嵌入式学习小阶段小总结

接触嵌入式以来，虽然毕业设计的内容只是研究应用开发，但是还是研究了一段时间的底层内容

Linux网络：
桥接模式：主机能够提供多种IP.
主机模式：没有外部网络，只能在VM和主机通讯。
NAT模式：网络只能提供一个IP地址。但是虚拟机不能被外部所发现的。
Ifconfig查看网卡情况
Eth0：第一个以太网卡
Lo:虚拟的回环网卡
Virbr0：虚拟网桥






开发板：（处理器，NOR,nand flash，RAM，LCD）
NOR：容量小，运行快，价格高
Nand：容量大，价格低，运行不快。
开发板启动模式：NAND启动，NOR启动。
安装开发板：1.pc和NOR通过JTAG连接起来，再通过USB下载线下载到内存中，然后把内存的操作系统烧写到NAND中去。
串口连接：在PC机以及开发之间输入输出。
开发板软件：Bootloader，嵌入式操作系统，嵌入式文件系统（应用程序，配置文件）。
交叉开发模型:
JTAG（并口，USB接口）：十一张国际标准测试协议，现在主要是对FLASH烧写。
宿主机：产生嵌入式软件的平台
目标机：运行嵌入式软件


安装过程（红帽linux）：
1.FLASH选择开关拨到NOR的位置
2.连接好Jlink与开发板连接起来，串口线连上，usb下载线连上。
3.打开开发板电源
嵌入式linux：BOOTLOADDER（启动.s ARM代码提供），linux内核（驱动）文件系统。


安装210步骤：将SD卡插在PC上，利用win上面的软件，把安装引导程序烧到SD，复制到SD上，按到sd上，设置在sd开启。
Dd命令、windows烧写到sd(linux命令，win烧写软件)，把sd卡插到开发板，从SD卡启动，再利用USB下载线，利用SD卡里的安装软件。
Dd iflag=dysnc oflag=dysnc if=xx.bin of=/dev/sds seek=1
Dd:命令名（可以格式转化，cp不行）
Iflag=dsync 读取文件，同步方式
Oflag=dysnc 写入文件，同步
If=xx.bin 要复制的文件名
Of=/dev/sdb 被复制到的设备，/dev/sdb表示sd卡
Seek=1：SD卡的第一扇区
Fdisk可以确定位置
SD卡启动2，3口打开，1,4关闭。


裸机ARM（很少使用裸机程序）
Bootloader的设计（大型的裸机程序）：内存初始化，看门狗，LCD，网口。
设计linux驱动
学习驱动5步：基本原理，读手册，思维导图设计，程序设计，在线调试程序
Windows xp：ads,rvds（makefile产生，链接）
Linux:makefile，lds脚本，调试eclipse
裸机开发流程：编写裸机程序，调试裸机程序，生成2进制映像文件，烧写到开发板（需要用到不一样的驱动test里面，要加一个头文件mv210，才能运行   mv210 led.bin led-210.bin）
首先 arm-linux-gcc -g -c led.s (交叉工具链)
    Arm-linux-ld -Tled.lds -o led.elf led.o （链接器脚本）
Arm-linux-objcopy -O  binary  led.elf  led.bin
Makefile 可以简单起来，自动的完成
三个工具


烧写过程：先连上NOR/SD，接着通过USB烧到NAND
串口别接错，USB下载连接线，电源。
先格式化NAND选择6，选择下载到NAND选择1，
210要加头
关闭电源，拨到nand，打开开发板电源




常用交叉工具：
交叉编译器，交叉链接器，交叉转换器，交叉ELF文件工具，交叉反汇编器。
（gcc） (ld) （readelf） （objdump）
Arm-linux-gcc hello.c  [option] ..与gcc不同之处：寻找头文件的地方不一样。
..交叉链接器：-T 链接连接器脚本
交叉ELF文件工具：-a大小端是否正确，与处理器大小相符
 File 可以看到文件处理平台。
-d 查看库，确定库对不对.
交叉反汇编器arm-linux-objdump -D -S hello.c >mdump


Makefile：规则，变量
目标：依赖
命令
Make 目标：就能得到想要的文件
Makefile中第一条规则为最终目标
$^代表所有依赖文件
$@代表目标
$<代表依赖第一个文件
当命令一模一样，目标名和依赖一模一样时，就能简化为：%.o:%.s
在命令前面加上一个@就能消除回显：@gcc -c hello.c -o hello
Make -f file 就能make file这个文件


链接器脚本的起了至关重要的作用


脚本的组成：基本构成 段，起始链接地址，对齐，变量，代码段首文件
段：有代码段，数据段，bss段
SECTIONS{
        .=30000000;
        .text:
        { 
        *(.text)
        }


        .data:
        {
        *(.data)
        }
      
        .bss:
        {
        *(.bss)
        }


对齐：4字节对齐
变量：
首文件：第一个代码段十分重要
SECTIONS{
        .=30008000;
        .=ALIGN(4);


        .text:
        { 
        start.o(.text)//首文件
        *(.text)
        }
        .=ALIGN(4);
        .data:
        {
        *(.data)
        }
        .=ALIGN(4);
        bss_start= . ;
        .bss:
        {
        *(.bss)
        }
        bss_end= . ;
ECLIPSE:能在线调试，编程。通过GDB和SEVER与开发板相互香炉
准备工作，从sd/nor flash 格式化nand
拨到nand,线连好
安装GDB SEVER


ARM:芯片：2440,210
ARM核：ARM8，ARM9
ARM架构：ARMV7
 ARM   CORTEX(M系列，R系列，A系列)


Svc模式表示保护模式
Abort异常模式
System模式v4以上才有
Linux用户运行在user上
Linux内核在svc模式


寄存器(37个)：R0-R7不分组寄存器
  R8-R14分组寄存器
  R15程序寄存器


程序状态字寄存器：CPSR
  SPSR
特殊的寄存器：R13，R14，R15
R13用于堆栈
R14用于链接寄存器（返回调用的函数，记录地址）
R15用于程序计数寄存器
程序状态字寄存器：只有在异常情况下，有两种。Spsr记录异常时上一个函数的地址。


CPSR 的状态寄存器：N比较大小，a-b,结果为负数则0,0或正数，为1
Z 结果为0则为1
IF 中断置1
M 5位，标明处理器的工作模式


寻址方式：处理器根据给出的信息通过指令找到所需的操作数
立即数寻址 ADD R0，R0，#0X2F;R0=R0+0X2F
寄存器寻址：ADD R0，R1，R2;
寄存器间接寻址：LDR R0,[R1];   R0<-R1
基址变址寻址： LDR R0，[R1，#4]  R0<-R1+4
相对寻址：BL NEXT 跳转NEXT
......
NEXT
.......


协处理器：ARM 11 ，ARM9 A8 中CP15是协处理器。主要是用于执行特定的处理任务。
ARM最多支持16个协处理器。
CP15是最重要的一个
CP15：系统控制协处理器，配置与控制MMU，以及时钟模式。
如何访问CP15：MCR指令以及MRC指令。通过16组寄存器来访问协处理器。
CP15提供了16组寄存器。
MainID：32位，5个段..(看一下)
MCR{cond} P15，<Opcode_1>, <Rd>,<CRn>,<CRm>,<Op_2>
MRC{cond} P15，<Opcode_1>, <Rd>,<CRn>,<CRm>,<Op_2>
ARM手册有详细的参数表
使用时，尽量查看参数表
目的寄存器在前面，源寄存器在后面


伪指令
ARM机器码：与汇编原理十分像
是为了让超出指令架构格式而形成的
伪指令分为定义类伪指令，操作类伪指令
（编译时）定义类伪指令：global ascii int byte word data equ align
伪指令本身没有对应的机械码，它只是在编译的时候起作用，或者转化为其他的实际指令来运行。
. Global _statrt :声明全局变量的符号
.Data 定义的数据使用byte，word，ascii 
比如：
.data
Hello:
.ascii ”helloword”
Gn:
.byte 0x1
Add:
.word 0xff


.equ DA 89 
(宏变量)


操作类伪指令：LDR NOP
当操MOV转移的立即数超过8位，就要使用LDR
MOV R0， #0XFF(#是立即数）
LDR R0，=0X1FF（这里是用=使用立即数）
实际上：ldr r0,[PC,-4] 
NOP：控制时序，延时。实际上：mov r0,r0


ARM分类：
算术和逻辑指令
比较指令
跳转指令
移位指令
程序状态字访问指令
存储器访问指令
加注释是用@
算术和逻辑类指令：MOV MVN(传送取反值)  SUB  ADD AND BIC  
SUB <DUST> ,<OP1>, <OP2>
AND <DUST>, <OP1>, <OP2>
BIC(位清除)<DUST>,<OP1>,<OP2>  哪一位为1，哪一位清零
兼优汇编：二进制0b #立即数
标准汇编：二进制#
比较指令：CMP TST
CMP<OP1>,<OP2> OP1-OP2 会影响程序状态寄存器 N, Z两位被影响
TST（测试位与）<OP1>，<OP2>影响CPSR寄存器 看结果，还是影响了N Z两位
TSQ(测试等价)<op1>，<op2> 


跳转指令：b ，bl
又叫做分支指令
Bgt branch1
Add r3,r2,r1
B end
Branch1:
Sub r3,r2,r1
End:
Nop


Bl 带链接返回的跳转
想要返回自己想要的地方，就要修改PC指针
Mov r1,#2
Cmp r1,#1
B func1
Mov r1,#2
cmp R1,#3
Func1
Movr1,#2
Mov r2,#3
Mov pc,lr（关键在于LR寄存器里面，但是lr没有相应的地址，会飞掉）
所以，B要变成BL才能运行
可以回到函数调用的原来的地址


位移指令：LSL,ROR
LSL:逻辑或者算术左移
MOV R0，R1，LSL#2
ROR(循环右移)：溢出去的1会到前面去


程序状态字访问指令：msr mrs
要修改要借助其他的寄存器
存储器访问指令：LDR STR
内存和寄存器之间的互通
Str<R1><R2> 
LDR<R1><R2>


ARM概述：
ARM汇编的分类：ADS只是使用于ARM公司开发的标准汇编
GNU适用于Linux平台GNU汇编
细微的区别：.text GNU ADS没有点


ARM汇编程序的框架：
.sections .data
<初始化数据>
.section .bss
<未初始化的数据>
.section .text
.global _start（声明）
_start:（代码入口）
<代码>
.section可以取消
链接器脚本能够锁定起始地址，同时arm-linux-ld -T 也可以锁定起始地址






BOOTLODER 的设计
BootLoader:Bootloader作用：起引导作用
去模仿U-Boot
U-Boot：第一支持多种嵌入式CPU，不仅指出LINUX还支持其他操作系统
自主模式：先运行U-BOOT，再自动的启动linux内核
开发模式：内核的开发工作。


安装sourceinsight，解压缩到linux里面去，访问
原因：windows下不区分文件名大小写，会导致文件被覆盖。


ARM处理器启动流程
重要三点：启动方式，地址布局，启动流程
2440：NOR启动（2M），NAND启动（256M）
地址布局：从0地址处取第一条指令。
NAND不能直接访问，需要使用寄存器间接访问，无法统一编制。0地址处，BootSARM。
启动1：BootSARM（4KB stepping stone）先上电之后，NAND把4KB复制到bootsarm。
启动2：BOOTLODAER剩下的部分从NAND里面复制到内存，BOOTSARM接着运行剩下的 BOOTLODAER。
第三步，将4KB的复制到内存当中去。
2440的(SDRAM)内存开始地址：0x30000000


6410：启动方式：NOR启动，ONENAND（有NOR,NAND的特性），MODEN，IROM（处理器INTERNAL存储器不是垫脚石，NAND启动，SD启动）
通过设置引脚来配置启动方式。
地址布局：BOOTLODAER从0C开始，内存从50000000开始，0地址处是通过XOM设置的booting驱动区域。（一个镜像区域）
镜像区域没有东西，只是被映射的。把IROM映射到镜像或者NOR映射过去，相当于每一种启动方式都到0地址开始。
上电之后，先运行IROM，映射到0地址，里面放的是固化的软件，Boot0(0阶段)。把NAND里面的Boot1(8K)拷贝到steppings stone里面，剩下的BL送到SDRAM里面。SDRAM送到控制口运行。


210(表2.6.4)：支持IROM启动(SD,NAND),USB,串口
IROM(64KB,0XD开始)，垫脚石IRAM（0XD002_0000）,0地址处BootAREA（映射方式），内存（DRAM 0X20000000）
NAND启动：IROM（固化软件）先启动 BL0(初始化)，(BL1)NAND将BL1和BL2传到ISRAM（在这里是垫脚石，大小96KB，界限：B1 16KB,BL2 80KB），假如不够放就放到SDRAM里面。操作系统接下来到SDRAM里面。


U-Boot工作流程
程序入口，第一阶段分析，第二阶段分析


2440：还是一样的，用makefile去找，在三星发现了lds,找start.o先运行，ENTRY为入口。
        1.先做一个中断向量表（跳转向量表）
2.先将处理器设置为SVC模式
3.刷新ID CACHE
4.关闭MMU和CACHE
5.BL LOWLEVEL_INIT(都在BORAD目录下面)：初始化时钟（关闭看门狗，关中断），初始化串口，对NAND简单初始化，判断U-Boot是否在内存当中（不是，就要初始化内存），
6.检查是NAND还是NOR,是那个就是哪一个拷贝。
7.设置堆栈。
8.清除BSS段
拷贝进去的是start.S(4kb)
第三步：实际上就是把PC指针跳转到内存运行
B:首先算出一个相对值，再在赋值加给pc
LDR:绝对跳转，直接修改PC指针的值。


BL2：初始化硬件（主要），软件
先一个循环初始化串口，初始化LCD，网卡初始化，初始化LED，对用户输入的命令进行解析。


6410：1.先做一个中断向量表（跳转向量表）
    2.先将处理器设置为SVC模式
            3.刷新ID CACHE
4.关闭MMU和CACHE
5.外设基地址初始化
LOWLEVEL_INIT 的调用（LED的初始化，点亮，关闭看门狗，关闭中断，）初始化串口，对NAND简单初始化，判断U-Boot是否在内存当中（不是，就要初始化内存）。
6.复制NAND到内存去
7.设置堆栈
8.清除BSS
9.跳转到START_ARMBOOT
接着一样


210：ARM处理器流程：IROM通过映射到0地址处，上电后IROM固化程序运行，把BL1复制到IRAM里面16KB，BL2复制到IRAM（小于80KB），大了就复制到内存。
210使用高版本U-BOOT，出现了两个bin文件。


1.先做一个中断向量表（跳转向量表）
2.先将处理器设置为SVC模式
3.让L1的I/D CAHCE失效
4.关闭MMU和CACHE
5.LOWLEVEL_INIT:保存LR寄存器，检查reset的状态，I/O引脚恢复为默认值，关闭看门狗，SRAM和SROM的初始化，判断是否在内存中运行。时钟初始化，，内存初始化，串口初始化，取消存储保护区。NAND简单初始化，关闭ABB
6.返回函数两次
7.设置堆栈，判断是否在内存运行，是就跳到BOOT_IN_RAM
8.复制BL2到内存当中去
9.PC跳转到U-BOOT
实际上，FLASH写入时，BL1与BL2之间的间距相差24KB因此可以轻易额找到下一段BL。
BL2采用指针跳转地址，运行BL2。


BL2：在内存中运行，跳转上面函数。
Board_init_f才是新的开始
弱函数遇到同名函数，自己就失效。