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ARM启动过程 对理解NXP相关芯片有益

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6019实验室|  楼主 | 2009-12-19 16:52 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
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, READONLY  

ENTRY  

B  ResetHandler  

B  UndefHandler  

B  SWIHandler  

B  PreAbortHandler  

B  DataAbortHandler  

B  IRQHandler  

B  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,CPSR  

BIC  R0,R0,#MODEMASK 安全起见,屏蔽模式位以外的其他位  

ORR  R1,R0,#IRQMODE  

MSR  CPSR_cxfs,R1  

LDR  SP,=UndefStack  

  

ORR  R1,R0,#FIQMODE  

MSR  CPSR_cxsf,R1  

LDR  SP,=FIQStack  

  

ORR  R1,R0,#SVCMODE  

MSR  CPSR_cxsf,R1  

LDR  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 。一个ARM映像文件由RO,RW和ZI三个段组成,其中RO为代码段,RW是已初始化的全局变量,ZI是未初始化的全局变量。 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:  

编译器使用下列符号来记录各段的起始和结束地址:  

|Image$$RO$$Base| :RO段起始地址  

|Image$$RO$$Limit| :RO段结束地址加1  

|Image$$RW$$Base| :RW段起始地址  

|Image$$RW$$Limit| :ZI段结束地址加1  

|Image$$ZI$$Base| :ZI段起始地址  

|Image$$ZI$$Limit| :ZI段结束地址加1  

这些标号的值是根据链接器中设置的中ro-base和rw-base的设置来计算的。  

初始化用户执行环境主要是把RO、RW、ZI三段拷贝到指定的位置。  

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  %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  

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 __main  

  

B   __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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沙发
yoyowodeai| | 2009-12-19 17:07 | 只看该作者
讲的不全,没有太大参考价值,不过还是谢谢了啊!

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板凳
llljh| | 2009-12-19 23:16 | 只看该作者
东西多,看不明白

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地板
llljh| | 2009-12-19 23:16 | 只看该作者
可能我还是菜鸟吧

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5
lpc1700| | 2009-12-21 14:59 | 只看该作者
我还是菜鸟

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6
NXP_MCU| | 2009-12-22 21:41 | 只看该作者
LS,你可是LPC1700的代表啊~怎么能自己说自己是菜鸟呢?

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7
liwenz| | 2010-1-9 12:56 | 只看该作者
觉得好文,记住。 说不全的何不补充。。。

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8
yjsstk| | 2010-2-5 11:23 | 只看该作者
看得明白一点。不过不全
最好能连载下。呵呵

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9
LPC300| | 2010-2-15 21:35 | 只看该作者
同样是菜鸟,不过期待楼主的连载

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10
北京户口| | 2010-2-16 20:48 | 只看该作者
谢啦

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11
bit6019| | 2010-2-17 22:03 | 只看该作者
学习了,谢啦

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12
米其林r| | 2010-2-17 23:07 | 只看该作者
讲的不是很全,不过谢了

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13
六楼的窗户| | 2010-2-18 20:53 | 只看该作者
lz应该把各个函数的调用,还有哥哥函数符号的作用说明一下,这个写了一大堆还是表达的不是很好!

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