分类： LINUX
2011-12-28 16:39:12
文章1：基于ARM的硬件启动程序设计-初始化堆栈
文章2：周立功lpc21xx/lpc22xx系列ARM7启动代码分析
文章之一： 基于ARM的硬件启动程序设计-初始化堆栈
出自http://yxmyifeng.blog.163.com
ARM有7种运行状态，每一种状态的堆栈指针寄存器(SP)都是独立的。所以，对于程序中需要用的每一种处理器模式，都要给SP定义一个堆栈地址。流程 为：修改状态寄存器内的状态位，使处理器切换到需要的模式，然后给SP赋值。需要注意的是：不要切换到User模式进行该模式下的堆栈设置，因为进入 User模式后就不能再操作CPSR返回到其他模式了。
先定义各种模式对应的CPSR寄存器M[4:0]的值，该值决定了进入何种模式，可参考相关数据手册。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 | Mode_USR EQU 0x10 Mode_FIQ EQU 0x11 Mode_IRQ EQU 0x12 Mode_SVC EQU 0x13 Mode_ABT EQU 0x17 Mode_UND EQU 0x1B Mode_SYS EQU 0x1F I_BIT EQU 0x80 ; when I bit is set (1), IRQ is disabled F_BIT EQU 0x40 ; when F bit is set (1), FIQ is disabled |
下面是初始化堆栈的代码段：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 | InitStack MOV R0, LR; /* 设置管理模式堆栈 */ MSR CPSR_c, #(Mode_SVC | I_BIT | F_BIT) ; 0xd3 LDR SP, StackSvc ; /* 设置中断模式堆栈 */ MSR CPSR_c, #(Mode_IRQ | I_BIT | F_BIT) ; 0xd2 LDR SP, StackIrq ; /* 设置快速中断模式堆栈 */ MSR CPSR_c, #(Mode_FIQ | I_BIT | F_BIT) ; 0xd1 LDR SP, StackFiq ; /* 设置中止模式堆栈 */ MSR CPSR_c, #(Mode_ABT | I_BIT | F_BIT) ; 0xd7 LDR SP, StackAbt ; /* 设置未定义模式堆栈 */ MSR CPSR_c, #(Mode_UND | I_BIT | F_BIT) ; 0xdb LDR SP, StackUnd ; /* 设置系统模式堆栈 */ MSR CPSR_c, #(Mode_SYS | I_BIT | F_BIT) ; 0xdf LDR SP, StackUsr MOV PC, R0 StackUsr DCD UsrStackSpace + (USR_STACK_LEGTH - 1) * 4 StackSvc DCD SvcStackSpace + (SVC_STACK_LEGTH - 1)* 4 StackIrq DCD IrqStackSpace + (IRQ_STACK_LEGTH - 1)* 4 StackFiq DCD FiqStackSpace + (FIQ_STACK_LEGTH - 1)* 4 StackAbt DCD AbtStackSpace + (ABT_STACK_LEGTH - 1)* 4 StackUnd DCD UndtStackSpace + (UND_STACK_LEGTH - 1)* 4 ; /* 分配堆栈空间 */ AREA MyStacks, DATA, NOINIT, ALIGN=2 UsrStackSpace SPACE USR_STACK_LEGTH * 4 ;用户（系统）模式堆栈空间 SvcStackSpace SPACE SVC_STACK_LEGTH * 4 ;管理模式堆栈空间 IrqStackSpace SPACE IRQ_STACK_LEGTH * 4 ;中断模式堆栈空间 FiqStackSpace SPACE FIQ_STACK_LEGTH * 4 ;快速中断模式堆栈空间 AbtStackSpace SPACE ABT_STACK_LEGTH * 4 ;中止义模式堆栈空间 UndtStackSpace SPACE UND_STACK_LEGTH * 4 ;未定义模式堆栈 |
以管理模式堆栈空间为例说明一下。SVC_STACK_LEGTH 定义为 16 ，分配结果为：分配16个4字节的存储空间，把该存储空间初始化为0，并且把SP指向堆栈底部（内存高位）。
从上面memory的内容上面可以看出。管理模式堆栈分配了从0x00008080~0x00008044 一共16*4字节空间。其中0x00008040地址存储器上放置的是0x00008080，也就是该堆栈底部的指针的值。
就 是说，StackSvc DCD SvcStackSpace + (SVC_STACK_LEGTH - 1)* 4 这条32位的伪指令，经过编译后，是在0x00008040(StackSvc)地址上放置SvcStackSpace地址值(0x00008080)。 也就是把0x00008080赋给了SP了。
再看看地址0x00008080~0x00008044 上的内容，全部是andeq r0,r0,r0。从汇编指令格式来翻译，andeq r0,r0,r0翻译成16禁止代码后，刚好是0x00000000。
文章之二： 周立功lpc21xx/lpc22xx系列ARM7启动代码分析
整理得自http://ponymaggie.blog.sohu.com/116243391.html
网上已经有人做了一个周立功lpc2000(ARM7TDMI)启动代码分析的文章, 我本来想做一个s3c2410(ARM920T)的启动代码分析的, 但是看来了一下2410的启动代码，发现有些东西还不是理解的很清楚, 我ARM9的经验比较少.
所以还是做一个ARM7的启动代码分析吧, 网上那一份相比，我这个主要关注startup.s文件.网上那个startup.s几乎是一笔带过的。源码如下：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | SVC_STACK_LEGTH EQU 0 FIQ_STACK_LEGTH EQU 0 IRQ_STACK_LEGTH EQU 256 ABT_STACK_LEGTH EQU 0 UND_STACK_LEGTH EQU 0 NoInt EQU 0x80 USR32Mode EQU 0x10 SVC32Mode EQU 0x13 SYS32Mode EQU 0x1f IRQ32Mode EQU 0x12 FIQ32Mode EQU 0x11 |
上面几行代码，不用过多分析, 定义几个符号而已, 把EQU想像成C中的#define就可以了. 具体定义的数值，下面的代码用到我再解释.
1 | IMPORT __use_no_semihosting_swi |
上面这一句的作用是在代码中禁用 semihosting 机制. 到底什么是semihostiong这里不多说, 网上有很多. 这里只说明Semihosting主要用来调试, 在release版本的代码中一般是要禁用的。
1 2 3 | IMPORT FIQ_Exception IMPORT __main IMPORT TargetResetInit |
上面三行是把要引入的外部标号声明一下，以便下面使用.
1 2 3 4 | EXPORT bottom_of_heap EXPORT StackUsr EXPORT Reset EXPORT __user_initial_stackheap |
上面四行是把要给其它文件使用的标号声明
1 2 | AREA vectors,CODE,READONLY ENTRY |
上面这一行声明汇编文件的入口, 整个文件是从这里开始执行的.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 | Reset LDR PC, ResetAddr LDR PC, UndefinedAddr LDR PC, SWI_Addr LDR PC, PrefetchAddr LDR PC, DataAbortAddr DCD 0xb9205f80 LDR PC, [PC, #-0xff0] LDR PC, FIQ_Addr |
上面几行是配置中断向量表. 中断向量表的顺序是不能变的,因为这是ARM7规定的，可以参考相关书籍. 这里有几个问题要说明一下
.第一, 关于DCD 0xb9205f80, 按照ARM7的中断向量表分布图, 这个位置是个保留位. 但是究竟为什么要用0xb9205f80这个数值呢.
根据周立功的说法, nxp系列的lpc21xx,lpc22xx片子要求"中断向量表中所有数据32位累加和为0，否则程序不能脱机运行", 我在AXD反汇编了一下（如下图），把中断向量表中的8个机器码累加了一下:0xe59ff018*6+0xe51ffff0+0xb9205f80，没 错, 结果是零. 但是我遇到一个问题, 就是我在实验中,把0xb9205f80这个数值改成任何值，程序运行都没问题. 头大了, 这个问题待解决中……(希望高手看到了可以指点一二)。
第二, 关于LDR PC, [PC, #-0xff0]. 这里本应该放IRQ中断的, 为什么是这么一句话. 其实在我blog的其中一篇文章里有提到过这一点。
ARM7的三级流水线结构导致了PC指向的是当前指令的后8个字节. 本来IRQ是应该放在0x00000018处的. LDR PC, [PC, #-0xff0]这条语句执行后, PC的当前值就是0x00000018+8-0xff0. 很容易计算出它的结果是0xfffff030. 看一下lpc22xx的手册就知道. 这个地址就是VICVectAddr. 也就是说本来这个地址是应该放IRQ服务程序的入口地址的,但是这个地址被放在了VICVectAddr 这个寄存器里. 英文手册里有一段对VICVectAddr 描述. 看了之后就容易明白是怎么回事了: Vector Address Register. When an IRQ interrupt occurs, the IRQ service routine can read this register and jump to the value read
1 2 3 4 5 6 7 8 | ResetAddr DCD ResetInit UndefinedAddr DCD Undefined SWI_Addr DCD SoftwareInterrupt PrefetchAddr DCD PrefetchAbort DataAbortAddr DCD DataAbort Nouse DCD 0 IRQ_Addr DCD 0 FIQ_Addr DCD FIQ_Handler |
这几行是为上面中断向量表中的中断标号分配内存空间, 也就是它们的执行地址. 一开始我有个疑问, 为什么不直接用LDR PC, ResetInit，还要用DCD中转一下, 后来上网查了一下，才恍然大悟, ldr指令中的地址必须为当前指令地址是4KB范围内, 用DCD中转一下就可以在整个程序空间寻址。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 | Undefined B Undefined SoftwareInterrupt B SoftwareInterrupt PrefetchAbort B PrefetchAbort DataAbort B DataAbort FIQ_Handler STMFD SP!, {R0-R3, LR} BL FIQ_Exception LDMFD SP!, {R0-R3, LR} SUBS PC, LR, #4 |
这几行不用过多解释, 只是说明上面几个异常如何执行。
