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簡述ARM的啟動過程

作者: 時間:2011-12-09 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

基于的芯片多數(shù)為復雜的片上系統(tǒng),這種復雜系統(tǒng)里的多數(shù)硬件模塊都是可配置的,需要由軟件來設(shè)置其需要的工作狀態(tài)。因此在用戶的應用程序之前,需要由專門的一段代碼來完成對系統(tǒng)的初始化。由于這類代碼直接面對處理器內(nèi)核和硬件控制器進行編程,一般都是用匯編語言。一般通用的內(nèi)容包括:

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/172352.htm

中斷向量表

初始化存儲器系統(tǒng)

初始化堆棧

初始化有特殊要求的斷口,設(shè)備

初始化用戶程序執(zhí)行環(huán)境

改變處理器模式

呼叫主應用程序

中斷向量表

要求中斷向量表必須放置在從0地址開始,連續(xù)8X4字節(jié)的空間內(nèi)。

每當一個中斷發(fā)生以后,處理器便強制把PC指針置為向量表中對應中斷類型的地址值。因為每個中斷只占據(jù)向量表中1個字的存儲空間,只能放置一條ARM指令,使程序跳轉(zhuǎn)到存儲器的其他地方,再執(zhí)行中斷處理。

中斷向量表的程序?qū)崿F(xiàn)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

其中關(guān)鍵字ENTRY是指定編譯器保留這段代碼,因為編譯器可能會認為這是一段亢余代碼而加以優(yōu)化。鏈接的時候要確保這段代碼被鏈接在0地址處,并且作為整個程序的入口。

初始化存儲器系統(tǒng)

存儲器類型和時序配置

通常Flash和SRAM同屬于靜態(tài)存儲器類型,可以合用同一個存儲器端口;而DRAM因為有動態(tài)刷新和地址線復用等特性,通常配有專用的存儲器端口。

存儲器端口的接口時序優(yōu)化是非常重要的,這會影響到整個系統(tǒng)的性能。因為一般系統(tǒng)運行的速度瓶頸都存在于存儲器訪問,所以存儲器訪問時序應盡可能的快;而同時又要考慮到由此帶來的穩(wěn)定性問題。

存儲器地址分布

一種典型的情況是ROM的地址重映射。

初始化堆棧

因為ARM有7種執(zhí)行狀態(tài),每一種狀態(tài)的堆棧指針寄存器(SP)都是獨立的。因此,對程序中需要用到的每一種模式都要給SP定義一個堆棧地址。方法是改變狀態(tài)寄存器內(nèi)的狀態(tài)位,使處理器切換到不同的狀態(tài),讓后給SP賦值。注意:不要切換到User模式進行User模式的堆棧設(shè)置,因為進入User模式后就不能再操作CPSR回到別的模式了,可能會對接下去的程序執(zhí)行造成影響。

這是一段堆棧初始化的代碼示例,其中只定義了三種模式的SP指針:

MRS  R0,CPSR

BIC  R0,R0,#MODEMASK 安全起見,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,設(shè)備

初始化應用程序執(zhí)行環(huán)境 。一個ARM映像文件由RO,RW和ZI三個段組成,其中RO為代碼段,RW是已初始化的全局變量,ZI是未初始化的全局變量。 映像一開始總是存儲在ROM/Flash里面的,其RO部分即可以在ROM/Flash里面執(zhí)行,也可以轉(zhuǎn)移到速度更快的RAM中執(zhí)行;而RW和ZI這兩部分是必須轉(zhuǎn)移到可寫的RAM里去。所謂應用程序執(zhí)行環(huán)境的初始化,就是完成必要的從ROM到RAM的數(shù)據(jù)傳輸和內(nèi)容清零。

下面是在ADS下,一種常用存儲器模型的直接實現(xiàn):

編譯器使用下列符號來記錄各段的起始和結(jié)束地址:

|Image$$RO$$Base| :RO段起始地址

|Image$$RO$$Limit| :RO段結(jié)束地址加1

|Image$$RW$$Base| :RW段起始地址

|Image$$RW$$Limit| :ZI段結(jié)束地址加1

|Image$$ZI$$Base| :ZI段起始地址

|Image$$ZI$$Limit| :ZI段結(jié)束地址加1

這些標號的值是根據(jù)鏈接器中設(shè)置的中ro-base和rw-base的設(shè)置來計算的。

初始化用戶執(zhí)行環(huán)境主要是把RO、RW、ZI三段拷貝到指定的位置。

LDR  r0,=|Image$$RO$$Limit| 得到RW數(shù)據(jù)源的起始地址

LDR  r1,=|Image$$RW$$Base| RW區(qū)在RAM里的執(zhí)行區(qū)起始地址

LDR  r2,=|Image$$ZI$$Base| ZI區(qū)在RAM里面的起始地址

CMP  r0,r1         比較它們是否相等

   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

直接從代碼跳轉(zhuǎn)到應用程序的主函數(shù)入口,當然主函數(shù)名字可以由用戶隨便定義。

在ARM ADS環(huán)境中,還另外提供了一套系統(tǒng)級的呼叫機制。

IMPORT __main

B   __main

__main()是編譯系統(tǒng)提供的一個函數(shù),負責完成庫函數(shù)的初始化和初始化應用程序執(zhí)行環(huán)境,最后自動跳轉(zhuǎn)到main()函數(shù)。



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