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分类: LINUX

2008-11-06 19:44:54

关于ARM启动的一篇文章! #1

基 于ARM的芯片多数为复杂的片上系统,这种复杂系统里的多数硬件模块都是可配置的,需要由软件来设置其需要的工作状态。因此在用户的应用程序之前,需要由 专门的一段代码来完成对系统的初始化。由于这类代码直接面对处理器内核和硬件控制器进行编程,一般都是用汇编语言。一般通用的内容包括:中断向量表初始化 存储器系统初始化堆栈初始化有特殊要求的断口,设备初始化用户程序执行环境改变处理器模式呼叫主应用程序中断向量表ARM要求中断向量表必须放置在从0地 址开始,连续8X4字节的空间内。每当一个中断发生以后,ARM处理器便强制把PC指针置为向量表中对应中断类型的地址值。因为每个中断只占据向量表中1 个字的存储空间,只能放置一条ARM指令,使程序跳转到存储器的其他地方,再执行中断处理。中断向量表的程序实现通常如下表示:
AREA Boot ,CODE, READONLYENTRYB   

ResetHandlerB    UndefHandlerB    SWIHandlerB    PreAbortHandlerB  

 DataAbortHandlerBB    IRQHandlerB    FIQHandler
其 中关键字ENTRY是指定编译器保留这段代码,因为编译器可能会认为这是一段亢余代码而加以优化。链接的时候要确保这段代码被链接在0地址处,并且作为整 个程序的入口。初始化存储器系统存储器类型和时序配置通常Flash和SRAM同属于静态存储器类型,可以合用同一个存储器端口;而DRAM因为有动态刷 新和地址线复用等特性,通常配有专用的存储器端口。存储器端口的接口时序优化是非常重要的,这会影响到整个系统的性能。因为一般系统运行的速度瓶颈都存在 于存储器访问,所以存储器访问时序应尽可能的快;而同时又要考虑到由此带来的稳定性问题。存储器地址分布一种典型的情况是启动ROM的地址重映射。初始化 堆栈因为ARM有7种执行状态,每一种状态的堆栈指针寄存器(SP)都是独立的。因此,对程序中需要用到的每一种模式都要给SP定义一个堆栈地址。方法是 改变状态寄存器内的状态位,使处理器切换到不同的状态,让后给SP赋值。注意:不要切换到User模式进行User模式的堆栈设置,因为进入User模式 后就不能再操作CPSR回到别的模式了,可能会对接下去的程序执行造成影响。这是一段堆栈初始化的代码示例,其中只定义了三种模式的SP指针:
MRS   R0,CPSRBIC    R0,R0,#MODEMASK  安全起见,屏蔽模式位以外的其他位
ORR   R1,R0,#IRQMODEMSR   CPSR_cxfs,R1LDR   SP,=UndefStackORR  

R1,R0,#FIQMODEMSR 

 CPSR_cxsf,R1LDR   SP,=FIQStackORR   R1,R0,#SVCMODEMSR 

 CPSR_cxsf,R1LDR   SP,=SVCStack
初 始化有特殊要求的端口,设备初始化应用程序执行环境映像一开始总是存储在ROM/Flash里面的,其RO部分即可以在ROM/Flash里面执行,也可 以转移到速度更快的RAM中执行;而RW和ZI这两部分是必须转移到可写的RAM里去。所谓应用程序执行环境的初始化,就是完成必要的从ROM到RAM的 数据传输和内容清零。下面是在ADS下,一种常用存储器模型的直接实现:
LDR    r0,=|Image$$RO$$Limit| 
得到RW数据源的起始地址
LDR    r1,=|Image$$RW$$Base| RW区在RAM里的执行区起始地址LDR  

 r2,=|Image$$ZI$$Base|  ZI区在RAM里面的起始地址
CMP    r0,r1               

比较它们是否相等      
BEQ    %F10     CMP    r1,r3      LDRCC  r2,[r0],#4    

 STRCC  r2,[r1],#4     

BCC    %B01     LDR    r1,=|Image$$ZI$$Limit|      MOV   r2,#02   

 CMP    r3,r1      STRCC  r2,[r3],#4   

  BCC    %B2
程序实现了RW数据的拷贝和ZI区域的清零功能。其中引用到的4个符号是由链接器第一输出的。
|Image$$RO$$Limit|:表示RO区末地址后面的地址,即RW数据源的起始地址
|Image$$RW$$Base|:RW区在RAM里的执行区起始地址,也就是编译器选项RW_Base指定的地址
|Image$$ZI$$Base|:ZI区在RAM里面的起始地址
|Image$$ZI$$Limit|:ZI区在RAM里面的结束地址后面的一个地址程序先把ROM里
|Image$$RO$$Limt|开始的RW初始数据拷贝到RAM里面
|Image$$RW$$Base|开始的地址,当RAM这边的目标地址到达
|Image$$ZI$$Base|后就表示RW区的结束和ZI区的开始,接下去就对这片ZI区进行清零操作,直到遇到结束地址
|Image $$ZI$$Limit|改变处理器模式因为在初始化过程中,许多操作需要在特权模式下才能进行(比如对CPSR的修改),所以要特别注意不能过早的进入 用户模式。内核级的中断使能也可以考虑在这一步进行。如果系统中另外存在一个专门的中断控制器,这么做总是安全的。呼叫主应用程序当所有的系统初始化工作 完成之后,就需要把程序流程转入主应用程序。最简单的一种情况是:
IMPORT mainB      main直接从启动代码跳转到应用程序的主函数入口,当然主函数名字可以由用户随便定义。在ARM ADS环境中,还另外提供了一套系统级的呼叫机制。
IMPORT __mainB     __main__main()是编译系统提供的一个函数,负责完成库函数的初始化和初始化应用程序执行环境,最后自动跳转到main()函数。

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