無操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序開發(fā)精編課件

第4章無操作系統(tǒng)的應(yīng)用軟件開發(fā)第4章無操作系統(tǒng)的應(yīng)用軟件開發(fā)1嵌入式軟件系統(tǒng)分為無操作系統(tǒng)和有操作系統(tǒng)。前者包括引導(dǎo)程序和應(yīng)用程序，后者則在引導(dǎo)程序結(jié)束后運行操作系統(tǒng)，并將應(yīng)用程序作為任務(wù)添加到操作系統(tǒng)中。NOTE：運行操作系統(tǒng)會占用大量寶貴的硬件資源，因此很多硬件資源有限、任務(wù)簡單的嵌入式應(yīng)用并不使用操作系統(tǒng)。嵌入式軟件系統(tǒng)分為無操作系統(tǒng)和有操作系統(tǒng)。2嵌入式系統(tǒng)不管是否使用操作系統(tǒng)，都需要一段引導(dǎo)程序BootLoader來初始化硬件，為操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序的運行做準(zhǔn)備。BootLoader是硬件與軟件的橋梁，其作用就是初始化硬件設(shè)備、編址空間映射，建立系統(tǒng)軟、硬件的正常工作狀態(tài)。BootLoader的開發(fā)已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)教學(xué)和工程中的技術(shù)瓶頸。本章的內(nèi)容：*介紹BootLoader的功能*分析s3c4510b的編址空間映射*分析BootLoader的啟動過程*提出工程中BootLoader的解決方案。*用實例介紹不使用嵌入式操作系統(tǒng)的軟件開發(fā)流程和代碼固化方法。本章的目標(biāo)：讓讀者能使用ADS開發(fā)一個完整的不使用操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)不管是否使用操作系統(tǒng)，都需要一段引導(dǎo)程序BootL34.1軟件開發(fā)數(shù)據(jù)流向圖在不使用嵌入式操作系統(tǒng)的情況下，在ADS上能完成從BootLoader到應(yīng)用程序的整個開發(fā)流程，使用JTAG仿真器進(jìn)行調(diào)試，RS-232串口作為標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出，數(shù)據(jù)流向如P120圖4.1所示。在調(diào)試階段：使用ADS開發(fā)應(yīng)用程序，編譯生成帶調(diào)試信息的.axf文件；用JTAG仿真器連接實驗板和PC，將實驗板上電，打開調(diào)試代理軟件檢測到ARM核處理器在AXD中使用setmem或obey命令設(shè)置CPU特殊功能寄存器配置存儲空間；加載.axf文件到SDRAM存儲器就可以調(diào)試運行了；利用AXD提供的單步、斷點等調(diào)試手段，可以方便地查看CPU寄存器、存儲器內(nèi)容。

4.1軟件開發(fā)數(shù)據(jù)流向圖在不使用嵌入式操作系統(tǒng)的情況下，在4NOTE：*程序是在SDRAM里運行的，因此掉電后不能保存；*應(yīng)用程序調(diào)試完畢后，將其加入BootLoader,編譯生成不帶調(diào)試信息的.bin文件，bin格式的映象文件只能全速運行；*燒寫.bin文件需要一個專門的Flash燒寫程序（擴(kuò)展名為.axf）。*先采用上述調(diào)試軟件的方法將燒寫程序.axf文件加載到SDRAM，然后選擇AXD的File菜單里面的LoadImage命令，將應(yīng)用程序.bin文件加載到SDRAM的合適地址上，運行燒寫程序，就能將.bin文件燒寫到Flash存儲器了。*在調(diào)試或燒寫過程中，可以將必要信息通過RS-232串口輸出到PC超級終端進(jìn)行顯示。NOTE：54.2無操作系統(tǒng)的軟件運行模式不使用操作系統(tǒng)時，嵌入式軟件系統(tǒng)包含引導(dǎo)程序和應(yīng)用程序兩個部分：(1)引導(dǎo)程序是嵌入式軟件系統(tǒng)中必不可少的部分，完成硬件初始化、存儲器空間映射和設(shè)置系統(tǒng)工作狀態(tài)等工作。(2)應(yīng)用程序則根據(jù)不同應(yīng)用目的而編寫。無操作系統(tǒng)下的各種軟件運行模式的主要區(qū)別在于：引導(dǎo)程序和應(yīng)用程序的各種組成方式。NOTE：

下面介紹的四種模式中采用的編址空間是經(jīng)過二次存儲器映射后的空間，在沒有了解存儲器的二次映射之前，只需要了解此圖中各個部分的邏輯關(guān)系即可，不用去考慮物理地址。4.2無操作系統(tǒng)的軟件運行模式不使用操作系統(tǒng)時，嵌入式軟件系6

無操作系統(tǒng)的嵌入式軟件運行模式：

1、應(yīng)用程序和引導(dǎo)程序在一個工程中一起編譯為一個.bin文件,燒寫到Flash存儲器地址0x0，引導(dǎo)程序運行結(jié)束后直接跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序的入口處：(1)BootLoader啟動后，F(xiàn)lash中的所有程序被復(fù)制到SDRAM存儲器中，如圖4.2P121(2)引導(dǎo)程序結(jié)束后就進(jìn)入應(yīng)用程序，這種跳轉(zhuǎn)方式通過在引導(dǎo)程序中導(dǎo)入應(yīng)用程序主函數(shù)名稱來實現(xiàn)。(3)從匯編程序跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序時，編譯器會自動計算跳轉(zhuǎn)的目的地址。。

7(4)跳轉(zhuǎn)的代碼如下：IMPORTC_Entry；導(dǎo)入應(yīng)用程序的C_Entry函數(shù)BLC_Entry；跳轉(zhuǎn)到該函數(shù)，跳轉(zhuǎn)地址由編譯器在編譯時計算NOTE：應(yīng)用程序存放到SDRAM的引導(dǎo)程序后，但其起始地址并不固定，在編譯時，應(yīng)用程序的起始地址隨著引導(dǎo)程序的大小而變化。(4)跳轉(zhuǎn)的代碼如下：8

2、應(yīng)用程序和引導(dǎo)程序分別編譯為兩個.bin文件，引導(dǎo)程序燒寫到Flash存儲器地址0x0，應(yīng)用程序則燒寫到存儲器中的某個地址，引導(dǎo)程序運行結(jié)束后跳轉(zhuǎn)到該地址運行應(yīng)用程序

(1)BootLoader啟動后，F(xiàn)lash中的所有程序被復(fù)制到SDRAM存儲器中，如圖4.3P121(2)引導(dǎo)程序結(jié)束后就進(jìn)入應(yīng)用程序，即將PC指針跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序的起始地址，跳轉(zhuǎn)的代碼如下：LDRR1，=0X10000MOVPC，R1NOTE：

這種模式下，應(yīng)用程序和引導(dǎo)程序被單獨編譯為兩個.bin文件，因此應(yīng)用程序可以靈活地?zé)龑懙饺我獾刂诽?。本例中?yīng)用程序被燒寫到0x10000為例。

2、應(yīng)用程序和引導(dǎo)程序分別編譯為兩個.bin文件，引9

3、擴(kuò)展引導(dǎo)程序，使其初始化功能結(jié)束后即可跳轉(zhuǎn)到一個函數(shù)入口，也可以跳轉(zhuǎn)到指定地址在此模式下，引導(dǎo)程序和其擴(kuò)展的部分在一個工程中，編譯為.bin文件，最后燒寫到Flash存儲器的地址0x0處，應(yīng)用程序既可以隨引導(dǎo)程序一起編譯，也可以單獨編譯并下載到指定地址。如P122圖4.4所示,引導(dǎo)程序完成后跳轉(zhuǎn)到擴(kuò)展程序中，可以進(jìn)行串口初始化、人-機(jī)交互、按鍵判斷、硬件電路自檢、操作系統(tǒng)升級等功能，也可以根據(jù)輸入命令跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)程序或引導(dǎo)操作系統(tǒng)運行。這種模式集合了前兩種模式的特點，啟動過程較為靈活，并可以提供豐富的擴(kuò)展功能，在實際工程中得到了廣泛應(yīng)用。常用的通用引導(dǎo)程序，如U-Boot等都是采用這種模式。3、擴(kuò)展引導(dǎo)程序，使其初始化功能結(jié)束后即可跳轉(zhuǎn)到一個104、應(yīng)用程序編譯為.axf文件，下載到SDRAM存儲器中運行在此模式下，工程文件僅由應(yīng)用程序組成，不需要包含引導(dǎo)程序，程序編譯完畢后由AXD調(diào)試軟件通過JTAG口下載到SDRAM中，下載地址由ADS在程序編譯前指定，其地址信息附加在編譯后生成的.axf文件中。4、應(yīng)用程序編譯為.axf文件，下載到SDRAM存儲器中運114.3軟件系統(tǒng)開發(fā)概述嵌入式系統(tǒng)的BootLoader

BootLoader類似于PC上的BIOS，是系統(tǒng)上電復(fù)位后，首先執(zhí)行的一段程序，用以完成整個系統(tǒng)的啟動和加載任務(wù)。其功能主要是：(1)初始化CPU、堆棧指針;(2)配置存儲映射，建立系統(tǒng)的編址空間映射(3) 跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序或操作4.3軟件系統(tǒng)開發(fā)概述嵌入式系統(tǒng)的BootLoader122.BootLoader的開發(fā)模板seealsoP123圖4.6定義異常向量初始化系統(tǒng)配置寄存器第一次存儲器映射從Flash復(fù)制程序到ADRAM第二次存儲器映射初始化堆棧指針跳轉(zhuǎn)到程序入口2.BootLoader的開發(fā)模板定義異常向量初始化系統(tǒng)配133.關(guān)于BootLoader開發(fā)模板的解釋

1)定義異常向量ARM處理器的硬件決定了處理器出現(xiàn)異常時PC指針會自動跳轉(zhuǎn)到從0x0到0x1C的地址處運行，因此BootLoader應(yīng)在這些地址放置跳轉(zhuǎn)指令，使異常產(chǎn)生后程序能跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的異常處理程序。2)初始化系統(tǒng)配置寄存器系統(tǒng)配置寄存器SYSCFG決定了編址空間中特殊功能寄存器組的起始地址，以及片內(nèi)SRAM的使用方式和起始地址，應(yīng)首先對其初始化。3.關(guān)于BootLoader開發(fā)模板的解釋143)進(jìn)行第一次存儲器映射(將SDRAM存儲器映射到0X400000-0X1400000)系統(tǒng)復(fù)位后編址空間還沒有進(jìn)行初始化，只有Flash能夠被訪問，暫時無法讀/寫SDRAM，應(yīng)首先通過對相關(guān)寄存器賦值，在編址空間和實際SDRAM物理設(shè)備之間建立映射關(guān)系，通過第一次存儲器映射，將SDRAM存儲器映射到0X400000-0X1400000,使得SDRAM處于正常讀/寫狀態(tài)。4)從Flash復(fù)制程序到SDRAM第一次映射中已經(jīng)將SDRAM映射到了地址0x400000-0x1400000處，由于SDRAM具有更快的讀/寫速度，在嵌入式系統(tǒng)中通常將程序從Flash復(fù)制到SDRAM中執(zhí)行，這個工作由BootLoader完成。3)進(jìn)行第一次存儲器映射(將SDRAM存儲器映射到0X400155)進(jìn)行第二次存儲器映射和SDRAM相比，F(xiàn)lash讀/寫速度較慢，而ARM芯片的硬件構(gòu)成決定了異常向量表必須放在0x0處，如果將Flash映射到0x0，將明顯地減慢系統(tǒng)對異常的處理時間，另外，因為無法在Flash修改異常向量表，因此通常將異常向量表存放在SDRAM中，并把SDRAM的起始地址映射到0x0處。所以第二次存儲器映射就是將SDRAM存儲器從原地址0x400000-0x1400000處映射到0x000000-0x100000;將Flash存儲器從原地址0x0-0x200000處映射到0x1000000-0x1200000。6)初始化堆棧指針對堆棧指針進(jìn)行初始化，應(yīng)首先確定堆棧指針工作方式，如滿遞減等，再根據(jù)應(yīng)用程序中實際需要使用的堆棧大小進(jìn)行設(shè)置。5)進(jìn)行第二次存儲器映射167)跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序或操作系統(tǒng)入口

對于應(yīng)用程序：

在匯編程序中導(dǎo)入應(yīng)用程序中的函數(shù)標(biāo)號，通過跳轉(zhuǎn)指令可直接跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序；對于操作系統(tǒng)：操作系統(tǒng)通常被燒寫到Flash的固定地址處，初始化過程完成后跳轉(zhuǎn)到操作系統(tǒng)的指定地址處即可。NOTE：在編寫B(tài)ootLoader程序時，可根據(jù)具體硬件配置，對圖4.6中文件進(jìn)行相應(yīng)修改；在使用BootLoader引導(dǎo)不同應(yīng)用程序時，只需在main.c文件中添加相應(yīng)的應(yīng)用程序源代碼即可。

7)跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序或操作系統(tǒng)入口174.開發(fā)BootLoader的主要方案(1)獲得相同型號CPU在其他開發(fā)板上的BootLoader，在此基礎(chǔ)上修改；(2)使用U-Boot、Redboot等通用BootLoader進(jìn)行移植；(3)根據(jù)功能需求自行編寫B(tài)ootLoader。NOTE：(1)如果硬件平臺使用了常見的處理器型號，方案一、二能夠高效、快捷地完成BootLoader設(shè)計。因為ARM內(nèi)核處理器應(yīng)用廣泛，在網(wǎng)絡(luò)上即可下載到大多數(shù)型號的BootLoader，只需針對硬件參數(shù)進(jìn)行修改即可。(2)自行編寫B(tài)ootLoader程序需要熟練掌握處理器的中斷方式、編址空間、寄存器配置等，且對匯編語言應(yīng)用能力要求較高，因此方案三難度較大、采用較少。(3)U-Boot(UniversalBootLoader)具有源碼開放、支持的處理器廣泛(PowerPC、ARM、X86等)，可靠性和穩(wěn)定性好、設(shè)備驅(qū)動豐富(串口、以太網(wǎng)、SDRAM、Flash等)等特點，本書附錄介紹了U-Boot的移植方法。4.開發(fā)BootLoader的主要方案(1)獲得相同型號CP184.4嵌入式系統(tǒng)引導(dǎo)程序4.4.1BootLoader概述BootLoader是在系統(tǒng)啟動初始化硬件設(shè)備、建立存儲器映射，從而將系統(tǒng)的軟、硬件環(huán)境帶到一個合適狀態(tài)的一段程序，類似于PC上的BIOS，是嵌入式軟件系統(tǒng)的底層。

典型的BootLoader程序通常需要完成的任務(wù)：

(1)定義入口地址；(2)建立異常中斷處理向量；(3)初始化堆棧指針；(4)跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序的主函數(shù)中或跳轉(zhuǎn)到操作系統(tǒng)的啟動地址。4.4嵌入式系統(tǒng)引導(dǎo)程序4.4.1BootLoader概194.4.2s3c4510B編址空間和存儲器映射

1.s3c4510b編址空間2.S3c4510b存儲器映射常用的5個系統(tǒng)管理寄存器：1）ROM/SRAM/Flash控制寄存器ROMCONn2)DRAM/SDRAM控制寄存器DRAMCONn3)系統(tǒng)配置寄存器SYSCFG4）數(shù)據(jù)總線寬度寄存器EXTDBWTH5）DRAMA刷新與外部I/O控制寄存器REFEXTCON4.4.2s3c4510B編址空間和存儲器映射204.4.3BootLoader啟動過程分析

1、BootLoader是高度依賴于硬件的，針對不同的硬件配置，其實現(xiàn)方式也各不相同。2、以一段s3c4510b的初始化代碼為例進(jìn)行分析，其啟動過程分為7個步驟：(1)定義異常向量；(2)初始化系統(tǒng)配置寄存器；(3)進(jìn)行第一次存儲器映射(將SDRAM存儲器映射到0x400000-0x1400000)；(4)從Flash復(fù)制程序到SDRAM;(5)進(jìn)行第二次存儲器映射(將SDRAM存儲器從原地址0x400000-0x1400000處映射到0x0-0x1000000；將Flash存儲器從原地址0x0-0x200000處映射到0x1200000-0x1400000)；(6)初始化堆棧指針；(7)跳轉(zhuǎn)到C語言程序(應(yīng)用程序或操作系統(tǒng)入口)

4.4.3BootLoader啟動過程分析

1、Boo213、系統(tǒng)上電后的映射關(guān)系：圖4.10P1323、系統(tǒng)上電后的映射關(guān)系：224、BootLoader啟動過程分析

補(bǔ)充：關(guān)于偽指令EQU語法格式：名稱EQU表達(dá)式{，類型}EQU偽指令用于為程序中的常量、標(biāo)號等定義一個等效的字符名稱，類似于C語言中的＃define。其中EQU可用“*”代替?！懊Q”為EQU偽指令定義的字符名稱，當(dāng)“表達(dá)式”為32位的常量時，可以指定表達(dá)式的數(shù)據(jù)類型，有以下三種類型：CODE16、CODE32和DATA使用示例：(1)TestEQU50；定義標(biāo)號Test的值為50(2)AddrEQU0x55，CODE32；定義Addr的值為0x55，且該處為32位的ARM指令。

4、BootLoader啟動過程分析230)系統(tǒng)默認(rèn)從Flash的0x0地址處開始執(zhí)行程序，因此首先要進(jìn)行SDRAM映射SYSCFGEQU0X3FF0000；系統(tǒng)配置寄存器地址EXTDBWTHEQUOX3FF3010；數(shù)據(jù)寬度寄存器地址ROMCON0EQUOX3FF3014；Flash配置寄存器地址SDRAMCON0EQUOX3FF302C；SDRAM配置寄存器地址REFEXTCONEQUOX3FF303C；刷新和外部I/O寄存器地址0)系統(tǒng)默認(rèn)從Flash的0x0地址處開始執(zhí)行程序，因此首24

rSYSCFGEQU0XE7FFFF90；系統(tǒng)配置寄存器的賦值

rEXTDBWTHEQUOX00003002；數(shù)據(jù)寬度寄存器的賦值

rREFEXTCONEQUOXCE338360；刷新和外部I/O寄存器的賦值;第一次映射時，F(xiàn)lash和SDRAM配置寄存器的賦值

rfROMCON0EQUOX02000060

rfSDRAMCON0EQUOX14010380;第二次映射時，F(xiàn)lash和SDRAM配置寄存器的賦值

rsROMCON0EQUOX14048060

rsSDRAMCON0EQUOX10000380

無操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序開發(fā)精編課件25；沒有使用的存儲器組，賦值為0rROMCON1EQU0X0rROMCON2EQU0X0rROMCON3EQU0X0rROMCON4EQU0X0rROMCON5EQU0X0rSDRAMCON1EQU0X0rSDRAMCON2EQU0X0rSDRAMCON3EQU0X0；沒有使用的存儲器組，賦值為026IOPMODEQU0X3FF5000；GPIO模式寄存器IOPCONEQU0X3FF5004；GPIO配置寄存器IOPDATAEQU0X3FF5008；GPIO數(shù)據(jù)寄存器IOPMODEQU0X3FF5000；27;1)定義異常向量CODE32AREAInit,CODE,READONLY；定義為代碼段ENTRY;程序入口BReset_Handler;啟動后跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號Reset_Handler處；以下7條NOP語句分別對應(yīng)7個中斷向量，因為不使用中斷，此處定義異常向量表為空。NOP；未定義指令中斷NOP；軟件中斷NOP；預(yù)取指令終止NOP；數(shù)據(jù)終止NOP；保留BIRQHandler；IRQ中斷NOP；FIQ中斷NOTE：

沒有使用中斷時，在中斷向量表處可存放NOP指令，需要使用中斷向量，如IRQ中斷時，在相應(yīng)的中斷向量地址處存放一條跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序的跳轉(zhuǎn)指令即可。

;1)定義異常向量282)初始化系統(tǒng)配置寄存器、數(shù)據(jù)寬度寄存器Reset_Handler;初始化syscfg寄存器；[5:4]Cache模式01=0KBSRAM，8KBCache;[25:16]特殊功能寄存器組的基指針1111111111=0x3ffLDRR1,=SYSCFG;代表什么？觀察寄存器、存儲器的內(nèi)容LDRR0,=rSYSCFG;STRR0,[R1];R0->[R1];初始化EXTDBWTH寄存器，Rextdbwth=0x00003002;[1:0]Flash組0的數(shù)據(jù)總線寬度=1016位;[13:12]DRAM組0的數(shù)據(jù)總線寬度=1132位LDRR1,=EXTDBWTH;LDRR0,=rEXTDBWTH;STRR0,[R1];R0->[R1]NOTE:系統(tǒng)配置寄存器SYSCFG的地址為0x3FF0000;數(shù)據(jù)寬度寄存器EXTDBWTH的地址為0x3FF3010。SYSCFG的作用主要是定義怎樣使用處理器的片內(nèi)資源；EXTDBWTH的作用是定義外部資源的數(shù)據(jù)寬度，同時也讓系統(tǒng)了解了外部硬件連接情況。2)初始化系統(tǒng)配置寄存器、數(shù)據(jù)寬度寄存器293)進(jìn)行第一次存儲器映射映射的作用就是將外部物理設(shè)備映射到相應(yīng)的地址范圍。bootloader中使用了兩次映射，其本質(zhì)就是給兩個相應(yīng)的寄存器賦值，它們是：Flash控制寄存器ROMCON，地址為0x3FF3014；SDRAM控制寄存器DRAMCON，地址為0x3FF302C。LDRr0,=ROMCON0;r0中存放STMIA指令的目的地址；rfROMCON0=0x02000060;[19:10]Flash組基指針0x0;[29:20]Flash組尾指針0x200000LDRr1,=rfROMCON0;將頭文件中定義的寄存器賦值寫入寄存器LDRr2,=rROMCON1LDRr3,=rROMCON2LDRr4,=rROMCON3LDRr5,=rROMCON4LDRr6,=rROMCON53)進(jìn)行第一次存儲器映射30；rfSDRAMCON0=0x14010380;[19:10]DRAM組基指針=01000000,即地址為0x400000;[29:20]DRAM組尾指針=0101000000，即地址為0x1400000LDRr7,=rSDRAMCON0

LDRr8,=rSDRAMCON1LDRr9,=rSDRAMCON2LDRr10,=rSDRAMCON3LDRr11,=rREFEXTCON;將r1-r11的賦值一次性寫入以r0為開始地址的存儲單元STMIAr0,{r1-r11}

NOTE：(1)這段程序執(zhí)行完后，系統(tǒng)的地址空間映射如P135圖4.11所示。(2)此段程序中蘭色標(biāo)注的兩小段的作用是？它們好象屬于沒有使用的存儲器組，那能刪掉嗎？；rfSDRAMCON0=0從Flash復(fù)制程序到SDRAM原因：當(dāng)程序在SDRAM中運行時速度快，但不能掉電保護(hù)；程序在flash中運行時，可以掉電保護(hù)，但運行速度慢，且中斷無法修改；該步驟集二者之長，既可以在SDRAM中運行，又可以進(jìn)行掉電保護(hù)。LDRr0,=0x0;初始化復(fù)制數(shù)據(jù)的源地址LDRr1,=0x200000;初始化循環(huán)次數(shù)LDRr2,=0x400000;初始化復(fù)制數(shù)據(jù)的目的地址rom2ram_copy_loop;子程序標(biāo)號，此子程序作用就是把程序從Flash復(fù)制到SDRAMLDRr3,[r0],#4;加載指令，將以[r0]為地址的存儲單元的數(shù)據(jù)送到寄存器r3,修改r0的值即r0+4->r0，讓它指向下一個存儲單元。STRr3,[r2],#4;存儲指令，將寄存器r3存放的數(shù)據(jù)送到以[r2]為地址的存儲單元,修改r2的值即r2+4->r2，讓它指向下一個存儲單元。SUBSr1,r1,#4BNErom2ram_copy_loop4)從Flash復(fù)制程序到SDRAM32

執(zhí)行完這段程序后，可以暫停BootLoader程序，打開AXD調(diào)試程序觀察系統(tǒng)存儲器窗口，如P136圖4.13所示，可以看到地址為0x0處為Flash存儲器，其中保存著BootLoader程序，而地址0x400000處為SDRAM存儲器，其中也保存著和Flash完全相同的程序。5)進(jìn)行第二次存儲器映射

seealsoP136問題：第一、二次存儲器映射的相同與不同？

執(zhí)行完這段程序后，可以暫停BootLo336)初始化堆棧指針

在引導(dǎo)程序運行前，堆棧指針必須被初始化。堆棧指針的初始化涉及到CPSR_C和SP兩個寄存器。通過對CPSR_C的賦值來實現(xiàn)處理器模式的轉(zhuǎn)換；而對SP賦值來實現(xiàn)在不同模式下對堆棧指針的初始化。

；設(shè)置IRQ堆棧指針MOVr0,#0x12MSRcpsr_c,r0;MSR-通用寄存器到程序狀態(tài)寄存器的數(shù)據(jù)傳送指令；傳送r0的內(nèi)容到cpsr，但僅修改cpsr中的控制位域；切換到IRQ模式

MOVsp,=0x700000;為堆棧指針寄存器賦值

；設(shè)置FIQ堆棧指針MOVr0,#0x11MSRcpsr_c,r0;切換到FIQ模式

LDRsp,=0x7f0000;為堆棧指針寄存器賦值；設(shè)置SVC堆棧指針MOVr0,#0x13MSRcpsr_c,r0;切換到SVC模式

LDRsp,=0x800000;為堆棧指針寄存器賦值問題：(1)程序中紅色標(biāo)注指令都是為堆棧指針寄存器賦值，它們有啥異同？(2)從圖4.17可以看出：堆棧是用什么來充當(dāng)?shù)模?/p>

6)初始化堆棧指針347)引導(dǎo)應(yīng)用程序時，跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序中的主函數(shù)中：IMPORTC_Entry；跳轉(zhuǎn)到main函數(shù)BLC_EntryEND引導(dǎo)操作系統(tǒng)時，跳轉(zhuǎn)到操作系統(tǒng)的啟動地址處(uClinux為0x10000)LDRpc,=0x10000END7)引導(dǎo)應(yīng)用程序時，跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序中的主函數(shù)中：354.5無操作系統(tǒng)下單任務(wù)應(yīng)用程序的開發(fā)1、無操作系統(tǒng)的優(yōu)、缺點無操作系統(tǒng)相當(dāng)于裸機(jī)，資源利用少，運行速度快；無操作系統(tǒng)只適合單任務(wù)或簡單多任務(wù)的應(yīng)用程序的開發(fā)；而對于復(fù)雜多任務(wù)的嵌入式系統(tǒng)，無操作系統(tǒng)會大大增加開發(fā)難度。4.5無操作系統(tǒng)下單任務(wù)應(yīng)用程序的開發(fā)1、無操作系統(tǒng)的優(yōu)、362、開發(fā)流程：編寫.s、.c文件編譯，生成.axf文件硬件調(diào)試按復(fù)位鍵，實現(xiàn)上電自啟動通過H-flash將.bin文件添加到flash中編譯，生成.bin文件添加Bootloader到.s源文件中2、開發(fā)流程：編寫.s、.c文件編譯，生成.axf文件硬件37也可以說，開發(fā)應(yīng)用程序可分為兩個階段：(1)在調(diào)試階段，將應(yīng)用程序編譯為.axf文件，下載到SDRAM運行，在此過程中可對應(yīng)用程序使用單步、斷點等調(diào)試手段進(jìn)行調(diào)試；(2)將BootLoader引導(dǎo)程序添加到工程中，編譯工程生成.bin文件，燒寫到Flash存儲器中，完成應(yīng)用程序開發(fā)。也可以說，開發(fā)應(yīng)用程序可分為兩個階段：383、.s文件中添加Bootloader關(guān)于硬件調(diào)試前面已經(jīng)講過，這里不再復(fù)述。調(diào)試成功后，添加Bootloader的目的是將程序固化，實現(xiàn)上電自啟動。簡單的說，就是刪除先前.s文件中的代碼段和入口點定義兩行，再將它放到Bootloader的堆棧初始化之后。3、.s文件中添加Bootloader394、編譯編譯的過程跟硬件調(diào)試的一樣，只是設(shè)置有所區(qū)別，主要別如下：在DebugRelSettings->ARMLinker中：Output選項卡的R0Base下面一欄中填“0x0”；Layout選項卡的Object/SYmbol下面一欄中填“Init.o”；Section下面一欄中填“Init”。4、編譯405、.bin下載到Flash首先要對H-Flash進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，書上已有詳細(xì)的講解，為了避免每次實驗重復(fù)設(shè)置，可將設(shè)置保存到一個.hfc文件中，以后需要設(shè)置時加載此文件即可。HOW？在加載前，還需要對programming->Type進(jìn)行下載文件類型的選擇；programming->DstAddr一欄中填寫下載的目標(biāo)地址。5、.bin下載到Flash414.6固化程序到Flash存儲器兩種方法：(1)使用H-JTAG燒寫Flash(第三章已講)(2)編寫Flash燒寫程序燒寫Flash要求：熟練掌握兩種方法4.6固化程序到Flash存儲器兩種方法：42編寫Flash燒寫程序燒寫Flash

燒寫程序到Flash的過程是將待燒寫文件和燒寫程序分別下載到SDRAM中，運行燒寫程序。燒寫程序?qū)⒋裏龑懳募徇\到Flash中的指定地址中。編寫Flash燒寫程序燒寫Flash燒寫程43編寫Flash燒寫程序算法思想：(1)整片擦除Flash存儲器;(2)將SDRAM中0x500000地址起始處的內(nèi)容按字復(fù)制到Flash的0x0地址起始處，每復(fù)制一個字，判斷是否有效，如果有效則地址遞增，繼續(xù)復(fù)制下一個字的內(nèi)容，直至所有內(nèi)容復(fù)制完。NOTE：(1)在整個過程中，將指示信息通過串口打印到超級終端顯示；(2)程序中用來標(biāo)志系統(tǒng)中Flash存儲器的起始物理地址FLASH_START_ADDR,在此例中假定Flash存儲器的起始物理地址為0x0，當(dāng)把Flash存儲器映射到其他的地址空間，應(yīng)修改FLASH_START_ADDR的值。編寫Flash燒寫程序算法思想：44燒寫流程(1)將實驗板上電，并連接實驗板和PC，在PC端首先打開調(diào)試代理程序，再打開AXD調(diào)試代理軟件，執(zhí)行obey命令，將SDRAM映射到0X400000-0X1400000,將Flash映射到0X0-0X200000;(2)在AXD中裝載燒寫程序.axf映像文件，執(zhí)行File菜單里的LoadImage命令，加載Flash燒寫程序映像到SDRAM存儲器；(3)在AXD中裝載待燒寫程序的.bin文件到SDRAM中，與.axf文件不同，.bin文件是應(yīng)用程序的二進(jìn)制代碼文件，不含有調(diào)試信息，因此裝載方法和.axf文件不同，裝載.bin文件時還應(yīng)該指定程序下載到SDRAM中的地址，執(zhí)行File菜單里的LoadMemoryFromFile命令，選擇要加載的文件，并填寫裝載地址。(4)在AXD中運行燒寫程序，燒寫程序?qū)?bin文件燒寫到Flash中。燒寫流程(1)將實驗板上電，并連接實驗板和PC，在PC端首先45文件類型總結(jié)：.s：匯編語言源文件；.c：c語言源文件；.mcp：工程文件；.bin：二進(jìn)制文件；.axf：映像文件；.o文件：目標(biāo)文件.his：H-JTAG的配置文件；.hfc：H-Flasher的配置文件。文件類型總結(jié)：46第4章無操作系統(tǒng)的應(yīng)用軟件開發(fā)第4章無操作系統(tǒng)的應(yīng)用軟件開發(fā)47嵌入式軟件系統(tǒng)分為無操作系統(tǒng)和有操作系統(tǒng)。前者包括引導(dǎo)程序和應(yīng)用程序，后者則在引導(dǎo)程序結(jié)束后運行操作系統(tǒng)，并將應(yīng)用程序作為任務(wù)添加到操作系統(tǒng)中。NOTE：運行操作系統(tǒng)會占用大量寶貴的硬件資源，因此很多硬件資源有限、任務(wù)簡單的嵌入式應(yīng)用并不使用操作系統(tǒng)。嵌入式軟件系統(tǒng)分為無操作系統(tǒng)和有操作系統(tǒng)。48嵌入式系統(tǒng)不管是否使用操作系統(tǒng)，都需要一段引導(dǎo)程序BootLoader來初始化硬件，為操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序的運行做準(zhǔn)備。BootLoader是硬件與軟件的橋梁，其作用就是初始化硬件設(shè)備、編址空間映射，建立系統(tǒng)軟、硬件的正常工作狀態(tài)。BootLoader的開發(fā)已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)教學(xué)和工程中的技術(shù)瓶頸。本章的內(nèi)容：*介紹BootLoader的功能*分析s3c4510b的編址空間映射*分析BootLoader的啟動過程*提出工程中BootLoader的解決方案。*用實例介紹不使用嵌入式操作系統(tǒng)的軟件開發(fā)流程和代碼固化方法。本章的目標(biāo)：讓讀者能使用ADS開發(fā)一個完整的不使用操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)不管是否使用操作系統(tǒng)，都需要一段引導(dǎo)程序BootL494.1軟件開發(fā)數(shù)據(jù)流向圖在不使用嵌入式操作系統(tǒng)的情況下，在ADS上能完成從BootLoader到應(yīng)用程序的整個開發(fā)流程，使用JTAG仿真器進(jìn)行調(diào)試，RS-232串口作為標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出，數(shù)據(jù)流向如P120圖4.1所示。在調(diào)試階段：使用ADS開發(fā)應(yīng)用程序，編譯生成帶調(diào)試信息的.axf文件；用JTAG仿真器連接實驗板和PC，將實驗板上電，打開調(diào)試代理軟件檢測到ARM核處理器在AXD中使用setmem或obey命令設(shè)置CPU特殊功能寄存器配置存儲空間；加載.axf文件到SDRAM存儲器就可以調(diào)試運行了；利用AXD提供的單步、斷點等調(diào)試手段，可以方便地查看CPU寄存器、存儲器內(nèi)容。

4.1軟件開發(fā)數(shù)據(jù)流向圖在不使用嵌入式操作系統(tǒng)的情況下，在50NOTE：*程序是在SDRAM里運行的，因此掉電后不能保存；*應(yīng)用程序調(diào)試完畢后，將其加入BootLoader,編譯生成不帶調(diào)試信息的.bin文件，bin格式的映象文件只能全速運行；*燒寫.bin文件需要一個專門的Flash燒寫程序（擴(kuò)展名為.axf）。*先采用上述調(diào)試軟件的方法將燒寫程序.axf文件加載到SDRAM，然后選擇AXD的File菜單里面的LoadImage命令，將應(yīng)用程序.bin文件加載到SDRAM的合適地址上，運行燒寫程序，就能將.bin文件燒寫到Flash存儲器了。*在調(diào)試或燒寫過程中，可以將必要信息通過RS-232串口輸出到PC超級終端進(jìn)行顯示。NOTE：514.2無操作系統(tǒng)的軟件運行模式不使用操作系統(tǒng)時，嵌入式軟件系統(tǒng)包含引導(dǎo)程序和應(yīng)用程序兩個部分：(1)引導(dǎo)程序是嵌入式軟件系統(tǒng)中必不可少的部分，完成硬件初始化、存儲器空間映射和設(shè)置系統(tǒng)工作狀態(tài)等工作。(2)應(yīng)用程序則根據(jù)不同應(yīng)用目的而編寫。無操作系統(tǒng)下的各種軟件運行模式的主要區(qū)別在于：引導(dǎo)程序和應(yīng)用程序的各種組成方式。NOTE：

下面介紹的四種模式中采用的編址空間是經(jīng)過二次存儲器映射后的空間，在沒有了解存儲器的二次映射之前，只需要了解此圖中各個部分的邏輯關(guān)系即可，不用去考慮物理地址。4.2無操作系統(tǒng)的軟件運行模式不使用操作系統(tǒng)時，嵌入式軟件系52

無操作系統(tǒng)的嵌入式軟件運行模式：

1、應(yīng)用程序和引導(dǎo)程序在一個工程中一起編譯為一個.bin文件,燒寫到Flash存儲器地址0x0，引導(dǎo)程序運行結(jié)束后直接跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序的入口處：(1)BootLoader啟動后，F(xiàn)lash中的所有程序被復(fù)制到SDRAM存儲器中，如圖4.2P121(2)引導(dǎo)程序結(jié)束后就進(jìn)入應(yīng)用程序，這種跳轉(zhuǎn)方式通過在引導(dǎo)程序中導(dǎo)入應(yīng)用程序主函數(shù)名稱來實現(xiàn)。(3)從匯編程序跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序時，編譯器會自動計算跳轉(zhuǎn)的目的地址。。

53(4)跳轉(zhuǎn)的代碼如下：IMPORTC_Entry；導(dǎo)入應(yīng)用程序的C_Entry函數(shù)BLC_Entry；跳轉(zhuǎn)到該函數(shù)，跳轉(zhuǎn)地址由編譯器在編譯時計算NOTE：應(yīng)用程序存放到SDRAM的引導(dǎo)程序后，但其起始地址并不固定，在編譯時，應(yīng)用程序的起始地址隨著引導(dǎo)程序的大小而變化。(4)跳轉(zhuǎn)的代碼如下：54

2、應(yīng)用程序和引導(dǎo)程序分別編譯為兩個.bin文件，引導(dǎo)程序燒寫到Flash存儲器地址0x0，應(yīng)用程序則燒寫到存儲器中的某個地址，引導(dǎo)程序運行結(jié)束后跳轉(zhuǎn)到該地址運行應(yīng)用程序

(1)BootLoader啟動后，F(xiàn)lash中的所有程序被復(fù)制到SDRAM存儲器中，如圖4.3P121(2)引導(dǎo)程序結(jié)束后就進(jìn)入應(yīng)用程序，即將PC指針跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序的起始地址，跳轉(zhuǎn)的代碼如下：LDRR1，=0X10000MOVPC，R1NOTE：

這種模式下，應(yīng)用程序和引導(dǎo)程序被單獨編譯為兩個.bin文件，因此應(yīng)用程序可以靈活地?zé)龑懙饺我獾刂诽?。本例中?yīng)用程序被燒寫到0x10000為例。

2、應(yīng)用程序和引導(dǎo)程序分別編譯為兩個.bin文件，引55

3、擴(kuò)展引導(dǎo)程序，使其初始化功能結(jié)束后即可跳轉(zhuǎn)到一個函數(shù)入口，也可以跳轉(zhuǎn)到指定地址在此模式下，引導(dǎo)程序和其擴(kuò)展的部分在一個工程中，編譯為.bin文件，最后燒寫到Flash存儲器的地址0x0處，應(yīng)用程序既可以隨引導(dǎo)程序一起編譯，也可以單獨編譯并下載到指定地址。如P122圖4.4所示,引導(dǎo)程序完成后跳轉(zhuǎn)到擴(kuò)展程序中，可以進(jìn)行串口初始化、人-機(jī)交互、按鍵判斷、硬件電路自檢、操作系統(tǒng)升級等功能，也可以根據(jù)輸入命令跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)程序或引導(dǎo)操作系統(tǒng)運行。這種模式集合了前兩種模式的特點，啟動過程較為靈活，并可以提供豐富的擴(kuò)展功能，在實際工程中得到了廣泛應(yīng)用。常用的通用引導(dǎo)程序，如U-Boot等都是采用這種模式。3、擴(kuò)展引導(dǎo)程序，使其初始化功能結(jié)束后即可跳轉(zhuǎn)到一個564、應(yīng)用程序編譯為.axf文件，下載到SDRAM存儲器中運行在此模式下，工程文件僅由應(yīng)用程序組成，不需要包含引導(dǎo)程序，程序編譯完畢后由AXD調(diào)試軟件通過JTAG口下載到SDRAM中，下載地址由ADS在程序編譯前指定，其地址信息附加在編譯后生成的.axf文件中。4、應(yīng)用程序編譯為.axf文件，下載到SDRAM存儲器中運574.3軟件系統(tǒng)開發(fā)概述嵌入式系統(tǒng)的BootLoader

BootLoader類似于PC上的BIOS，是系統(tǒng)上電復(fù)位后，首先執(zhí)行的一段程序，用以完成整個系統(tǒng)的啟動和加載任務(wù)。其功能主要是：(1)初始化CPU、堆棧指針;(2)配置存儲映射，建立系統(tǒng)的編址空間映射(3) 跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序或操作4.3軟件系統(tǒng)開發(fā)概述嵌入式系統(tǒng)的BootLoader582.BootLoader的開發(fā)模板seealsoP123圖4.6定義異常向量初始化系統(tǒng)配置寄存器第一次存儲器映射從Flash復(fù)制程序到ADRAM第二次存儲器映射初始化堆棧指針跳轉(zhuǎn)到程序入口2.BootLoader的開發(fā)模板定義異常向量初始化系統(tǒng)配593.關(guān)于BootLoader開發(fā)模板的解釋

1)定義異常向量ARM處理器的硬件決定了處理器出現(xiàn)異常時PC指針會自動跳轉(zhuǎn)到從0x0到0x1C的地址處運行，因此BootLoader應(yīng)在這些地址放置跳轉(zhuǎn)指令，使異常產(chǎn)生后程序能跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的異常處理程序。2)初始化系統(tǒng)配置寄存器系統(tǒng)配置寄存器SYSCFG決定了編址空間中特殊功能寄存器組的起始地址，以及片內(nèi)SRAM的使用方式和起始地址，應(yīng)首先對其初始化。3.關(guān)于BootLoader開發(fā)模板的解釋603)進(jìn)行第一次存儲器映射(將SDRAM存儲器映射到0X400000-0X1400000)系統(tǒng)復(fù)位后編址空間還沒有進(jìn)行初始化，只有Flash能夠被訪問，暫時無法讀/寫SDRAM，應(yīng)首先通過對相關(guān)寄存器賦值，在編址空間和實際SDRAM物理設(shè)備之間建立映射關(guān)系，通過第一次存儲器映射，將SDRAM存儲器映射到0X400000-0X1400000,使得SDRAM處于正常讀/寫狀態(tài)。4)從Flash復(fù)制程序到SDRAM第一次映射中已經(jīng)將SDRAM映射到了地址0x400000-0x1400000處，由于SDRAM具有更快的讀/寫速度，在嵌入式系統(tǒng)中通常將程序從Flash復(fù)制到SDRAM中執(zhí)行，這個工作由BootLoader完成。3)進(jìn)行第一次存儲器映射(將SDRAM存儲器映射到0X400615)進(jìn)行第二次存儲器映射和SDRAM相比，F(xiàn)lash讀/寫速度較慢，而ARM芯片的硬件構(gòu)成決定了異常向量表必須放在0x0處，如果將Flash映射到0x0，將明顯地減慢系統(tǒng)對異常的處理時間，另外，因為無法在Flash修改異常向量表，因此通常將異常向量表存放在SDRAM中，并把SDRAM的起始地址映射到0x0處。所以第二次存儲器映射就是將SDRAM存儲器從原地址0x400000-0x1400000處映射到0x000000-0x100000;將Flash存儲器從原地址0x0-0x200000處映射到0x1000000-0x1200000。6)初始化堆棧指針對堆棧指針進(jìn)行初始化，應(yīng)首先確定堆棧指針工作方式，如滿遞減等，再根據(jù)應(yīng)用程序中實際需要使用的堆棧大小進(jìn)行設(shè)置。5)進(jìn)行第二次存儲器映射627)跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序或操作系統(tǒng)入口

對于應(yīng)用程序：

在匯編程序中導(dǎo)入應(yīng)用程序中的函數(shù)標(biāo)號，通過跳轉(zhuǎn)指令可直接跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序；對于操作系統(tǒng)：操作系統(tǒng)通常被燒寫到Flash的固定地址處，初始化過程完成后跳轉(zhuǎn)到操作系統(tǒng)的指定地址處即可。NOTE：在編寫B(tài)ootLoader程序時，可根據(jù)具體硬件配置，對圖4.6中文件進(jìn)行相應(yīng)修改；在使用BootLoader引導(dǎo)不同應(yīng)用程序時，只需在main.c文件中添加相應(yīng)的應(yīng)用程序源代碼即可。

7)跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序或操作系統(tǒng)入口634.開發(fā)BootLoader的主要方案(1)獲得相同型號CPU在其他開發(fā)板上的BootLoader，在此基礎(chǔ)上修改；(2)使用U-Boot、Redboot等通用BootLoader進(jìn)行移植；(3)根據(jù)功能需求自行編寫B(tài)ootLoader。NOTE：(1)如果硬件平臺使用了常見的處理器型號，方案一、二能夠高效、快捷地完成BootLoader設(shè)計。因為ARM內(nèi)核處理器應(yīng)用廣泛，在網(wǎng)絡(luò)上即可下載到大多數(shù)型號的BootLoader，只需針對硬件參數(shù)進(jìn)行修改即可。(2)自行編寫B(tài)ootLoader程序需要熟練掌握處理器的中斷方式、編址空間、寄存器配置等，且對匯編語言應(yīng)用能力要求較高，因此方案三難度較大、采用較少。(3)U-Boot(UniversalBootLoader)具有源碼開放、支持的處理器廣泛(PowerPC、ARM、X86等)，可靠性和穩(wěn)定性好、設(shè)備驅(qū)動豐富(串口、以太網(wǎng)、SDRAM、Flash等)等特點，本書附錄介紹了U-Boot的移植方法。4.開發(fā)BootLoader的主要方案(1)獲得相同型號CP644.4嵌入式系統(tǒng)引導(dǎo)程序4.4.1BootLoader概述BootLoader是在系統(tǒng)啟動初始化硬件設(shè)備、建立存儲器映射，從而將系統(tǒng)的軟、硬件環(huán)境帶到一個合適狀態(tài)的一段程序，類似于PC上的BIOS，是嵌入式軟件系統(tǒng)的底層。

典型的BootLoader程序通常需要完成的任務(wù)：

(1)定義入口地址；(2)建立異常中斷處理向量；(3)初始化堆棧指針；(4)跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序的主函數(shù)中或跳轉(zhuǎn)到操作系統(tǒng)的啟動地址。4.4嵌入式系統(tǒng)引導(dǎo)程序4.4.1BootLoader概654.4.2s3c4510B編址空間和存儲器映射

1.s3c4510b編址空間2.S3c4510b存儲器映射常用的5個系統(tǒng)管理寄存器：1）ROM/SRAM/Flash控制寄存器ROMCONn2)DRAM/SDRAM控制寄存器DRAMCONn3)系統(tǒng)配置寄存器SYSCFG4）數(shù)據(jù)總線寬度寄存器EXTDBWTH5）DRAMA刷新與外部I/O控制寄存器REFEXTCON4.4.2s3c4510B編址空間和存儲器映射664.4.3BootLoader啟動過程分析

1、BootLoader是高度依賴于硬件的，針對不同的硬件配置，其實現(xiàn)方式也各不相同。2、以一段s3c4510b的初始化代碼為例進(jìn)行分析，其啟動過程分為7個步驟：(1)定義異常向量；(2)初始化系統(tǒng)配置寄存器；(3)進(jìn)行第一次存儲器映射(將SDRAM存儲器映射到0x400000-0x1400000)；(4)從Flash復(fù)制程序到SDRAM;(5)進(jìn)行第二次存儲器映射(將SDRAM存儲器從原地址0x400000-0x1400000處映射到0x0-0x1000000；將Flash存儲器從原地址0x0-0x200000處映射到0x1200000-0x1400000)；(6)初始化堆棧指針；(7)跳轉(zhuǎn)到C語言程序(應(yīng)用程序或操作系統(tǒng)入口)

4.4.3BootLoader啟動過程分析

1、Boo673、系統(tǒng)上電后的映射關(guān)系：圖4.10P1323、系統(tǒng)上電后的映射關(guān)系：684、BootLoader啟動過程分析

補(bǔ)充：關(guān)于偽指令EQU語法格式：名稱EQU表達(dá)式{，類型}EQU偽指令用于為程序中的常量、標(biāo)號等定義一個等效的字符名稱，類似于C語言中的＃define。其中EQU可用“*”代替。“名稱”為EQU偽指令定義的字符名稱，當(dāng)“表達(dá)式”為32位的常量時，可以指定表達(dá)式的數(shù)據(jù)類型，有以下三種類型：CODE16、CODE32和DATA使用示例：(1)TestEQU50；定義標(biāo)號Test的值為50(2)AddrEQU0x55，CODE32；定義Addr的值為0x55，且該處為32位的ARM指令。

4、BootLoader啟動過程分析690)系統(tǒng)默認(rèn)從Flash的0x0地址處開始執(zhí)行程序，因此首先要進(jìn)行SDRAM映射SYSCFGEQU0X3FF0000；系統(tǒng)配置寄存器地址EXTDBWTHEQUOX3FF3010；數(shù)據(jù)寬度寄存器地址ROMCON0EQUOX3FF3014；Flash配置寄存器地址SDRAMCON0EQUOX3FF302C；SDRAM配置寄存器地址REFEXTCONEQUOX3FF303C；刷新和外部I/O寄存器地址0)系統(tǒng)默認(rèn)從Flash的0x0地址處開始執(zhí)行程序，因此首70

rSYSCFGEQU0XE7FFFF90；系統(tǒng)配置寄存器的賦值

rEXTDBWTHEQUOX00003002；數(shù)據(jù)寬度寄存器的賦值

rREFEXTCONEQUOXCE338360；刷新和外部I/O寄存器的賦值;第一次映射時，F(xiàn)lash和SDRAM配置寄存器的賦值

rfROMCON0EQUOX02000060

rfSDRAMCON0EQUOX14010380;第二次映射時，F(xiàn)lash和SDRAM配置寄存器的賦值

rsROMCON0EQUOX14048060

rsSDRAMCON0EQUOX10000380

無操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序開發(fā)精編課件71；沒有使用的存儲器組，賦值為0rROMCON1EQU0X0rROMCON2EQU0X0rROMCON3EQU0X0rROMCON4EQU0X0rROMCON5EQU0X0rSDRAMCON1EQU0X0rSDRAMCON2EQU0X0rSDRAMCON3EQU0X0；沒有使用的存儲器組，賦值為072IOPMODEQU0X3FF5000；GPIO模式寄存器IOPCONEQU0X3FF5004；GPIO配置寄存器IOPDATAEQU0X3FF5008；GPIO數(shù)據(jù)寄存器IOPMODEQU0X3FF5000；73;1)定義異常向量CODE32AREAInit,CODE,READONLY；定義為代碼段ENTRY;程序入口BReset_Handler;啟動后跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號Reset_Handler處；以下7條NOP語句分別對應(yīng)7個中斷向量，因為不使用中斷，此處定義異常向量表為空。NOP；未定義指令中斷NOP；軟件中斷NOP；預(yù)取指令終止NOP；數(shù)據(jù)終止NOP；保留BIRQHandler；IRQ中斷NOP；FIQ中斷NOTE：

沒有使用中斷時，在中斷向量表處可存放NOP指令，需要使用中斷向量，如IRQ中斷時，在相應(yīng)的中斷向量地址處存放一條跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序的跳轉(zhuǎn)指令即可。

;1)定義異常向量742)初始化系統(tǒng)配置寄存器、數(shù)據(jù)寬度寄存器Reset_Handler;初始化syscfg寄存器；[5:4]Cache模式01=0KBSRAM，8KBCache;[25:16]特殊功能寄存器組的基指針1111111111=0x3ffLDRR1,=SYSCFG;代表什么？觀察寄存器、存儲器的內(nèi)容LDRR0,=rSYSCFG;STRR0,[R1];R0->[R1];初始化EXTDBWTH寄存器，Rextdbwth=0x00003002;[1:0]Flash組0的數(shù)據(jù)總線寬度=1016位;[13:12]DRAM組0的數(shù)據(jù)總線寬度=1132位LDRR1,=EXTDBWTH;LDRR0,=rEXTDBWTH;STRR0,[R1];R0->[R1]NOTE:系統(tǒng)配置寄存器SYSCFG的地址為0x3FF0000;數(shù)據(jù)寬度寄存器EXTDBWTH的地址為0x3FF3010。SYSCFG的作用主要是定義怎樣使用處理器的片內(nèi)資源；EXTDBWTH的作用是定義外部資源的數(shù)據(jù)寬度，同時也讓系統(tǒng)了解了外部硬件連接情況。2)初始化系統(tǒng)配置寄存器、數(shù)據(jù)寬度寄存器753)進(jìn)行第一次存儲器映射映射的作用就是將外部物理設(shè)備映射到相應(yīng)的地址范圍。bootloader中使用了兩次映射，其本質(zhì)就是給兩個相應(yīng)的寄存器賦值，它們是：Flash控制寄存器ROMCON，地址為0x3FF3014；SDRAM控制寄存器DRAMCON，地址為0x3FF302C。LDRr0,=ROMCON0;r0中存放STMIA指令的目的地址；rfROMCON0=0x02000060;[19:10]Flash組基指針0x0;[29:20]Flash組尾指針0x200000LDRr1,=rfROMCON0;將頭文件中定義的寄存器賦值寫入寄存器LDRr2,=rROMCON1LDRr3,=rROMCON2LDRr4,=rROMCON3LDRr5,=rROMCON4LDRr6,=rROMCON53)進(jìn)行第一次存儲器映射76；rfSDRAMCON0=0x14010380;[19:10]DRAM組基指針=01000000,即地址為0x400000;[29:20]DRAM組尾指針=0101000000，即地址為0x1400000LDRr7,=rSDRAMCON0

LDRr8,=rSDRAMCON1LDRr9,=rSDRAMCON2LDRr10,=rSDRAMCON3LDRr11,=rREFEXTCON;將r1-r11的賦值一次性寫入以r0為開始地址的存儲單元STMIAr0,{r1-r11}

NOTE：(1)這段程序執(zhí)行完后，系統(tǒng)的地址空間映射如P135圖4.11所示。(2)此段程序中蘭色標(biāo)注的兩小段的作用是？它們好象屬于沒有使用的存儲器組，那能刪掉嗎？；rfSDRAMCON0=0從Flash復(fù)制程序到SDRAM原因：當(dāng)程序在SDRAM中運行時速度快，但不能掉電保護(hù)；程序在flash中運行時，可以掉電保護(hù)，但運行速度慢，且中斷無法修改；該步驟集二者之長，既可以在SDRAM中運行，又可以進(jìn)行掉電保護(hù)。LDRr0,=0x0;初始化復(fù)制數(shù)據(jù)的源地址LDRr1,=0x200000;初始化循環(huán)次數(shù)LDRr2,=0x400000;初始化復(fù)制數(shù)據(jù)的目的地址rom2ram_copy_loop;子程序標(biāo)號，此子程序作用就是把程序從Flash復(fù)制到SDRAMLDRr3,[r0],#4;加載指令，將以[r0]為地址的存儲單元的數(shù)據(jù)送到寄存器r3,修改r0的值即r0+4->r0，讓它指向下一個存儲單元。STRr3,[r2],#4;存儲指令，將寄存器r3存放的數(shù)據(jù)送到以[r2]為地址的存儲單元,修改r2的值即r2+4->r2，讓它指向下一個存儲單元。SUBSr1,r1,#4BNErom2ram_copy_loop4)從Flash復(fù)制程序到SDRAM78

執(zhí)行完這段程序后，可以暫停BootLoader程序，打開AXD調(diào)試程序觀察系統(tǒng)存儲器窗口，如P136圖4.13所示，可以看到地址為0x0處為Flash存儲器，其中保存著BootLoader程序，而地址0x400000處為SDRAM存儲器，其中也保存著和Flash完全相同的程序。5)進(jìn)行第二次存儲器映射

seealsoP136問題：第一、二次存儲器映射的相同與不同？

執(zhí)行完這段程序后，可以暫停BootLo796)初始化堆棧指針

在引導(dǎo)程序運行前，堆棧指針必須被初始化。堆棧指針的初始化涉及到CPSR_C和SP兩個寄存器。通過對CPSR_C的賦值來實現(xiàn)處理器模式的轉(zhuǎn)換；而對SP賦值來實現(xiàn)在不同模式下對堆棧指針的初始化。

；設(shè)置IRQ堆棧指針MOVr0,#0x12MSRcpsr_c,r0;MSR-通用寄存器到程序狀態(tài)寄存器的數(shù)據(jù)傳送指令；傳送r0的內(nèi)容到cpsr，但僅修改cpsr中的控制位域；切換到IRQ模式

MOVsp,=0x700000;為堆棧