ARM啟動代碼詳解

1、 PART1 系統(tǒng)初始化流程如下:禁止看門狗-在中斷控制器中屏蔽所有中斷-系統(tǒng)時鐘設(shè)置-初始化端口-DMA設(shè)置-cashe和總線設(shè)置-存儲器設(shè)置,初始化SDRAM-初始化堆棧-設(shè)置IRQ和FIQ的入口-地址重映射。必須由匯編來完成的任務(wù)有:異常中斷向量表的設(shè)置、IRQ向量表(向量模式或ISR初始化(非向量模式、二級ISR地址表的定義、Flash和SDRAM的設(shè)置(否則系統(tǒng)無法加載代碼、堆棧設(shè)置和模式切換、拷貝RW和ZI代碼、設(shè)置系統(tǒng)時鐘等。對于非向量模式,不使用IRQ中斷向量表,但二級ISR地址表的設(shè)置是相同的。 PART2 理解啟動代碼(ADS 所謂啟動代碼,就是處理器在啟動的時候執(zhí)行的一段

2、代碼,主要任務(wù)是初始化處理器模式,設(shè)置堆棧,初始化變量等等.由于以上的操作均與處理器體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)配置密切相關(guān),所以一般由匯編來編寫. 具體到S64,啟動代碼分成兩部分,一是與ARM7TDMI內(nèi)核相關(guān)的部分,包括處理器各異常向量的配置,各處理器模式的堆棧設(shè)置,如有必要,復(fù)制向量到RAM,以便remap之后處理器正確處理異常,初始化數(shù)據(jù)(包括RW與ZI,最后跳轉(zhuǎn)到Main.二是與處理器外部設(shè)備相關(guān)的部 分,這和廠商的聯(lián)系比較大.雖然都采用了ARM7TDMI的內(nèi)核,但是不同的廠家整合了不同的片上外設(shè),需要不同的初始化,其中比較重要的是初始化WDT,初始化各子系統(tǒng)時鐘,有必要的話,進行remap.這

3、一部分與一般控制器的初始化類似,因此,本文不作重點描述. 在進行分析之前,請確認如下相關(guān)概念: S64片上FLASH起始于0 x100000,共64kB,片上RAM起始于0 x200000,共16kB. S64復(fù)位之后,程序會從0開始執(zhí)行,此時FLASH被映射到0地址,因此,S64可以取得指令并執(zhí)行.顯然,此時還是駐留在0 x100000地址.如果使用remap命令,將會把RAM映射到0地址,同樣的這時0地址的內(nèi)容也只是RAM的鏡像. S64的FLASH可以保證在最差情況時以30MHz進行單周期訪問,而RAM可以保證在最大速度時的單周期訪問. OK,以下開始分析啟動代碼. 一,處理器異常 S6

4、4將異常向量至于0地址開始的幾個直接,這些是必需要處理的.由于復(fù)位向量位于0,也需要一條跳轉(zhuǎn)指令.具體代碼如下: RESET B SYSINIT ; Reset B UDFHANDLER ; UNDEFINED B SWIHANDLER ; SWI B PABTHANDLER ; PREFETCH ABORT B DABTHANDLER ; DATA ABORT B . ; RESERVED B VECTORED_IRQ_HANDLER B . ; ADD FIQ CODE HERE UDFHANDLER B . SWIHANDLER B . PABTHANDLER B . DABTHANDL

5、ER B . 請注意,B指令經(jīng)匯編后會替換為當前PC值加上一個修正值(+/-,所以這條指令是代碼位置無關(guān)的,也就是不管這條指令是在0地址還是在0 x100000執(zhí)行,都能跳轉(zhuǎn)到指定的位置,而LDR PC,=?將向PC直接裝載一個標號的值,請注意,標號在編譯過后將被替換為一個與RO 相對應(yīng)的值,也就是說,這樣的指令無論在哪里執(zhí)行,都只會跳轉(zhuǎn)到一個指定的位置.下面舉一個具體的例子來說明兩者的區(qū)別: 假定有如下程序: RESET B INIT 或者LDR PC,=INIT INIT 其中RESET為起始時的代碼,也就是這條代碼的偏移為0,設(shè)INIT的偏移量為offset.如果將這段程序按照RO=0

6、x1000000編譯, 那么B INIT可理解為ADD PC, PC, #offset,而LDR PC,=INIT可被理解為MOV PC,#(RO+offset .顯然當系統(tǒng)復(fù)位時,程序從0開始運行,而0地址有FLASH的副本,執(zhí)行B INIT將把PC指向位于0地址處的鏡像代碼位置,也即INIT;如果執(zhí)行LDR PC,=INIT將會將PC 直接指向位于FLASH中的原始代碼.因此以上兩者都能正確運行.下面將RO設(shè)置為0 x200000,編譯后生成代碼,還是得燒寫到FLASH中,也就是還是0 x100000,系統(tǒng)復(fù)位后從0地址執(zhí)行,還是FLASH的副本,此時執(zhí)行B INIT,將跳到副本中的INI

7、T位置執(zhí)行,此處有對應(yīng)的代碼;但是如果執(zhí)行LDR PC,=INIT,將向PC加載0 x200000+offset,這將使得PC跳到RAM中,而此時由于代碼沒有復(fù)制,RAM中的指定位置并沒有代碼,程序無法運行. 二,處理器模式 ARM的處理器可工作于多種模式,不同模式有不同的堆棧,以下設(shè)置各模式及其堆棧. 預(yù)定義一些參數(shù): MODUSR EQU 0 x10 MODSYS EQU 0 x1F MODSVC EQU 0 x13 MODABT EQU 0 x17 MODUDF EQU 0 x1B MODIRQ EQU 0 x12 MODFIQ EQU 0 x11 IRQBIT EQU 0 x80 FI

8、QBIT EQU 0 x40 RAMEND EQU 0 x00204000 ; S64 : 16KB RAM VECTSIZE EQU 0 x100 ; UsrStkSz EQU 8 ; size of USR stack SysStkSz EQU 128 ; size of SYS stack SvcStkSz EQU 8 ; size of SVC stack UdfStkSz EQU 8 ; size of UDF stack AbtStkSz EQU 8 ; size of ABT stack IrqStkSz EQU 128 ; size of IRQ stack FiqStkSz

9、EQU 16 ; size of FIQ stack 修改這些值即可修改相應(yīng)模式堆棧的尺寸. 以下為各模式代碼: SYSINIT ; MRS R0,CPSR BIC R0,R0,#0 x1F MOV R2,#RAMEND ORR R1,R0,#(MODSVC :OR: IRQBIT :OR: FIQBIT MSR cpsr_cxsf,R1 ; ENTER SVC MODE MOV sp,R2 SUB R2,R2,#SvcStkSz ORR R1,R0,#(MODFIQ :OR: IRQBIT :OR: FIQBIT MSR CPSR_cxsf,R1 ; ENTER FIQ MODE MOV s

10、p,R2 SUB R2,R2,#FiqStkSz ORR R1,R0,#(MODIRQ :OR: IRQBIT :OR: FIQBIT MSR CPSR_cxsf,R1 ; ENTER IRQ MODE MOV sp,R2 SUB R2,R2,#IrqStkSz ORR R1,R0,#(MODUDF :OR: IRQBIT :OR: FIQBIT MSR CPSR_cxsf,R1 ; ENTER UDF MODE MOV sp,R2 SUB R2,R2,#UdfStkSz ORR R1,R0,#(MODABT :OR: IRQBIT :OR: FIQBIT MSR CPSR_cxsf,R1 ;

11、 ENTER ABT MODE MOV sp,R2 SUB R2,R2,#AbtStkSz ;ORR R1,R0,#(MODUSR :OR: IRQBIT :OR: FIQBIT ;MSR CPSR_cxsf,R1 ; ENTER USR MODE ;MOV sp,R2 ;SUB R2,R2,#UsrStkSz ORR R1,R0,#(MODSYS :OR: IRQBIT :OR: FIQBIT MSR CPSR_cxsf,R1 ; ENTER SYS MODE MOV sp,R2 ; 三,初始化變量 編譯完成之后,連接器會生成三個基本的段,分別是RO,RW,ZI,并會在image中順序擺放.

12、顯然,RW,ZI在運行開始時并不位于指定的 RW位置,因此必須初始化 LDR R0,=|Image$RO$Limit| LDR R1,=|Image$RW$Base| LDR R2,=|Image$ZI$Base| 1 CMP R1,R2 LDRLO R3,R0,#4 STRLO R3,R1,#4 BLO MOV R3,#0 LDR R1,=|Image$ZI$Limit| 2 CMP R2,R1 STRLO R3,R2,#4 BLO 2 四,復(fù)制異常向量 由于代碼于RAM運行時,有明顯的速度優(yōu)勢,而且變量可以動態(tài)配置,因此可以通過remap將RAM映射到0,使得出現(xiàn)異常時ARM從RAM中取得

13、向量. IMPORT |Image$RO$Base| IMPORT |Image$RO$Limit| IMPORT |Image$RW$Base| IMPORT |Image$RW$Limit| IMPORT |Image$ZI$Base| IMPORT |Image$ZI$Limit| COPY_VECT_TO_RAM LDR R0,=|Image$RO$Base| LDR R1,=SYSINIT LDR R2,=0 x200000 ; RAM START CMP R0,R1 LDRLO R3,R0,#4 STRLO R3,R2,#4 BLO 這段程序?qū)YSINIT之前的代碼,也就是異常處

14、理函數(shù),全部復(fù)制到RAM中, 這就意味著不能將RW設(shè)置為0 x200000,這樣會使得向量被沖掉. 四,在RAM中運行 如果有必要,且代碼足夠小,可以將代碼置于RAM中運行,由于RAM中本身沒有代碼,就需要將代碼復(fù)制到RAM中: COPY_BEGIN LDR R0,=0 x200000 LDR R1,=RESET ; =|Image$RO$Base| CMP R1,R0 ; BLO COPY_END ; ADR R0,RESET ADR R2,COPY_END SUB R0,R2,R0 ADD R1,R1,R0 LDR R3,=|Image$RO$Limit| 3 CMP R1,R3 LDRL

15、O R4,R2,#4 STRLO R4,R1,#4 BLO 3 LDR PC,=COPY_END COPY_END 程序首先取得RESET的連接地址,判斷程序是否時是在RAM中運行,方法是與RAM起始地址比較,如果小于,那么就跳過代碼復(fù)制. 在復(fù)制代碼的時候需要注意,在這段程序結(jié)束之前的代碼沒有必要復(fù)制,因為這些代碼都已經(jīng)執(zhí)行過了,所以,先取得COPY_END,作為復(fù)制起始地址,然后計算其相對RESET的偏移,然后以RO的值加上這個偏移,就是復(fù)制目的地的起始地址,然后開始復(fù)制. 五,開始主程序 以上步驟完成,就可以跳轉(zhuǎn)到main運行 IMPORT Main LDR PC,=Main B . 六

16、,器件初始化 主程序首先要進行器件的初始化,對S64而言,應(yīng)該先初始化WDT,因為默認情況下,WDT是打開的,然后是各設(shè)備的時鐘分配,最后應(yīng)該remap. 以上是必要的啟動步驟,實際應(yīng)用中可以根據(jù)具體情況添加一些代碼. PART3 ARM啟動程序分析 字體: 小中大 | 打印發(fā)布: 2007-7-17 11:05 作者: 網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載來源: 網(wǎng)絡(luò)查看: 4次 ARM啟動程序分析 TIMER1用來觸發(fā)和IRQ中斷代碼在FLASH中運行 這個例子有一下幾個文件: 1. 中斷向量表(ivt.s 2. 匯編啟動代碼 (init.s 3. C主函數(shù)文件 中斷向量表 ;代碼必須鏈接在地址0X0。這里提供了AR

17、M內(nèi)核的中斷向量 ; ; 匯編指令 ; AREA IVT, CODE ; 新代碼段 CODE32 ; ARM指令 IMPORT start ; 在這段中沒有定義 Entry ; 定義程序進入點 ; LDR PC, =start LDR PC, Undefined_Addr LDR PC,_Addr LDR PC, Prefetch_Addr LDR PC, Abort_Addr ; 在地址0 x14用戶應(yīng)該插入一個標記(校驗和. ; 此標記讓引導(dǎo)程序決定是否在Flash中有有效的用戶代碼,目前大多數(shù)FLASH編程工具(debuggers and ISP utility ; 有這個內(nèi)置的功能,因

18、此用戶不用考慮這個問題.假如開發(fā)工具沒有提供這種功能,那么這個值必須自己計算,并把計算得到的值寫到地址0 x14. 計算校驗和的細節(jié)可以參考LPC2104/5/6用戶指南的FLASH編程章節(jié). DCD .?. LDR PC, PC, #0 xFF0 LDR PC, FIQ_Addr Undefined_Addr DCD Undefined_HandlerPrefetch_Addr DCD Prefetch_Handler Abort_Addr DCD Abort_Handler FIQ_Addr DCD FIQ_Handler ; ; 異常處理 ; Undefined_Handler B Un

19、defined_HandlerB_Handler Prefetch_Handler B Prefetch_Handler Abort_Handler B Abort_Handler FIQ_Handler B FIQ_Handler END 系統(tǒng)復(fù)位后,第一條要執(zhí)行的指令是: LDR PC,=start 這條指令將跳轉(zhuǎn)到匯編的起始代碼(startup,他將中斷使能,為IRQ 和管理模式設(shè)置堆棧 ;比較重要的中斷向量是IRQ中斷. LDR PC, PC, #0 xFF0 ;這條指令將從中斷向量控制控制器(VIC中的地址寄存器 (0 xFFFF F030 導(dǎo)入PC,并執(zhí)行. ;所有剩余的向量都有中

20、斷句柄 . 啟動程序匯編代碼 ; ; 匯編語言 ; AREA asm_code, CODE ; 新代碼段 CODE32 ; ARM指令 IMPORT _main ; main在這個程序段中沒有定義 EXPORT start ; 全局變量 ; 參考ivt.s文件 ; start ; 中斷使能 MSR cpsr_c,#0 x13 ; 在管理模式時設(shè)定堆棧指針SP LDR SP,=0 x4?. ; 設(shè)置IRQ模式.設(shè)置SP_irq,然后返回管理模式 MRS R0, CPSR BIC R1, R0,#0 x1F ORR R1, R1,#0 x12 MSR cpsr_c, R1 ;進入中斷模式 LDR

21、SP, =0 x4?. MSR cpsr_c, R0 ;返回管理模式 ; 跳轉(zhuǎn)到c程序 LDR lr, =_main MOV pc, lr END 這段代碼在與ivt.s鏈接. 假如設(shè)置堆棧指針失敗將導(dǎo)致數(shù)據(jù)中止異常,因此堆棧的初始化應(yīng)該在跳轉(zhuǎn)到c main(函數(shù)之前。 C 代碼 Timer1 的寄存器這么配置,當匹配的時候?qū)⒅袛鄡?nèi)核,并且復(fù)位。Timer1運行在 60 MHz. 這段代碼在一個評估板上運行,其外部始終使用10 MHz晶體,并且內(nèi)部PLL 設(shè)定好。時鐘操作的具體細節(jié)請參考LPC2106/5/4 中的相關(guān)章節(jié)。中斷服務(wù)程序為空,用戶可以根據(jù)需 要添加。在IRQHandler( 函

22、數(shù)中可以點亮一些LEDs 或觸發(fā)一些引腳. _irq 關(guān)鍵字編譯器用來定義 IRQHandler (函數(shù)作為IRQ 中斷服務(wù)程序。 C main函數(shù)在init.s 文件后執(zhí)行。 LDR lr, =_main MOV pc, lr C代碼如下: /* 函數(shù)定義 */ _irq void IRQHandler(void; void feed(void; void Initialize(void; /* 頭文件 */ #include“LPC210 x.h” /* MAIN */ int main( /* 系統(tǒng)初始化 */ Initialize(; /* 啟動時鐘 */ T1_TCR=0 x1; while(1 /* 初始化 */ void Initialize( /* * 初始化 PLL 10MHz6=60MHz */ /* 設(shè)置乘除數(shù)值*/ PLLCFG=0 x25; feed(; /* 使能 PLL */ PLLCON=0 x1; feed(; /* 等待PLL鎖定設(shè)定的頻率 */ while(!(PLLSTAT feed(; /* * 使能存儲器加速模塊MAM,設(shè)定訪問FLASH的時鐘*/ MAMCR=0 x2; MAMTIM=0 x4; /* * 設(shè)定外圍模塊工作時鐘(pclk與系