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2006-12-16 21:21:07
这两个星期在看arm的资料，在朋友的帮助下弄明白了是怎么回事后，我觉得我原来看的入门资料总有些说的不详细的
地方。所以决定写一个文档，总结开始arm开发的入门知识，给后来的朋友参考，也希望得到高手指正我认识上的错误。我的开发板是s3c44b0x的，2m
NOR FLASH在bank0,8m sdram在bank6.
首先看看我们要解决的问题。有些ARM芯片有内嵌的RAM 和FALSH.这样可以直接在片内运行程序，44B0X片内只有几K
CACHE，ROM和RAM都是外接的芯片。我们的程序是要写入FLASH中保存，但执行时是拷到SDRAM中执行的（如在ROM中执行速度会较慢）。要
做到这一点需要把程序做成两个分程序：一个是实现你的系统功能的主程序，如果你用嵌入式系统，那就是UCOS和UCLINUX之类的程序，这个程序的代码
保存在FLASH中，但执行时会拷到RAM中再执行；一个是引导程序，直接在FLASH中执行，负责把初始化芯片和外设，并把主程序从FLASH中拷到
RAM中，然后跳到主程序去执行，对应的概念是UBOOT等常见的引导程序，这个程序会被写入0X0开始的地址，开机后自动执行。
那么我们需要解决以下几个问题：
1.如何编译和调试主程序
2.如何使中断跳到RAM中的中断服务程序执行
3.如何把引导程序和主程序写入FLASH中.
以下我们来解决这几个问题：
1 开始在仿真器中写代码和调试
由于主程序会被拷贝到RAM中执行，则我们应该在编译时就把程序定位到RAM中。这里先要说说几个ADS的参数的意义,在ADS的ARM
LINKER页有RO,RW两个参数，此外还有一个ZI没有在页中给出，RO是只读代码的起始地址，由这个地址开始存放编译出来的程序指令；RW是程序的
读写段的开始，即你程序中的数据存放的开始地址，ZI紧跟在RW区后，ZI区存放的是需要在程序运行时初始化为0的数据。
了解这几个链接参数的意义后我们可以设置这几个参数了：对于我的44B0X板8M SDRAM在0XC00_0000.因此在开发时把ADS中的RO
BASE的地址指定为0XC00_0000;置于RW,在程序完成前可以预先估计一下程序的体积有多大，需要用到的数据区有多大，避免数据区太小或代码区
覆盖掉前面的数据区就是了，我用了0XC10_0000,1M的代码空间，其他作数据区。这样，我们编译出来的程序代码就是在0XC00_0000中，可
以直接由仿真器写入RAM中运行仿真运行。此外，在linker-〉layout页有个object
symbol和section的选项，要求你填入映像文件最开始的object文件名和段名，这两个参数在仿真时不填写也不会影响运行，因为仿真器会自动
修改pc指针，但要建立能烧写的映像文件，则一定要填写好，具体填写什么后面分析程序时再讲。
2中断问题
和所有单片机一样，ARM复位后从地址0X0开始执行，而0X0后是一串默认的中断向量表。对51这样的芯片，我们会直接在这个中断向量表中填入
跳转语句，让它跳到指定的ISR处理中断事件。由于我们的主程序是在RAM中执行的，编译时又和引导程序分开，不可能预先知道我们写的ISR具体地址，而
预留的中断向量表只够每个中断一个跳转指令，因此我们需要做二次跳转。在内存中建立一个中断向量表，每个中断对应一个字，存放ISR的地址。尔后，对每个
中断写一段短的代码，把ISR地址取出，填入PC。而0X0后面中断向量的跳转指令，则是跳到这小段程序中。
3烧写flash,ADX中似乎有个写入flash的选项，我自己没有具体用过。但听说用jtag写flash会比较慢。由于nor
flash或nand
flash都是可以编程烧写的，即我们可以写个程序擦写flash,问题是如何读取编译出来的映像文件。这个也不用担心，adx中有个菜单把文件内容写入
指定的地址中，把影响文件指定到一个ram地址，然后就用烧写程序把ram的内容拷入rom中就是了。我们有个boot程序，一个主程序要映射到rom
中.假设我把0xc20_0000开始的2m地址作rom的映像，则把boot程序导入0xc20_0000,boot的程序非常短，在
0xc20_1000开始放主程序。然后把0xc20_0000到0xc40_0000的内容全部拷入rom中（当然在导入文件前这些ram应该先被清空
或写入ff.）。在空白的arm开发板上烧写程序前，你需要把内存bank控制寄存器手动配置好，否则程序可能无法成功载入内存。比如在我的44b0开发板上，norfash在bank0，里面没有程序时，打开adx,由于内存控制器的配置是reset后的，与系统的真实配置不同，载入的程序代码是混乱的。这是需要手动的改写从0x01c80000开始的BWSCON，等寄存器，指出各个bank的总线位宽，ram的类型和配置等（在我的44b0板上，具体的BWSCON=0X11111112；bank0 nor falsh=0x00007ffc;BANKCON6，SDRAM=0X00018000; 0X01C80024-30分别为0x00860459, 0x00000010, 0x00000020, 0x00000020）
让我们来看看相关的代码，具体认识一下该怎么处理前面说的这些问题，还有另外的一些问题。这里使用的代码是在44b0x的application note的第三章中拿出来的，这个文件在网上应该很容易找到。
程序的入口在44binit.s汇编文件中，其中一个Init 段是整个程序的入口：
AREA Init,CODE,READONLY
ENTRY
b ResetHandler ;for debug
b HandlerUndef ;handlerUndef
b HandlerSWI ;SWI interrupt handler
b HandlerPabort ;handlerPAbort
b HandlerDabort ;handlerDAbort
b . ;handlerReserved
b HandlerIRQ
关键字ENTRY告诉编译器保留这段代码。从代码看INIT段就是要写入0X0地址的原始中断向量，因此把这个文件编译生成的44BINIT.O和
INTT填入上面提到的LAYOUT页对应项中。这样编译器会把该段代码编译到0X0地址。（仿真时你可以试试别填这两个项目，看看ADX中的反汇编代码
入口被放到哪里）。
这段代码里除了reset句外，有每句都有一个HandlerXXX的标号，这就是前面提到的中断处理程序的入口，它是由前面的一个宏来定义的：
MACRO
$HandlerLabel HANDLER $HandleLabel
$HandlerLabel
sub sp,sp,#4 ;decrement sp(to store jump address)
stmfd sp!,{r0}
;PUSH the work register to stack(lr does't push because it return to original address)
ldr r0,=$HandleLabel;load the address of HandleXXX to r0
ldr r0,[r0] ;load the contents(service routine start address) of HandleXXX
str r0,[sp,#4] ;store the contents(ISR) of HandleXXX to stack
ldmfd sp!,{r0,pc} ;POP the work register and pc(jump to ISR)
MEND
我自己没有写过宏，所以还是看编译出来的代码比较直接：
HandlerSWI
0x0c000198: e24dd004 ..M. SUB r13,r13,#4
0x0c00019c: e92d0001 ..-. STMFD r13!,{r0}
0x0c0001a0: e59f0458 X... LDR r0,0xc000600
0x0c0001a4: e5900000 .... LDR r0,[r0,#0]
0x0c0001a8: e58d0004 .... STR r0,[r13,#4]
0x0c0001ac: e8bd8001 .... LDMFD r13!,{r0,pc}
这是ads输出的汇编代码，就是刚才的宏对应swi的一个实例，其中有两句
LDR r0,0xc000600
LDR r0,[r0,#0]
是把0x0c000600的内容载入r0,再把r0地址的ram单元载入r0.去看看0xc000600的内容，是0X0c7fff08，这是我设定的内
存中的中断向量表地址之一，中断向量表的起始地址是0X0c7fff00，因此0X0c7fff08存放的刚好就是swi的isr地址。后面程序就跳到对
应的ISR去了。（这段宏程序由于我不熟悉arm的汇编，只看过它怎么执行，实在我不知道中断向量表地址是如何被放入0x0c000600等地址的。希望
有高手能再详细解释一下具体的编写，编译方法和原理。）
在c程序中，我们需要给每个中断向量定义一个宏：
#define pISR_SWI (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x08))
_ISR_STARTADDRESS是起始地址0X0c7fff00,假设ISR是以下函数：
void __irq SWI_UserIsr(void){……………}
则在系统初始化时用pISR_EINT0=(unsigned)SWI_UserIsr;这样的语句把ISR的地址填入中断向量表中,对所有中断作同样的处理，然后开中断，系统就能经过上面的宏把跳到ISR执行。
44binit.s中还有几段值得留意的代码：以下的代码把rw段的数据拷入ram中，并初始化zi段，即把该段清零：
LDR r0,=|Image$$RO$$Limit|
LDR r1,=|Image$$RW$$Base|
LDR r2,=|Image$$ZI$$Base|
CMP r0,r1
BEQ %F1
0 CMP r1,r3
LDRCC r2,[r0],#4
STRCC r2,[r1],#4
BCC %B0
1 LDR r1,=|Image$$ZI$$Limit|
MOV r2,#0
2 CMP r3,r1
STRCC r2,[r3],#4
BCC %B2
来看反汇编的代码：
0x0c000ae0: e59f0194 .... LDR r0,0xc000c7c
0x0c000ae4: e59f1194 .... LDR r1,0xc000c80
0x0c000ae8: e59f3194 .1.. LDR r3,0xc000c84
0xc000c7c,开始的三个字的内容是：
0x0c000c7c: 0c000e10 .... DCD 201330192
0x0c000c80: 0c200000 .. . DCD 203423744
0x0c000c84: 0c200000 .. . DCD 203423744
0x0c000c88: 0c200004 .. . DCD 203423748
这些反汇编的代码是一个点led的程序的，可以看出我的小程序代码到0x0c000e10就结束了，0x0c200000是我指定的数据区起始地址。这段
程序把|Image$$RO$$Limit| 开始的,长|Image$$ZI$$Base| -|Image$$RW$$Base|
的数据区拷到|Image$$RW$$Base|的对应单元，就是0x0c200000开始的一段ram中。后面还有|Image$$ZI$$
Limit|，在我的代码中是0x0c000c88，内容是0x0c200004.这其实表明我的小程序并没有rw区，只有一个初始为0的变量。
另外还有一段初始化ram控制器的代码：
;****************************************************
;* Set memory control registers
;****************************************************
ldr r0,=SMRDATA
ldmia r0,{r1-r13}
ldr r0,=0x01c80000 ;BWSCON Address
stmia r0,{r1-r13}，
由于44b0x要求13个控制寄存器要一次完成填入，所以先把参数设定在SMRDATA的地址中，一次载入通用寄存器，在一次填入RAM控制寄存器中。
4510的书上介绍调试前需要用SEMEM命令设置这些寄存器，但我自己没有那么做也可以跑的很好，也许是默认已经用了最保守的配置的原因吧！
其余的代码解释比较清晰了，最后摘出我的LED程序和这个小程序的BOOT程序以及烧写程序。这几个程序的project都包括了
44binit.s, option.s, memcfg.s，option.h,44b.h几个从app
note中抄来的文件，这里只列了我自己写的主要c代码。其他这些文件我除了把ram和rom的对应配置改了一下外，都没有改动。我的引导程序编译出来是
3k,led程序也是3k,因此我把他们分别定位在rom的0x0和0x2000处，一共写了8k。
LED程序中的44BINTT.S程序功能和LOAD中的44BINTT.S是重复的，主要是我懒得去修改这些汇编，由着他们占用一点时间吧！
load程序负责把从0x20000处开始的4k程序（即led程序）拷到ram 0xc000000中，run函数把pc指到0x0c000000,开始执行led程序：
void (*Run)(void) = (void (*)(void))RAM_ADDR;
void Main(void)
{ INT32U k ;
INT32U *pulSource = (INT32U*)0x2000,;
INT32U *pulDest = (INT32U*)0x0c000000;
rSYSCFG=CACHECFG;
PortInit();
for(k=0;k<2000>
*pulDest++ = *pulSource++;
Run();
}
led程序把两个通用io上连的led作不断的亮和灭：
void Main(void)
{ INT32U k ;
//INT16U *ptr;
rSYSCFG=CACHECFG;
PortInit();
while(1)
{
LedDisp(0);
for(k=0;k
LedDisp(3);
for(k=0;k
}
}
最后是烧写的程序，详细的代码网上高手们写了不少，我只是给出最简单的实现。烧写时当程序执行到清理完0X0C30_0000到0X0C30_4000的
RAM后，让程序中断下来，通过LOAD MEMORY FORM
FILE命令把LOAD.BIN导入0X0C30_0000，LED.BIN导入0X0C30_2000中，继续运行程序直到一个LED亮起，烧写就完成
了。拔去仿真器后再上电，可以看到两个LED同时亮灭。
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