读书笔记| （二）ARM9 嵌入式学习：代码 & 原理篇

读书笔记| ARM9 嵌入式学习

1. 启动代码

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1.1 功能：ARM处理器初始化

• 硬件初始化
• 程序代码的搬移
• 程序为C，硬件无法识别，须初始化程序运行环境

1.2 代码实现流程步骤

• 建立异常中断向量表

  • 硬件固有的向量表，硬件实现，简单跳转
  • 软件设定的向量表，进一步确定中断源

• 初始化各模式的堆栈

• 初始化硬件
  
  • 关闭看门狗
  • 屏蔽所有中断
  • 初始化pll和系统时钟
  • 初始化存储系统（SDRAM…）
    
    • 对存储器控制器的初始化
    • 即是对13个寄存器的初始化
      
      • 与存储器控制器相关
      • 设定外部数据总线相关参数
• 初始化应用程序执行环境
  将代码和数据全部复制到SDRAM中
• 跳转到主程序
  
  • 方法一:b Main
  • 方法二：调用标准C库函数__main()

1.3 相应外部中断的pro执行流程

• 切换模式
  
  • 处理器执行完当前指令
  • 将当前cpsr保存到IRQ模式下spsr上
  • PC-4存放到IRQ模式下的R14上
• 硬件强制将PC指向中断向量表0x18处
  
  • b HandlerIRQ
• 执行HandlerIRQ,获取IsrIRQ地址
• 跳到该地址2次查表，找具体中断服务函数地址
• 跳到中断服务程序执行
• 执行中断，返回

2. ARM可执行程序的映像文件

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• 文件结构
  
  • ZI: 未初始化的数据段
  • RW: 可读/写数据段
  • RO: 代码,只读数据段
• 域
  
  • 加载域
  • 运行域

3. Nand/Nor

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3.1 Nand:

• 对应PC硬盘，容量大，断电数据不丢失
• 无法直接寻址
• 须有控制器控制

3.2 Nor:

• 容量小，断电数据不丢失
  与SDRAM的区别
• 可直接寻址
• 用于执行小程序

3.3 启动方式:

• nor启动
  
  • 上电后直接执行nor中程序
  • 执行一小段后，将程序搬移到SDRAM中
• nand启动
  
  • 上电后，将nand前4k数据复制到Stepping Stone
  • 执行SStone中的程序
    该程序中会实现将所有程序从搬到SDRAM中
  • 跳到SDRAM执行

4、系统时钟

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4.1 S3C2440处理器有关时钟

• Fin: 外部晶振频率
• FCLK用于CPU核
• HCLK
  
  • 用于AHB总线互连的设备上
  • AHP上的外设
    
    • 存储器控制器
    • LCD控制器
    • 中断控制器
• PCLK
  
  • 用于APB总线互连的低速设备上
  • ADC/UART/GPIO/RTC/IIC/SPI

4.2 锁相环（MPLL、UPLL）：实现倍频

4.3 相关控制寄存器

MPLLCON: 控制FCLK和Fin的比例关系
CLKDIVN: 控制FCLK、HCLK、PCLK比例关系

4.4 系统时钟初始化流程

• 刚上电，FCLK=Fin
• 复位信号nRESET恢复高电平，开始生成时钟频率
• 锁相环捕获，需要一定时间（LockTime）
• 锁相环输出新频率值

5、中断

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5.1 定义

ARM处理器与各类外部设备进行通信的方式之一

5.2 中断类型

• 硬中断: 硬件设备出发的中断
• 软中断:
  
  • 软件触发
  • 具体是由某段程序代码触发的
  • 该函数需加swi关键字

5.3 相关寄存器

• 中断寄存器
  
  • SRCPND
  • SUBSRCPND
• 中断屏蔽寄存器
  
  • INTMSK
  • INTSUBMSK
• INTOFFSET
• 中断模式寄存器
  
  • INTMODE
• 中断优先级寄存器

5.4 中断处理流程

• 中断源将中断请求发送给中断控制器

  • 中断产生，SUBSRCPND相应位置1
  • 如果INTSUBMSK不对相应位进行屏蔽，SRCPND也置一

• 中断控制器将最需要处理的中断请求发送给CPU

• cpu保存现场，切换工作模式（IRQ）,响应中断
  
  • 非独立寄存器放该模式下的堆栈
  • 将该模式下的CPSR保存到即将进入的模式的SPSR中
  • ？？？将pc减4存进R14
    
    • R14=PC-4
    • 减4的原因: 要返回发生中断指令的下一条指令处执行
  • PC值设为0X00000018，中断向量表中IRQ的入口地址
• 调用中断处理程序，识别具体中断源，并进行处理
• 从中断处理程序中返回，恢复现场，接着执行

5.5 清除中断

• 对中断寄存器清除中断，与其他寄存器不同
• 写1清除中断标志，清除之后相应位值为0

5.6 相关要点

• 切换cpu工作模式时，非独立的寄存器值需要入堆栈
• 为什么FIQ比IRQ中断响应速度快?
  

  FIQ独立寄存器数多于IRQ，独立寄存器不需入栈保存

6 存储器控制器

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6.1 用途：提供CPU访问外部设备所需的信号

6.2 地址空间：128MB/BANK、8个BANK,总寻址空间1GB

• s3c2440的cpu具有32位地址、数据总线
• 但地址线只引出27根，即最大寻址空间128M
• 每个128m作为一个BANK,引出8跟片选信号nGCSx，实现1G
• 理论物理地址空间可达4g
  
  • 除去1G外设空间
  • cpu内部使用的特殊功能寄存器地址空间

6.3 SDRAM

• 同步动态随机存取内存
• 内部结构： 存储阵列，由行、列、逻辑存储体组成

6.3.1 工作原理:

• 读操作需控制线、地址线配合发出一系列命令来完成
• 发出L-BANK激活命令，锁存相应L-BANK地址
• 指定行、列，找到所需单元格