表，但二级ISR地址表的设置是相同的。在本测试程序中boot.s同时包含了两种格式的设置，只要设置好INTCON中的mode比特，两种模式都可以用。注意非向量模式，在汇编中要设置IRQ和FIQ的入口地址。因为在非向量模式要靠IsrIRQ和IsrFIQ来定位响应的中断源位置。
另外，为了保证开中断后，程序不至于跑飞，最好编写所有的IRQ 的ISR，该ISR可以是个空函数，确保能正常返回就行了。
堆栈初始化和工作模式的切换
ARM7TDMI有7种工作模式，要用到6个stack，其中SYS和User共用一个Stack。堆栈设置采用流行的FD模式（full decresment）。通常放在RAM空间的次最高段（最高的256B为ISR的地址表），在16M的SDRAM中，各stack设置如下：
0x0cff_f000～0x0cff_fa00: Uers and SYS stack,2560B,够大了。
0x0cff_fa01～0x0cff_fb00: SVC stack, 256B;
0x0cff_fb01～0x0cff_fc00: Undef stack, 256B;
0x0cff_fc01～0x0cff_fd00: Abort stack, 256B;
0x0cff_fd01～0x0cff_fe00: IRQ stack, 256B;
0x0cff_fe01～0x0cff_ff00: FIQ stack, 256B;
0x0cff_ff01～0x0cff_ffff: ISR地址表, 256B;
CPU的模式切换通常由异常中断产生，或者在SVC或SYS模式下完成。User模式中用户程序不能改变工作模式（除了应用异常中断，如SWI），当然也不能改变CPSR的值（也就不能开关中断了！）。通常如果不用嵌入式OS，单任务的用户程序工作在SYS或SVC模式下更好一些，这样可以更方便的使用硬件资源。如果使用SVC模式，甚至可以不设置SYS and User stack。
系统加电重起时，首先进入SVC模式，完成初始化，在调用C的main函数之前再切换到SYS或User模式。因此可以把堆栈初始化放到最后执行，并最后设置SYS stack，这样进入main之后可以直接工作在SYS模式下。本测试程序就是如此设置的。
分布式加载
ADS1.2中的ARM linker支持分布式加载，即加载域（load）和执行域（image）的各个输出段（RO、RW、ZI）可以有不同的地址。可以很方便的生成供在线调试和下载的elf格式的文件。通常总线调试只需设置RO base＝0x0c000000；而生成下载代码则要设置RO base＝0x0，RW base＝0x0c000000，并且一定要把boot.o设成first section，否则程序入口不在0x0则无法完成异常中断和普通中断，包括reset。至于ropi、rwpi、split的应用参见linker的有关资料。
链接器同时产生一组符号，给出各个域或者各个输出段的区间的长度，装载地址和执行地址。由于链接器和C库都没有将代码从它的装载区间拷贝到执行区间，或创建一个零初始化区域的功能，所以要由应用程序员利用这组符号产生的信息完成这项工作，这是在呼叫C程序之前必须完成的，举例如下：
LDR r0, = |Load$$DRAM$$Base|
LDR r1, = |Image$$DRAM$$Base|
CMP r0, r1 检查装载地址和执行地址是否相同
BEQ do_zi_init 相同，则不拷贝该区间，初始化零数据区
MOV r2, r1 ； 不相同，将装载区拷贝到执行区
LDR r4, = |Image$$DRAM$$length|
ADD r2, r2, r4
BL copy
do_zi_init
LDR r1, = |Image$$DRAM$$ZI$$Base|
MOV r2, r1
LDR r4, = |Image$$DRAM$$ZI$$length|
ADD r2, r2, r4
MOV r3, #0
BL zi_init 调用零初始化子程序
上例中使用了ARM Linker产生的与域有关的几个符号，域名可以在scatter文件中指定。在本测试程序中，因为只有一个load域和一个image域，因此可以使用ARM Linker产生的与输出段有关的符号，如|Image$$RO$$Base|、|Image$$RO$$Limit|、|Image$$RW$$Base|、|Image$$ZI$$Base|、|Image$$ZI$$Limit|等。必须注CPU或系统本身都不能自动完成分布式加载的任务，所以系统在第一阶段初始化时（即汇编语言写的初始化代码），就必须编写用户程序根据上述几个符号把代码考到RAM区中。通常要把除了汇编写的第一阶段的初始化代码以外的RO代码、RW和ZI代码都要拷到RAM中，这样可以代码的执行速度。RW和ZI是必须要拷到RAM中，否则程序无法运行。注意ZI是RW区中的位于最后的一段零初始化的RAM区，RW limit和ZI limit两个值相等。在本程序中只拷贝了RW和ZI段。
LCD设置
本系统所带LCD没有内置控制器、显存、字符查找表等，需要靠ARM所带LCD控制器进行显示，在系统的SRAM中开辟一块显存区，本测试程序中显存framebuffer开在ZI区之后，且能保证不进入RAM高端的堆栈区，实际上黑白字符的显存为14400Byte（前者分辨率为480×240），彩色图片的显存115200B（分辨率为320×240）。支持MONO、灰4，灰16、256色四种模式。面板模式有4bit single、8bit single、4bit dual scan三种。黑白字符显示采用4bit dual scan，彩色图片采用8bit single。
往显存中写入数据，系统会自动把数据代表的内容显示在LCD的相应位置上，ASCII采用8×16点阵。图片中每象素需8比特信息（红3绿3兰2），BMP图片的显示原理还没搞清楚。
虚拟屏幕显示。显存的大小定义为SCR_XSIZE*SCR_YSIZE，即可以放进这么大的BMP图片，而能显示的范围是LCD_XSIZE*LCD_YSIZE，只能显示图片的某个区域，设置好PAGEWITDH和OFFSIZE参数，改变光标的位置，就可移动显示图片的其它部分（Lcd_moveviewport函数），本测试程序中令SCR_SIZE=LCD_SIZE，即没有使用虚拟屏幕显示。
去抖动算法和AFC。灰4和灰16图片的显示根据的是AFC原理。去抖动算法是保证相邻帧之间任一象素on/off的概率相当。这些是ARM中的LCD控制器自动完成。
彩色查找表。设定不同深度的颜色。红和绿：16取8，兰：16取4。
PS/2键盘接口设计
键盘接口通常有扫描和中断两种方式。扫描方式的键盘制作简单，但是要占用过多的微处理器的端口资源，并且由于采用查询方式接收键盘数据，导致CPU资源的浪费。中断方式的键盘较为复杂，但接口简单，如采用5芯或6芯的PS/2接口，而且由于采用中断方式接收键盘扫描码，相应地也减少了CPU资源的占用。目前标准PC机键盘技术已经很成熟，且成本也已经很低。本监控板将采用标准PC机键盘作为人机命令的输入接口。
PS/2接口信号线主要有两根：CLK、DATA。键盘和主机间的通信是同步和异步方式的结合。按键时在DATA线上发送11位的扫描码，起始位0、8个数据位（LSB在前）、1个校验位和一个结束位0。放键时先发送放键标志F0，接着再发送一遍扫描码。CLK的上升沿触发主机的中断，主机执行ISR（ExINT4567）接收1bit数据。接收完完整的8bits数据后，ISR将判断是否为F0，若是，则把紧接着接收的下一个8bits数据译码，变为ASCII或OEM码或者Windows虚拟码，放入64Byte的键盘缓冲区中，并通知主机上位程序进行相应的处理，如打印字符或处理特殊符号（ESC、Enter、F1之类）。
后来发现上述编程思路又问题：只实现了位同步，不能实现11bits的字节或帧同步，当发生干扰而产生INT0中断时，一个错误比特被读入，导致后续比特全错。改进如下：每接收11bit对起始位、结束位、校验位进行判断，若发生错误，则失步，下一比特被舍弃，重新同步。结果有所改进，但仍不理想。
下表是部分按键的扫描码、系统码、ASCII、Windows虚拟码的对应关系。
SWI的使用
Swi.h 头文件的定义；使用__swi伪操作对swi函数进行说明；在main中可直接调用该函数。SWI的两级ISR设置基本同普通的IRQ，但要设置功能号。
现在的问题是无法返回sys mode, 调用功能号不对。
UART设置
S3C44B0X有两个独立的UART，均采用RS232接口。每个UART有1个16B的Rx buffer 和一个Rx buffer（实际上可以不用，若通信双方的时钟精度足够号的话）。本测试程序中使用non FIFO mode.
AFC 和 non AFC mode:所谓AFC就是利用握手信号RTS和CTS来自动控制双方的通信，对端也必须是UART，若对端是modem，则只能用non AFC mode，即用软件读写RTS和CTS。
中断模式和DMA模式。本测试程序使用中断模式，但ISR未作任何处理，实际上是查询方式收发数据。发数据：通过UTRSTAT0中的状态指示位看发送数据寄存器UTXH0是否空，不空则等待，空则把数据写到该数据寄存器。然后Uart控制器会自动把数据串至RS232的Tx脚上。接收类同。这种方式适合发数据。接收数据时，CPU就不能干其它事了，好在人机交互时，CPU也只是等待命令，不干其它。若用于从主机快速接收大量数据，则必须取数据的函数放到UART的ISR中。
