【转】ARM启动过程分析

只看该作者 · 2017-2-16 12:32

CMSIS 到底是什么

CMSIS的意思是Cortex Micro-controller Software Interface Standard，微控制器软件接口标准，是 Cortex-M 处理器系列的与供应商无关的硬件抽象层。CMSIS 可实现与处理器和外设之间的一致且简单的软件接口，从而简化软件的重用，缩短微控制器开发人员新手的学习过程，并缩短新设备的上市时间。

如何使用CMSIS，需要哪些文件？

以Freescale Kinetis L系列举例。
独立于编译器的文件：
● Cortex-M3内核及其设备文件(core_cm3.h + core_cm3.c)
─ 访问Cortex-M0内核及其设备：NVIC等
─ 访问Cortex-M0的CPU寄存器和内核外设的函数

● 微控制器专用头文件(device.h) - MKL25Z4.h
─ 指定中断号码(与启动文件一致)
─ 外设寄存器定义(寄存器的基地址和布局)
─ 控制微控制器其他特有的功能的函数(可选)

● 微控制器专用系统文件( system_device.c) – system_MKL25Z4.h + system_MKL25Z4 .c
─ 函数SystemInit，用来初始化微控制器
–函数 void SystemCoreClockUpdate (void); 用于获取内核时钟频率
─SystemCoreClock，该值代表系统时钟频率
─ 微控制器的其他功能(可选)

● 编译器启动代码(汇编或者C)( startup_device.s) - startup_MKL25Z4.s for Keil
─ 微控制器专用的中断处理程序列表(与头文件一致)

你可以对比的看.scf 和.map文件，.map文件就是依据.scf文件来进行加载域和执行域的确定的。

我们可以看到VECTOR_ROM和ER_m_text的两个加载域和执行域是一致的。

这个图是我网上找的，具体地址界限并不和上面的程序一致。

只看该作者 · 2017-2-16 12:34

下面我把具体的启动流程列出来:

复位状态后，CM4的第一件事就是读取下列两个 32位整数的值：
（1）从地址0x0000,0000处取出 MSP 的初始值。
（2）从地址0x0000,0004处取出 PC的初始值——这个值是复位向量，LSB 必须是1 。然后从这个值所对应的地址处取指。

注意，这与传统的ARM 架构不同——其实也和绝大多数的其它单片机不同。传统的RM 架构总是从 0 地址开始执行第一条指令。它们的 0 地址处总是一条跳转指令。在 CM3中，0 地址处提供 MSP 的初始值，然后就是向量表（向量表在以后还可以被移至其它位置）。

CM3上电后的向量表
在复位函数里做一些系统的初始化: MSP赋值，SystemInit
arm的启动代码一般是用汇编写的，在堆栈建立以后才可以运行C代码，因为C函数调用需要把参数，函数返回地址入栈，堆栈没有建立是不能运行C代码的。
这里的SystemInit虽然在.c文件里，但内部代码全是对寄存器的操作，本身也没有参数和返回值，所有编译出来全是代码段，没有变量什么的。所以不会因为堆栈还没有建立就不能执行。
然后调用系统函数__main(); (IAR跳转到__iar_program_start）
_main 直接跳转到 __scatterload，__scatterload 执行代码和数据复制以及 ZI 数据的清零。根据分散加载文件，拷贝RW数据到RAM,在RAM空间里建立ZI的数据空间，建立运行时的映像存储器映射.
然后跳转到 __rt_entry（运行时的入口）则负责初始化 C 库。还设置应用程序的栈和堆，初始化库函数及其静态数据。
这时应用程序的堆栈建立了，跳转到main()函数，运行用户代码。

上面startup中的|Image$$ARM_LIB_STACK$$ZI$$Limit| 什么意思？？？

__Vectors 第一个DCD就是 |Image$$ARM_LIB_STACK$$ZI$$Limit|
这是什么意思呢？这时候可以求助KEIL的Help工具。

在Linker User Guide的7.1.4中讲解了如何在分散加载文件scatter中指定栈和堆。

当你在分散加载文件中定义了两个自定义的执行域ARM_LIB_HEAP和ARM_LIB_STACK，这会引起ARM的library去用 |Image$$ARM_LIB_STACK$$ZI$$Limit|的值来执行__user_setup_stackheap()函数。

|Image$$ARM_LIB_STACK$$ZI$$Limit|
的意思是Address of the byte beyond the end of the ZI output section in the execution region.
在执行域的ZI域后面初始化栈。

只看该作者 · 2017-2-16 12:45

make，学习了