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系統(tǒng)硬件初始化 系統(tǒng)上電或復(fù)位后，程序從位于地址0x0的Reset Exception Vector處開始執(zhí)行，因此需要在這里放置Bootloader的第一條指令：b ResetHandler，跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號為ResetHandler處進行第一階段的硬件初始化，主要內(nèi)容為：關(guān)看門狗定時器，關(guān)中斷，初始化PLL和時鐘，初始化存儲器系統(tǒng)。執(zhí)行完以上程序后，系統(tǒng)進行堆棧和存儲器的初始化。系統(tǒng)堆棧初始化取決于用戶使用了哪些中斷，以及系統(tǒng)需要處理哪些錯誤類型。一般情況下，管理者堆棧必須設(shè)置，如果使用了IRQ中斷，則IRQ堆棧也必須設(shè)置。如果系統(tǒng)使用了外設(shè)，則需要設(shè)置相關(guān)的寄存器，以確定其刷新頻率、總線寬度等信息。 代碼段復(fù)制到RAM中運行 因為嵌入式系統(tǒng)的代碼通常都是固化在ROM或者Flash中，上電后開始運行。由于ROM和Flash的讀取速度相對較慢，這樣無疑會降低代碼的執(zhí)行速度和系統(tǒng)的運行效率。為此，需要把系統(tǒng)的代碼復(fù)制到RAM中運行。使用SDT鏈接器ARMLink產(chǎn)生的定位信息，把RO的有效代碼和數(shù)據(jù)段到RAM中。 ARMLink將編譯后的程序鏈接成ELF文件。映像文件內(nèi)部共有三種輸出段：RO段、RW段和ZI段。這三種輸出段分別包含了只讀代碼及包含在代碼段中的少量數(shù)據(jù)、可讀寫的數(shù)據(jù)、初始化為0的數(shù)據(jù)，ARMLink同時還產(chǎn)生了這三種輸出段的起始和終止定位信息：Image$$RO$$Base、 Image$$RO$$Limit、Image$$RW$$Base、Image$$Limit、Image$$Linit和Image$$ZI$$ Limit。可以在程序中使用這些定位信息。將ROM中的代碼和數(shù)據(jù)搬移到RAM中，具體程序如下。 LDR r0, =|Image$$RO$$Base| /*RO段起始地址*/ LDR r1, =|Image$$RO$$Limit| /*RO段結(jié)束地址*/ LDR r2, =|Image$$RW$$Base| LDR r3, =|Image$$RW$$Limit| /*分別求出需要映像的代碼和數(shù)據(jù)的長度并累加，放到寄存器R1中*/ SUB r1, r1, r0 SUB r3, r3, r2 ADD r1, r1, r3 /*將需要映象的代碼和數(shù)據(jù)復(fù)制到RAM中去*/ 0 /*標(biāo)示符*/ LDR r3, [r0], #4 STR r3, [r2], #4 SUBS r1, r1, #4 BNE %B0 /*如果沒有復(fù)制完，跳轉(zhuǎn)到0標(biāo)示符處的匯編語句，繼續(xù)復(fù)制，參見ARM指令幫助手冊*/ 建立二級中斷向量表 在ARM 系統(tǒng)中，中斷向量表位于0X0開始的地址處，意味著無論運行什么樣的上層軟件，一旦發(fā)生中斷，程序就得到Flash存儲器中的中斷向量表里去，降低系統(tǒng)的運行效率。因此在RAM中建立自己的二級中斷向量表，當(dāng)中斷發(fā)生后，程序直接從RAM中取中斷向量進入中斷子程序。尤其是在中斷頻繁發(fā)生的系統(tǒng)里，這種方法可以大大提高系統(tǒng)的運行效率，具體的實現(xiàn)代碼如下。 b ResetHandler b HandlerUndef /*未定義模式句柄*/ b HandlerSWI /*SWI中斷句柄*/ b HandlerPabort /*PAbort中斷句柄*/ b HandlerDabort /*Dabort中斷句柄*/ b. /*保留*/ b HandlerIRQ /*IRQ 中斷句柄*/ b HandlerFIQ /*FIQ中斷句柄*/ HandlerFIQ HANDLER HandleFIQ HandlerIRQ HANDLER HandleIRQ HandlerUndef HANDLER HandleUndef HandlerSWI HANDLER HandleSWI HandlerDabort HANDLER HandleDabort HandlerPabort HANDLER HandlePabort 其中HANDLER是一個宏，用于查找中斷處理程序的入口地址。這些地址存放在由HandleXXX指向的表項中，該表定位在RAM高端，基地址為_ISR_STARTADDRESS。 ^ _ISR_STARTADDRESS HandleReset # 4 HandleUndef # 4 HandleSWI # 4 HandlePabort # 4 HandleDabort # 4 HandleReserved # 4 HandleIRQ # 4 HandleFIQ # 4 MMU的應(yīng)用 MMU 是存儲器管理單元的縮寫，是用來管理虛擬內(nèi)存系統(tǒng)的器件。MMU通常是CPU的一部分，本身有少量存儲空間存放從虛擬地址到物理地址的匹配表，此表稱作 TLB(轉(zhuǎn)換旁置緩沖區(qū))。所有數(shù)據(jù)請求都送往MMU，由MMU決定數(shù)據(jù)是在RAM內(nèi)還是在大容量外部存儲器設(shè)備內(nèi)。如果數(shù)據(jù)不在存儲空間內(nèi)，MMU將產(chǎn)生頁面錯誤中斷。MMU存儲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)允許對存儲器系統(tǒng)的精細控制，大部分的控制細節(jié)由存在存儲器中的轉(zhuǎn)換表提供。這些表的入口定義了從1KB～1MB 的各種存儲器區(qū)域的屬性。MMU完成的兩個主要功能是：將虛地址轉(zhuǎn)換成物理地址，控制存儲器存取允許。MMU關(guān)掉時，虛地址直接輸出到物理地址總線。 經(jīng)過以上的分析可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)啟動程序主要是完成了硬件的初始化，以及克服Flash或ROM讀取速度慢的弱點，提高指令和數(shù)據(jù)的讀取速度，實現(xiàn)系統(tǒng)的高速運行，并且通過MMU的應(yīng)用，減少RAM的使用，降低系統(tǒng)成本。 |
