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ARM Bootloader的实现 ---C和ASM混合编程

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foxice|  楼主 | 2007-4-10 16:19 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
Cirrus Logic 的 clps7111~Ep9312 系列ARM core 的 CPU 内置 128 字节的boot 程序。这个 boot 程序为把操作系统下载到裸机提供了极大的方便。这样再焊接电路板之前不用把操作系统预先写入 Flash ,而且日后升级操作系统也非常方便。 这个 boot 程序的功能是: 

1. 设置串行口的参数为: 9600 , 8N1 , No FlowControl 。 
2. 然后送出一个 < 字符
3. 开始接收 2K 字节程序( Bootloader )
4. 送出一个 > 字符 
5. 跳转去执行这 2K 的程序。 

烧写操作系统的过程是 : 
1. 连接 ARM  target 的产性口和 PC 的串行口
ARM PC
RX ------------------- TX 
TX ------------------- RX 
GND ---------------- GND 

2. 从 BOOT 程序引导 ARM  target
3. 在 Windows NT4.0 的 console 中 , 设置串行口的参数 9600 8N1 

C:>mode COM2: baud=9600 data=8 parity=n stop=1 

4. 在 console 中把 bootloader 送到串行口。 /b 表示以二进制方式 

C:>copy /b bootldr.bin COM1: 

5. 在 console 中 , 根据 Bootloader 的设置来调整串行口的参数 115200 8N1 

C:>mode COM2: baud=115200 data=8 parity=n stop=1 

6. 在 console 中把 vxworks image 送到串行口。 /b 表示以二进制方式 

C:>copy /b vxworks COM1: 

7. Power off ARM target ,设置其从Flash启动。 

8. reboot ,进入 VxWorks 

这 2K 字节的程序就是我们说的 ARM Bootloader ,它的任务一般是: 

1. 必要的硬件初始化 
2. 从串行口接收VxWorks的二进制文件,并写入Flash 
3. 在这过程中,显示一些提示信息。
像 Bootloader 这样底层的程序一般认为是要用纯汇编来写的。但是用汇编写的程序可读性肯定没有用C写的程序好。汇编程序不宜维护,没办法向其它类型的 CPU 去移植。这些方面 C 的程序是没有问题的! _ 

那么Bootloader能否用纯C语言去写呢?不可能。因为有些操作特殊寄存器的指令也是特殊指令,用C是实现不了的。有些功能用C也是不能实现的。用C不能作的有:
1. 操作 CP15 寄存器的指令 
2. 中断使能 
3. 堆栈地址的设定 

所以,只要知道这几条汇编指令可以了,不必学习所有的汇编指令。是不是上手很快呀。下面来看看我们在Bootloader 中所用到的汇编部分: 
asm ("_my_start: 
mov r14, #0x70 
mcr p15, 0, r14, c1, c0, 0 /* MMU disabled, 32 Bit mode, Little endian */ 
mrs r14, cpsr 
bic r14, r14, #0x 1f /* Mask */ 
orr r14, r14, #0xc0 + 0x13 /* Diasble IRQ and FIQ, SVC32 Mode */ 
msr cpsr, r14 
ldr r13, =0xc0020000 /* Setup Stack */ 
"); 

简单吧,比看几十K的汇编程序感觉好得多吧。也许你会问:硬件的初始化怎么办?那是要操作寄存器的。我说:看看这段 C 的代码: 
*((DWORD*)(dwHardwareBase + HW1_SYSCON1)) = SYSCON1_VALUE; 

明白了吧, ARM 中把寄存器映射在内存中了,就跟读写内存没有区别。现在编写程序的问题已经全部解决了,但是否就没有问题了呢?不是。你的程序应该写成什么样呢?怎么编译生成二进制文件呢?让我们先写一个程序试一下吧: 
#define DWORD unsigned int
int main(void) 
{
register DWORD dwHardwareBase;
asm ("_my_start: 
mov r14, #0x70 
mcr p15, 0, r14, c1, c0, 0 /* MMU disabled, 32 Bit mode, Little endian */ 
mrs r14, cpsr 
bic r14, r14, #0x 1f /* Mask */ 
orr r14, r14, #0xc0 + 0x13 /* Diasble IRQ and FIQ, SVC32 Mode */ 
msr cpsr, r14 
ldr r13, =0xc0020000 /* Setup Stack */ 
"); 
dwHardwareBase = (DWORD)0x80000000; 
return 0; 
} ---作者:Gavin Li ver 

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