ARM 启动及工作模式切换

来源:互联网 发布:知乎每日精选接口 编辑:程序博客网 时间:2024/06/14 07:33

请结合前篇博文《ARM--启动代码》阅读

一、原理

S3C2410 是三星公司基于ARM920T 设计的一款处理器,在开发基于S3C2410 的系统的过程中,如何让系统快速稳定地启动是一个重要问题。嵌入式系统的资源有限,程序通常都是固化在ROM 中运行。但在实际应用中,为提高系统的实时性,加快代码的执行速度,系统启动后程序往往要被搬移到RAM 中,因为RAM 的存取速度要比ROM 快得多,这样大大提升系统的性能。启动程序要完成的任务包括:硬件初始化,系统存储系统的配置,复制二级中断向量表


二、启动程序过程
● 系统硬件初始化  ARM <wbr>启动及工作模式切换(转)完全通过b ResetHandler这条指令来完成???

                                                         并且是在管理模式下???ARM <wbr>启动及工作模式切换(转)
系统上电或复位后,程序从位于地址0x0 的Reset Exception Vector (异常向量表)处开始执行,因此需要在这里放置Bootloader 的第一条指令:b ResetHandler,跳转到标号为ResetHandler 处进行第一阶段的硬件初始化,主要内容为:关看门狗定时器,关中断,初始化PLL 和时钟,初始化存储器系统。执行完以上程序后,系统进行堆栈和存储器的初始化。系统堆栈初始化取决于用户使用了哪些中断,以及系统需要处理哪些错误类型。一般情况下,管理者堆栈必须设置,如果使用了IRQ 中断,则IRQ 堆栈也必须设置。如果系统使用了外设,则需要设置相关的寄存器,以确定其刷新频率、总线宽度等信息


● 代码段复制到RAM 中运行ARM <wbr>启动及工作模式切换(转)为提高速率)
因为嵌入式系统的代码通常都是固化在ROM或者Flash 中,上电后开始运行。由于ROM和Flash 的读取速度相对较慢,这样无疑会降低代码的执行速度和系统的运行效率。为此,需要把系统的代码复制到RAM 中运行。使用SDT 链接器ARMLink 产生的定位信息,把RO 的有效代码和数据段到RAM 中。ARMLink 将编译后的程序链接成ELF 文件。映像文件内部共有三种输出段:RO 段、RW 段和ZI 段。这三种输出段分别包含了只读代码及包含在代码段中的少量数据、可读写的数据、初始化为0 的数据,ARMLink 同时还产生了这三种输出段的起始和终止定位信息: Image$$RO$$Base 、Image$$RO$$Limit 、image$$RW$$Base、Image$$Limit、Image$$Linit 和Image$$ZI$$Limit。
可以在程序中使用这些定位信息。将ROM 中的代码和数据搬移到RAM中。
● 建立二级中断向量表
在ARM 系统中,中断向量表位于0x000000000 开始的地址处,意味着无论运行什么样的上层软件,一旦发生中断程序就得到Flash 存储器中的中断向量表里去降低系统的运行效率。因此在RAM 中建立自己的二级中断向量表(就是重映射么??),当中断发生后,程序直接从RAM 中取中断向量进入中断子程序。尤其是在中断频繁发生的系统里,这种方法可以大大提高系统的运行效率。
● MMU 的应用     没有看懂!!!初始化MMU(内存管理单元)????
MMU 是存储器管理单元的缩写,是用来管理虚拟内存系统的器件。MMU 通常是CPU的一部分,本身有少量存储空间存放从虚拟地址到物理地址的匹配表,此表称作TLB(转换旁置缓冲区)。所有数据请求都送往MMU,由MMU 决定数据是在RAM 内还是在大容量外部存储器设备内。如果数据不在存储空间内,MMU 将产生页面错误中断。MMU 存储器系统的结构允许对存储器系统的精细控制,大部分的控制细节由存在存储器中的转换表提供。
这些表的入口定义了从1KB~1MB 的各种存储器区域的属性。MMU 完成的两个主要功能是:将虚地址转换成物理地址,控制存储器存取允许。MMU 关掉时,虚地址直接输出到物理地址总线。

SDRAM 地址分配

ARM <wbr>启动及工作模式切换(转)


三、启动代码完成的主要功能

ARM <wbr>启动及工作模式切换(转)ARM <wbr>启动及工作模式切换(转)ARM <wbr>启动及工作模式切换(转)ARM <wbr>启动及工作模式切换(转)ARM <wbr>启动及工作模式切换(转)ARM <wbr>启动及工作模式切换(转)什么是异常中断的入口向量???什么是中断向量表???
中断向量表是什么时候创建的???很重要的疑惑

  RESET
          B       SYSINIT                        ; Reset  复位
          B       UDFHANDLER            ; UNDEFINED       未定义指令
          B       SWIHANDLER             ; SWI            软中断
          B       PABTHANDLER          ; PREFETCH ABORT   预取指中止
          B       DABTHANDLER          ; DATA ABORT       取数中止

这些不就是中断向量表么?这些不是在flash的0x00000处么?还需要程序去生成么?那么如何生成的???是bootloader生成的还是启动代码生成的???启动代码的概念和bootloader的概念清楚么???分界点是什么???ARM <wbr>启动及工作模式切换(转)ARM <wbr>启动及工作模式切换(转)ARM <wbr>启动及工作模式切换(转)ARM <wbr>启动及工作模式切换(转)ARM <wbr>启动及工作模式切换(转)ARM <wbr>启动及工作模式切换(转)


1) 建立异常中断的入口向量
2) 建立中断向量表 

3) 为ARM 每种运行模式设置堆栈
4) 初始化ARM 的MPLL 时钟
5) 初始化MMU(内存管理单元)
6) 初始化存储器控制器
7) 关闭看门狗、关闭中断
8) 判断IRQ 中断的中断入口
9) 将RW 段的内容从flash 拷贝到SDRAM,初始化ZI 段为0
10) 跳转到应用程序(C 代码)


四、S3C2410 初始化说明
1 创建中断向量表

中断向量表创建到SDRAM 高位地址上,主要是因为SDRAM 的地址位置需要放置执行的映象程序,而且在SDRAM 中查找向量表速度会快很多。中断向量表放置时需要字对齐。
       ALIGN ;通过添加补丁字节使当前位置满足一定的对齐方式
                   ;可读写的数据段
       AREA RamData, DATA, READWRITE
;^=MAP:定义一个结构化的内存表(storage map)的首地址,地址为0x33ff8000
       ^ _ISR_STARTADDRESS ;0x33ff8000
HandleReset # 4 ;#--Field:定义一个结构化内存表中的数据域,该域为4 个字节

HandleUndef # 4
HandleSWI # 4
HandlePabort # 4
HandleDabort # 4
HandleReserved # 4
HandleIRQ # 4
HandleFIQ # 4
;Don't use the label 'IntVectorTable',
;The value of IntVectorTable is different with the address you think it may be.
;IntVectorTable'
HandleEINT0 # 4
HandleEINT1 # 4
HandleEINT2 # 4
HandleEINT3 # 4
HandleEINT4_7 # 4
HandleEINT8_23 # 4
HandleRSV6 # 4
HandleBATFLT # 4
HandleTICK # 4
HandleWDT # 4
HandleTIMER0 # 4
HandleTIMER1 # 4
HandleTIMER2 # 4
HandleTIMER3 # 4
HandleTIMER4 # 4
HandleUART2 # 4
HandleLCD # 4
HandleDMA0 # 4
HandleDMA1 # 4
HandleDMA2 # 4
HandleDMA3 # 4
HandleMMC # 4
HandleSPI0 # 4
HandleUART1 # 4
HandleRSV24 # 4
HandleUSBD # 4
HandleUSBH # 4
HandleIIC # 4
HandleUART0 # 4
HandleSPI1 # 4
HandleRTC # 4
HandleADC # 4
2 创建异常中断的入口函数   (这些指令不是需要让在以0x0000开始的flash上么???)
b ResetHandler
b HandlerUndef ;handler for Undefined mode
b HandlerSWI ;handler for SWI interrupt
b HandlerPabort ;handler for PAbort
b HandlerDabort ;handler for DAbort
b . ;reserved
b HandlerIRQ ;handler for IRQ interrupt
b HandlerFIQ ;handler for FIQ interrupt
异常向量的入口函数是由8 个跳转指令组成的,这8 个跳转指令需要按照顺序放置到固定的地址上,地址是0x00~0x1c,这8 个跳转指令是ARM 汇编指令,所以条指令占4 个字节的位置。


3 关闭看门狗、关闭中断
ldr r0,=WTCON ;watch dog disable
ldr r1,=0x0
str r1,[r0]


ldr r0,=INTMSK
ldr r1,=0xffffffff ;all interrupt disable
str r1,[r0]


ldr r0,=INTSUBMSK
ldr r1,=0x3ff ;all sub interrupt disable
str r1,[r0]


4 设置ARM 的主始终频率
;To reduce PLL lock time, adjust the LOCKTIME register.
ldr r0,=LOCKTIME
ldr r1,=0xffffff
str r1,[r0]


;Configure MPLL
ldr r0,=MPLLCON
ldr r1,=((M_MDIV<<12)+(M_PDIV<<4)+M_SDIV) ;Fin=12MHz,Fout=50MHz
str r1,[r0]


5 设置存储器控制器
       ;Set memory control registers
        adr r0, SMRDATA
      ldr r1,=BWSCON ;BWSCON Address
      add r2, r0, #52 ;End address of SMRDATA 一共13 个寄存器
0
      ldr r3, [r0], #4
      str r3, [r1], #4
      cmp r2, r0
      bne �


LTORG ;声明一个数据缓冲池的开始
SMRDATA DATA
DCD 0x2211D110 ; BWSCON
DCD 0x0700 ; BANKCON0
DCD 0x7FFC ; BANKCON1
DCD 0x0700 ; BANKCON2
DCD 0x0700 ; BANKCON3
DCD 0x0700 ;BANKCON4
DCD 0x0700 ;BANKCON5
DCD 0x18005 ;BANKCON6
DCD 0x18005 ; BANKCON7
DCD 0x008E0459 ;REFRESH
DCD 0x32 ;BANKSIZE=0x32
DCD 0x30 ;MRSR6 CL=3clk
DCD 0x30 ;MRSR7
以上是对S3C2410A 的存储器进行初始化,存储器的初始化是和具体的硬件平台相关的,具体的内容见S3C2410A 的使用手册。
6 堆栈初始化及ARM 工作模式转换
UserStack EQU (_STACK_BASEADDRESS-0x3800) ;0x33ff4800 ~
SVCStack EQU (_STACK_BASEADDRESS-0x2800) ;0x33ff5800 ~
UndefStack EQU (_STACK_BASEADDRESS-0x2400) ;0x33ff5c00 ~
AbortStack EQU (_STACK_BASEADDRESS-0x2000) ;0x33ff6000 ~
IRQStack EQU (_STACK_BASEADDRESS-0x1000) ;0x33ff7000 ~
FIQStack EQU (_STACK_BASEADDRESS-0x0) ;0x33ff8000 ~ InitStacks


;UndefMode 堆栈
mrs r0,cpsr
bic r0,r0,#MODEMASK
orr r1,r0,#UNDEFMODE|NOINT
msr cpsr_cxsf,r1 ;UndefMode
ldr sp,=UndefStack


;AbortMode 堆栈
orr r1,r0,#ABORTMODE|NOINT
msr cpsr_cxsf,r1 ;AbortMode
ldr sp,=AbortStack


;IRQMode 堆栈
orr r1,r0,#IRQMODE|NOINT
msr cpsr_cxsf,r1 ;IRQMode
ldr sp,=IRQStack


;FIQMode 堆栈
orr r1,r0,#FIQMODE|NOINT
msr cpsr_cxsf,r1 ;FIQMode
ldr sp,=FIQStack


;SVCMode 堆栈
bic r0,r0,#MODEMASK|NOINT
orr r1,r0,#SVCMODE
msr cpsr_cxsf,r1 ;SVCMode
ldr sp,=SVCStack
mov pc,lr
7 将RW 内容从flash 中copy 到SDRAM 中,并将ZI 内容初始化为0
      adr r0, ResetEntry
      ldr r2, BaseOfROM
      cmp r0, r2
      ldreq r0, TopOfROM
      beq InitRam
      ldr r3, TopOfROM
;将RO 区域的代码copy 到RW 域中并且将ZI 区域初始化为0。
0
      ldmia r0!, {r4-r7}
      stmia r2!, {r4-r7}
      cmp r2, r3
      bcc �
      sub r2, r2, r3
      sub r0, r0, r2
InitRam
      ldr r2, BaseOfBSS
      ldr r3, BaseOfZero
0
      cmp r2, r3 ;copy 初始化代码
      ldrcc r1, [r0], #4
       strcc r1, [r2], #4
      bcc �
      mov r0, #0 ;初始化ZI 区域为0
      ldr r3, EndOfBSS
1
      cmp r2, r3
8 创建查找IRQ 中断源程序
     ldr r0,=HandleIRQ ;This routine is needed
    ldr r1,=IsrIRQ ;if there isn't 'subs pc,lr,#4' at 0x18, 0x1c'
     str r1,[r0]
IsrIRQ
      sub sp,sp,#4
      stmfd sp!,{r8-r9}
      ldr r9,=INTOFFSET
      ldr r9,[r9]
      ldr r8,=HandleEINT0
      add r8,r8,r9,lsl #2
      ldr r8,[r8]
      str r8,[sp,#8]
      ldmfd sp!,{r8-r9,pc}

摘自http://hi.baidu.com/operationsystem/blog/item/00bd6c3f905f3d3b71cf6c6d.html

http://blog.sina.com.cn/s/blog_62714d6a0100mmkq.html

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