基于S3C4510B的一个简单BSP的开发报告

2007-12-24 13:29:14

基于S3C4510B的一个简单BSP的开发报告

系统环境

（一） 硬件环境

CPU：S3C4510B

SDRAM:W981216DH 16M

FLASH:MX29LV160AB 2M

（二） 软件环境

tornado2.01 for arm（AKA的FTP上有tornado2.2需要的可以自己去下载：））

（三） 调试环境

TRACE32`

TRACE32

（一）利用TRACE32调试vxWorks

S3C4510B在系统上电时，CPU寄存器的基地址为0X3FF0000，利用TRACE32直接对CPU进行初始化，分配内存布局，初始化SDRAM，然后再加载vxWorks.st进行系统调试。

脚本如下：

; t32initial script for s3c4510b

; initial s4510b sdram and flash

d.s 0x03ff0000 %l 0x87ffffa0

d.s 0x03ff3010 %l 0x00003001

d.s 0x03ff3014 %l 0x12040060

d.s 0x03ff3018 %l 0x60

d.s 0x03ff301c %l 0x60

d.s 0x03ff3020 %l 0x60

d.s 0x03ff3024 %l 0x60

d.s 0x03ff3028 %l 0x60

d.s 0x03ff302c %l 0x10000398

d.s 0x03ff3030 %l 0x00

d.s 0x03ff3034 %l 0x00

d.s 0x03ff3038 %l 0x00

d.s 0x03ff303c %l 0xce2983fd

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

; s3c4510b board - load coff file TRACE32 script file

B::

sYmbol.RESet

; load coff file

d.load.coff e:/s4510b_bsp/vxWorks.st /spath /lpath

r.s pc 0x1000

; load symbol path

y.spath + e:/s3c4510b_bsp/

y.spath + d:/tor_arm/target/src/netwrs

y.spath + d:/tor_arm/target/src/netinet

ENDDO

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

1：初始化CPU

d.s 0x03ff0000 %l 0x87ffffa0 二进制为1000，0111，1111，1111，1111，1111，1010，0000

[05:04] = 10b 为8-Kbyte SRAM 0-Kbyte Cache

[15:06] = 1111111110b = 0x3FE SRAM的起始地址为0x3FE0000

[25:16] = 1111111111b = 0x3FF CPU寄存器基地址为0x3FF0000

[31] = 1b SDRAM

2：初始化内存布局

d.s 0x03ff3010 %l 0x00003001二进制为 0000，0000，0000，0000，0011，0000，0000，0001

[01:00] = 01b FLASH bank0数据总线为BYTE(8-BIT)

[13:12] = 11b SDRAM bank0 数据总线为 DWORD(32-BIT)

其他全部disable

d.s 0x03ff3014 %l 0x12040060二进制为 0001，0010，0000，0100，0000，0000，0110，0000

[01:00] = 00b NormalROM

[03:02] = 00b 5 cycles (Page address access time (tPA))

[06:04] = 110b 7 cycle (Programmable access cycle (tACC))

[19:10] = 0100000000b = 0x100 FLASH bank0基地址为0x1000000

[29:20] = 0100100000b = 0x120 FLASH bank0 结束地址为 0x1200000-1

d.s 0x03ff302c %l 0x10000398 二进制为 0001，0000，0000，0000，0000，0011，1001，1000

[00:00] = 00b Normal SDRAM

[02:01] = 00b 1 cycle ( CAS strobe time (tCS) )

[03:03] = 01b 2 cycles（CAS pre-charge time (tCP)）

[07:07] = 01b 2 cycles (RAS to CAS delay (tRC or tRCD))

[09:08] = 11b 4 cycles (RAS pre-charge time (tRP))

[19:10] = 0000000000b = 0x00 SDRAM bank0 基地址为 0x000000

[29:20] = 0100000000b = 0x100 SDRAM bank0 结束地址为 0x1000000-1

[31:30] = 00b 8bits (Number of column address bits in DRAM bank0)

d.s 0x03ff303c %l 0xce2983fd 二进制为 1100，1110，0010，1001，1000，0011，1111，1101

[09:00] = 1111111101b = 0x3FD External I/O bank0 的基地址为 0x3FD0000

其他各位意义请对照datasheet

内存初始化完毕后系统内存布局为：

00－16M 为 SDRAM

16－18M 为 FLASH

0x3FD0000开始64K为External I/O

0x3FE0000 开始8K为SRAM

0x3FF0000 开始64K 为CPU寄存器

3：加载vxWorks.st

d.load.coff e:/s4510b_bsp/vxWorks.st /spath /lpath 将vxWorks.st 加载到SDRAM中去

r.s pc 0x1000 设置pc指针到RAM_LOW_ADRS（0x1000）

这时就可以使用TRACE32设置断点进行调试了。

（二）利用TRACE32烧写bootrom

1：FLASH的擦除

; s3c4510b - flash erase TRACE32 script file

; flash type : AM29F100

; Erase flash by TRACE32

flash.reset

flash.create 0x1000000--0x10fffff AM29F100 WORD

flash.erase 0x1000000--0x1001fff

flash.erase 0x1002000--0x1003fff

flash.erase 0x1004000--0x1005fff

flash.erase 0x1006000--0x1007fff

flash.erase 0x1008000--0x1009fff

flash.erase 0x100a000--0x100bfff

flash.erase 0x100c000--0x100dfff

flash.erase 0x100e000--0x100ffff

…………………………………….

ENDDO

2：bootrom的烧写

;s3c4510b flash write TRACE32 script file

; flash type : AM29F100

; Write flash by TRACE32

B::

flash.reset

flash.create 0x1000000--0x10fffff AM29F100 word

flash.program all

; download *.bin file

d.load.binary E:/s4510b_bsp/bootrom.bin 0x1000000

flash.program off

ENDDO

BSP的开发流程

（一） vxWorks的执行流程

在系统开发期，我们通常利用调试工具将编译好的带调试符号的vxWorks下载到SDRAM中进行调试，所有功能调试结束后才编译生成bootrom.bin将其烧写的FLASH中。所以vxWorks有从ROM中启动和SDRAM中启动之分。

1：从SDRAM中启动vxWorks

利用TRACE32将vxWorks.st下载到SDRAM中，这时根据TRACE32脚本设置，pc指针指向0x1000，这是sysInit ()的入口点。VxWorks在正常重启下调用该函数，在sysALib.s中定义，它禁止缓存器，初始化系统中断表、系统故障表，清除所有等待的中断，调用usrInit（bootType）。

UsrInit（）是vxWorks下首先运行的C程序，它需要完成创建初始任务usrRoot（）所需要的工作。它首先调用bzero (edata, end - edata);清除系统bss段，保存启动类型，调用intVecBaseSet ((FUNCPTR *) VEC_BASE_ADRS); 设置中断向量表，调用excVecInit ();设置异常向量，调用sysHwInit ();初始化系统硬件，调用usrKernelInit ();配置Wind内核，最后调用kernelInit ()开始系统根任务usrRoot；

UsrRoot是运行在多任务环境下的第一个任务，它完成最后的初始化，并且启动其他任务。UsrRoot（）按照configAll.h和config.h中的配置来初始化I/O系统，安装驱动程序，创建设备，设置网络等等。

在开发过程中，我们可以利用TRACE32对每一步执行进行跟踪，观察程序的执行行为，检查相关寄存器的内容；也可以写一些测试函数，对完成的相关的功能进行简单的测试，例如当我们完成了串口在轮询模式下工作的驱动程序后，我们可以写一个echo程序对串口的输入输出进行简单的检查。

2：从ROM中启动vxWorks

当我们利用TRACE32调试好一个BSP以后，这时就需要修改rominit.s这个文件了，这个文件中的romInit（）是冷启动时的入口点，它将启动类型入栈，禁止中断，初始化CPU，配置SDRAM、FLASH，并转移到bootinti.c中的romStart（），它将（文本段和）数据段复制到SDRAM中的RAM_HIGH_ADRS处，并最终调用usrInit（bootType）。

在开发过程中，我们需要利用烧录工具或者调试工具将编译生成的bootrom.bin下载到FLASH之中，当系统上电时，CPU将FLASH镜像到地址0x00000000处，并开始执行，当romInit（）执行完必要的操作后，它将跳转到FLASH的真实地址0x01000000处，并执行SDRAM、FLASH的初始化，这时再将SDRAM映射到0x00000000至0x00ffffff处（0－16M），将FLASH映射到0x01000000至0x011fffff（16－18M）处完成其他的执行。

（二） CPU的体系结构

S3C4510B是使用ARM7TDMI核的CPU，因此需要对ARM7TDMI有一定的了解，需要注意的是32位精简指令集的CPU对数据的操作是按一个字长（4-BYTE）进行的，所以我们在gcc的编译开关中需要用—pack-struct来消除结构体间的空白，在强制类型转换时也需要特别的注意，因为一旦一个奇数地址被解释成一个short（16-bit）或int（32-bit）类型地址时将产生异常。

（三） 利用调试工具辅助开发

在开发BSP时，有得心应手的调试工具将事半功倍。在这个项目中，我使用了TRACE32，它界面简洁，十分容易上手。

在开发初期，我们需要编写脚本文件来对CPU、SDRAM、FLASH进行初始化，为了检验初始化结果是否正确，我们可以通过对SDRAM中的地址进行读写，看看结果与我们期望的是否一致。经过了这一步，再将vxWorks.st下载到SDRAM中，通过单步运行检查代码执行是否正常，定位出错误的代码位置，反复修改直到系统正常运行为止。

硬件初始化

（一） VxWorks的行为

vxWorks在usrInit（）中调用sysHwInit（），它设置所有设备进入安静状态，屏蔽所有可屏蔽的中断。sysHwInit调用sysSerialHwInit();来初始化串口设备，并且在uartDevInit（）中配置串口相关寄存器，设置波特率，置串口工作模式为轮询模式。

在usrRoot（）中调用sysClkConnect（），sysClkConnect立即调用sysHwInit2（）来完成sysHwInit（）中不能完成的工作，（因为在调用sysHwInit（）时还没有初始化系统内存池，所以不能调用malloc相关的函数，例如intConnect（））它调用intLibInit（）初始化中断库，调用irqDevIcnit（）初始化中断控制器，然后用intConnect（）挂接时钟中断，调用sysSerialHwInit2（）将串口设置成中断工作模式。

（二） SC34510B的中断描述

SC34510B拥有21个中断源，如下表所示：

在这个例子中我用到了[4]、[5]、[10]这三个中断源，分别为串口0发送中断、串口0接收中断、定时器0中断。在初始化中断控制器时我们需要设置INTMOD寄存器，将中断源配置在我们需要的工作模式下，这里我将他们配置成普通中断模式（IRQ），即将[20:00]位清零。INTMOD寄存器如下图所示：

INTPND中断未决寄存器，它包含每个中断源的未决中断，需要在中断服务程序中通过对相应的位置一来清除该未决的中断。寄存器如下图所示：

INTMSK中断掩码寄存器，它包含每个中断源的中断掩码，当相应的位被置一时，该中断将被屏蔽。寄存器如下图所示：

在这个例子中，我没有改变系统中各个中断源的优先级顺序，即从0开始到第21，0的优先级最高，依次递减。

（三） 中断驱动程序

在irqDevIcnit（）中初始化中断控制器，它初始化中断驱动程序结构，初始化中断控制器寄存器。

在irqcLvlVecChk（）中检查并返回当前优先级最高的未决中断。在这期间它设置当前中断优先级为这个未决中断的优先级，来确保在中断服务期间只允许优先级比它高的中断产生。

在irqcLvlVecAck（）中重新设置当前中断为前一个中断级别。

在irqcLvlChg（）中设置新的当前中断级别，所用优先级比当前中断低的（包括当前中断）将被屏蔽掉，所有比当前中断优先级高的且被允许中断的将被打开。

在irqcLvlEnable（）允许指定中断产生。

在irqcLvlDisable（）屏蔽一个指定中断。

（四） 串口中断

在uartDevInit（）中初始化串口控制器，设置波特率，初始化串口驱动程序。在期间需要配置的寄存器如下：

ULCON0寄存器，其值设为0x03，8-bit数据位，无停止位，无奇偶位。

UCON0寄存器，其值设为0x00，设置接收和发送中断无效。

UBRDIV0寄存器，设置波特率除数因子，这里我设置的波特率为38400根据公式可以计算出该寄存器的值应该为0x270。公式为(fMCLK_MHz/(32*(_rate)) - 1)这里CPU的频率为50MHZ，_rate为38400，所以CNT0的值为0x27，采用除一的方式，所以CNT1为0000b，所以该寄存器的结果为0x270。

uartPollInput（）串口在轮询模式下输入处理程序。

UartPollOutput（）串口在轮询模式下输出处理程序。

UartTxStartup（）串口启动一个中断输出。

UartIntRX（）输人中断服务程序，注意要清除输入中断相应的中断未决位。

UartIntTX（）输出中断服务程序，注意要清除输出中断相应的中断未决位。

在以上几个函数中需要用到一下几个寄存器USTAT0、URXBUF0、UTXBUF0，大家自己查资料吧：）。

（五） 时钟中断

sysClkInt（）为时钟中断的服务程序，在中断驱动程序初始化之后调用intConnect（）注册的。

SysClkEnable（）启动一个定时器，它计算每次时钟中断发生的时间间隔，并根据公式（(fMCLK_MHz)/(sysClkTicksPerSecond)-1）算出TDATA0的值。设置TMOD为0x03，开启timer0，打开时钟中断。

SysClkDisable（）停止一个定时器。它设置TMOD为0x00，关闭时钟中断。相关寄存器如下：

sysClkRateSet（）设置每秒钟tick数，并通过连续调用SysClkDisable（），SysClkEnable（）来更新设置。

SysClkRateGet（）获取每秒钟tick数。

RomInit.s文件分析

当我们利用TRACE32开发调试完一个在RAM中运行的vxWorks后，需要修改romInit.s和bootInti.c，编译连接生成bootrom.bin，然后利用工具烧录到FLASH之中。以下是我针对S3C4510B这款CPU修改的romInit.s文件，代码及注释如下：

/* romInit.s - ARM PID ROM initialization module */

/* Copyright 1996-1999 Wind River Systems, Inc. */

.data

.globl _copyright_wind_river

.long _copyright_wind_river

/*

modification history

--------------------

;*****************************************************************************/

#define _ASMLANGUAGE

#include "vxWorks.h"

#include "arch/arm/arm.h"

#include "regs.h"

#include "sysLib.h"

#include "config.h"

#include "s4510b.h"

/* internals */

.globl _romInit /* start of system code */

.globl _sdata /* start of data */

/* externals */

.extern _romStart /* system initialization routine */

_sdata:

.asciz "start of data"

.balign 4

.text

.balign 4

/*******************************************************************************

*

* romInit - entry point for VxWorks in ROM

*

* romInit

* (

* int startType /@ only used by 2nd entry point @/

* )

* INTERNAL

* sysToMonitor examines the ROM for the first instruction and the string

* "Copy" in the third word so if this changes, sysToMonitor must be updated.

*/

_romInit:

romInit:

cold:

mov r0, #BOOT_COLD /* fall through to warm boot entry */

warm:

b start

/* copyright notice appears at beginning of ROM (in TEXT segment) */

.ascii "Copyright 2000-2001 STM / Cap Gemini."

.balign 4

start:

nop

nop

nop

nop

/*Part 1*/

/****************************************************************/

/*disable interrupts in CPU and switch to SVC32 mode*/

mrs r0, cpsr

bic r0, r0, #MASK_MODE

orr r0, r0, #MODE_SVC32

orr r0, r0, #I_BIT

orr r0, r0, #F_BIT

msr cpsr, r0

ldr r2, =ARM7_INTMASK /*R2-

mvn r1, #0 /*&FFFFFFFF*/

str r1, [r2] /*disable all interrupt soucres*/

ldr r2, =ARM7_INTPEND /*R2-

mvn r1, #0 /*&FFFFFFFF*/

str r1, [r2] /*clear all interrupt flags.*/

/*Part 2*/

/*****************************************************************/

ldr r0, =ARM7_SYSCFG

ldr r1, =0x87ffffA0 /*config SYSCFG*/

str r1, [r0] /*Cache & WB disabled*/

/*part 3*/

/****************************************************************/

/*jump to flash addr exec @16M*/

ldr lr, L$_HiPosn /* load lr with the ROM address where */

/* to jump after remap (this is an */

/* address after 0x20000000) */

mov pc, lr /* jump to address stored in lr */

/*Part 4*/

/****************************************************************/

/*Initalize the memory as followa:*/

/* FLASH @ 16 ~ 18 M*/

/* SDRAM @ 0 ~ 16M*/

HiPosn:

ldr r1, =rEXTDBWTH /*EXTDBWTH */

ldr r2, =rROMCON0 /*ROMCON0 @ 16M ~ 18M */

ldr r3, =rROMCON1 /*ROMCON1 @ DISABLED */

ldr r4, =rROMCON2 /*ROMCON1 @ DISABLED */

ldr r5, =rROMCON3 /*ROMCON1 @ DISABLED */

ldr r6, =rROMCON4 /*ROMCON1 @ DISABLED */

ldr r7, =rROMCON5 /*ROMCON1 @ DISABLED */

ldr r8, =rSDRAMCON0 /*SDRAMCON0 @ 0M ~ 16M */

ldr r9, =rSDRAMCON1 /*SDRAMCON1 @ DISABLED*/

ldr r10,=rSDRAMCON2 /*SDRAMCON2 @ DISABLED*/

ldr r11,=rSDRAMCON3 /*SDRAMCON3 @ DISABLED*/

ldr r12,=rSREFEXTCON

ldr r0, =ARM7_EXTDBWTH

stmia r0, {r1-r12}

/*---------------------------------------------------------------*/

/*

* Initialize the stack pointer to just before where the

* uncompress code, copied from ROM to RAM, will run.

*/

/*---------------------------------------------------------------*/

ldr sp, L$_STACK_ADDR

mov fp, #0 /* zero frame pointer */

/*----------------------------------------------------------------*/

/* jump to C entry point in ROM: routine - entry point + ROM base */

/*----------------------------------------------------------------*/

ldr pc, L$_rStrtInRom /* use ARM mode (no Thumb) */

/******************************************************************************/

/*

* PC-relative-addressable pointers - LDR Rn,=sym is broken

* note "_" after "$" to stop preprocessor preforming substitution

*/

.balign 4

L$_HiPosn:

.long ROM_TEXT_ADRS + HiPosn - _romInit

L$_rStrtInRom:

.long ROM_TEXT_ADRS + _romStart - _romInit

L$_STACK_ADDR:

.long STACK_ADRS

注意：上电以后FLASH将被镜像到0x00000000处，并开始执行。

这里ROM_TEXT_ADRS的值为0x01000000，当对CPU进行完必要的初始化以后它将跳转到FLASH的真实地址处进行执行，它继续完成对SDRAM的初始化，内存布局的分配等等，详细信息请参看TRACE32那一节.