IAR下的匯編/單片機啟動代碼匯編
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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(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境
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(yīng)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)：
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 ?
0 CMP r1,r3
LDRCC r2,[r0],#4STRCC r2,[r1],#4
BCC ?
1 LDR r1,=|Image$$ZI$$Limit|
MOV r2,#0
2 CMP r3,r1
STRCC r2,[r3],#4
BCC ?
程序?qū)崿F(xiàn)了RW數(shù)據(jù)的拷貝和ZI區(qū)域的清零功能。其中引用到的4個符號是由鏈接器第一輸出的。
|Image$$RO$$Limit|：表示RO區(qū)末地址后面的地址,即RW數(shù)據(jù)源的起始地址
|Image$$RW$$Base|：RW區(qū)在RAM里的執(zhí)行區(qū)起始地址,也就是編譯器選項RW_Base指定的地址
|Image$$ZI$$Base|：ZI區(qū)在RAM里面的起始地址
|Image$$ZI$$Limit|：ZI區(qū)在RAM里面的結(jié)束地址后面的一個地址
程序先把ROM里|Image$$RO$$Limt|開始的RW初始數(shù)據(jù)拷貝到RAM里面|Image$$RW$$Base|開始的地址,當RAM這邊的目標地址到達|Image$$ZI$$Base|后就表示RW區(qū)的結(jié)束和ZI區(qū)的開始,接下去就對這片ZI區(qū)進行清零操作,直到遇到結(jié)束地址|Image$$ZI$$Limit|
改變處理器模式
因為在初始化過程中,許多操作需要在特權(quán)模式下才能進行（比如對CPSR的修改）,所以要特別注意不能過早的進入用戶模式。
內(nèi)核級的中斷使能也可以考慮在這一步進行。如果系統(tǒng)中另外存在一個專門的中斷控制器,這么做總是安全的。
呼叫主應(yīng)用程序
當所有的系統(tǒng)初始化工作完成之后,就需要把程序流程轉(zhuǎn)入主應(yīng)用程序。最簡單的一種情況是：
IMPORT main
B main
直接從啟動代碼跳轉(zhuǎn)到應(yīng)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(yīng)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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本文主要以philips公司ARM7TDMI核的LPC2119為例來分析如何編寫ARM7的啟動代碼。
1、啟動代碼
在嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā)中，應(yīng)用程序通常是在嵌入式操作系統(tǒng)的開發(fā)平臺上采用C語言編寫的。然而，在ARM系統(tǒng)上電復位后，需要設(shè)置中斷向量表、初始化各模式堆棧、設(shè)置系統(tǒng)時鐘頻率等，而這些過程都是針對ARM內(nèi)部寄存器結(jié)構(gòu)的操作，用C語言編程是很難實現(xiàn)的。因此在轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序的c／c++編寫之前，需要用ARM的匯編語言編寫啟動代碼,由啟動代碼完成系統(tǒng)初始化以及跳轉(zhuǎn)到用戶C程序。在ARM設(shè)計開發(fā)中，啟動代碼的編寫是一個極重要的過程。然而啟動代碼隨具體的目標系統(tǒng)和開發(fā)系統(tǒng)有所區(qū)別，但通常包含以下部分：
·向量表定義
·地址重映射及中斷向量表的轉(zhuǎn)移
·堆棧初始化
·設(shè)置系統(tǒng)時鐘頻率
·中斷寄存器的初始化
·進入C應(yīng)用程序
下面就結(jié)合PHILIPS的LPC2119的啟動代碼來分析與說明ARM7處理器的啟動代碼的編寫。
1.１向量表定義
ARM芯片上電或復位后，系統(tǒng)進入管理模式、ARM狀態(tài)、PC(R15)指向0x00000000地址處。中斷向量表為每一個中斷設(shè)置1個字的存儲空間，存放一條跳轉(zhuǎn)指令，通過這條指令使PC指針指向相應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口，繼而執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理程序。LPC2219的中斷向量表和其它基于ARM核的芯片中斷向量表較類似，只要注意LPC2219要使向量表所有數(shù)據(jù)32位累加和為零(0x00000000－0x0000001C的8個字的機器碼累加), 才能使用戶的程序脫機運行。
1.2 地址重映射及中斷向量表的轉(zhuǎn)移
ARM7處理器在復位后從地址0讀取第一條指令并執(zhí)行，因此系統(tǒng)上電后地址0必須是非易失的ROM/FLASH，這樣才能保證處理器有正確可用的指令。為了加快對中斷的處理以及實現(xiàn)在不同操作系統(tǒng)模式下對中斷的處理，這就需要重新映射中斷向量表、Bootblock和SRAM空間的一小部分。ARM具有非常靈活的存儲器地址分配特性。ARM處理器的地址重映射機制有兩種情況：
?、儆蓪ｉT的寄存器完成重映射(Remap),只需對相應(yīng)的Remap寄存器相應(yīng)位設(shè)置即可。
?、跊]有專門的Remap控制寄存器需要重新改寫用于控制存儲器起始地址的塊(Bank)寄存器來實現(xiàn)Remap。在LPC2119上的重映射，可以通過存儲器映射控制器來實現(xiàn)。實現(xiàn)REMAP操作的程序?qū)崿F(xiàn)如下：
MOV R8,#0x40000000； /設(shè)置新向量表起始地址/
LDR R9,=Interrupt_Vector_Table； /讀原向量表源地址/
LDMIA R9!,(R0-R7)； /復制中斷向量表及中斷處理程序的入口地址到RAM中（64字節(jié)）/
STMIA R8!,(R0-R7)
LDMIA R9!,(R0-R7)
STMIA R8!,(R0-R7)
LDR R8，=MEMMAP ； /REMMAP操作/
MOV R9，#0x02
STR R9, [R8]
1.3 堆棧初始化
啟動代碼中各模式堆?？臻g的設(shè)置是為中斷處理和程序跳轉(zhuǎn)時服務(wù)的。當系統(tǒng)響應(yīng)中斷或程序跳轉(zhuǎn)時，需要將當前處理器的狀態(tài)和部分重要參數(shù)保存在一段存儲空間中，所以對每個模式都要進行堆棧初始化工作，給每個模式的SP定義一個堆?；刂泛投褩５娜萘俊６褩５某跏蓟袃煞N方法：第一種方法是結(jié)合ADS開發(fā)套件中的分散加載文件來定義堆棧。第二種方法是最簡單也是最常用的一種就是直接進入對應(yīng)的處理器模式，為SP寄存器指定相應(yīng)的值。下面給出了用第二種方法初始化管理模式和中斷模式堆棧的程序：
MSR CPSR_c, #0xD3 ； /切換到管理模式，并初始化管理模式的堆棧/
LDR SP, Stack_Svc
MSR CPSR_c, #0xD2 ； /切換到IRQ模式，并初始化IRQ模式的堆棧/
LDR SP, Stack_Irq
…
1.4 系統(tǒng)部分時鐘初始化
時鐘是芯片各部分正常工作的基礎(chǔ)，應(yīng)該在進入main()函數(shù)前設(shè)置。部分ARM7片子內(nèi)部集成有PLL(鎖相環(huán))電路，用戶可以用低頻率的晶振通過PLL電路獲得一個較高頻率的時鐘。LPC2119內(nèi)部的PLL電路接受的輸入時鐘頻率范圍為10～25MHz，輸入頻率通過一個電流控制振蕩器（CCO）倍增到范圍10～60MHz。同時為了使高速的ARM處理器與低速的外設(shè)正常通訊和降低功耗(降低外設(shè)運行速度使功耗降低)，LPC2119又集成了一個額外的分頻器。PLL的激活是由PLLCON寄存器控制。PLL倍頻器和分頻器的值由PLLCFG寄存器控制。對PLLCON或PLLCFG寄存器的更改必須遵循嚴格的順序，否則所作更改是無法生效的（在連續(xù)的VPB周期內(nèi)向PLLFEED寄存器寫入0xAA、0x55，在此期間中斷必須是被禁止的。）
1.5 中斷初始化
ARM7的向量中斷控制器(Vectored Interrupt Controller)可以將中斷編程為3類：FIQ、向量IRQ、非向量IRQ。FIQ中斷請求的優(yōu)先級最高，其次是IRQ中斷請求，非向量IRQ的優(yōu)先級最低。VIC具有32個中斷請求輸入，但在LPC2219中只占用了17個中斷輸入。對于這17個中斷源的IRQ/FIQ選擇，由VICIntSelect寄存器控制，當對應(yīng)位設(shè)置位1時，則此中斷為FIQ中斷，否則為IRQ中斷。若再將IRQ中斷設(shè)置到向量控制寄存器(VICVectCntIn)中，則此中斷為向量IRQ中斷，否則為非向量IRQ中斷。FIQ中斷是專門用來處理那些需要及時響應(yīng)的特殊事件，盡可能地只給FIQ分配一個中斷源。
1.6 進入C應(yīng)用程序
至此，系統(tǒng)各部分的初始化基本完成，可以直接從啟動代碼轉(zhuǎn)入到應(yīng)用程序的main()函數(shù)入口。從啟動代碼轉(zhuǎn)入到應(yīng)用程序的實例代碼如下：
IMPORT main
LDR R0，=main
BX R0
2、總結(jié)
一個優(yōu)秀的啟動代碼將給應(yīng)用程序的開發(fā)提供一個良好的開發(fā)平臺。本文中較詳細的討論了啟動代碼的編寫及難點。其中在堆棧初始化過程中要特別的注意兩點：
①要盡量給堆棧分配快速和高帶寬的存儲器。
?、诒M量避免過早將處理器切換到用戶模式，一般在系統(tǒng)初始化的最后階段才切換到用戶模式(用戶模式?jīng)]有權(quán)限通過修改CPSR來進行模式切換)。
嵌入式系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，使啟動代碼的編寫成為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員應(yīng)該具備的能力。本文有助于正在從事嵌入式ARM開發(fā)的讀者理解啟動代碼的內(nèi)涵與編寫出適合自己的啟動代碼。
關(guān)鍵詞：
IAR匯編單片機啟動代
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