嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用 第3版 課件 第9、10章 微處理器S3C2410A定時計數(shù)器；Bootloader 設(shè)計基礎(chǔ)、A-D轉(zhuǎn)換、觸摸屏與LCD程序設(shè)計

1第9章微處理器S3C2410A的定時/計數(shù)器定時器部件在實時控制系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，它可以實現(xiàn)對設(shè)備的周期性控制，同時使用定時器的PWM輸出功能可以實現(xiàn)設(shè)備功率的控制，用于恒溫控制系統(tǒng)等。S3C2410A芯片中的定時部件有多個，不同的定時部件有不同的用途?？撮T狗定時器（WATCHDOG）主要用來防止處理器的死機，需要在看門狗定時器規(guī)定的時間內(nèi)喂狗，就是重新給看門狗定時器賦初值，否則時間到產(chǎn)生溢出復位信號，使ARM系統(tǒng)復位而重新啟動；定時器（TIMER）主要用于定時或計數(shù)，還可用于脈寬調(diào)制PWM（PulseWidthModulation）的控制；實時時鐘RTC（RealTimeClock）主要用于為系統(tǒng)提供日歷與實時鐘信號。定時部件雖然種類較多，但它們的工作原理基本相同。本章主要介紹各自的原理與應(yīng)用。29.1S3C2410A定時/計數(shù)器原理定時器或計數(shù)器的邏輯電路是相同的，它們的主要區(qū)別在用途上。在應(yīng)用時，定時器的輸入信號來自于內(nèi)部，是周期信號，從而通過計數(shù)實現(xiàn)了定時的功能；而計數(shù)器的輸入信號一般來自于外部，是非周期信號，因而只能實現(xiàn)計數(shù)的功能。因此這樣的邏輯電路被稱為定時/計數(shù)器。圖9-1是一般定時/計數(shù)器內(nèi)部工作原理框圖，它是以一個N位計數(shù)器（加1或減1）為核心，計數(shù)器的初值在編程時設(shè)置。計數(shù)器的輸入脈沖分為2類：系統(tǒng)時鐘和外部事件脈沖。微處理器S3C2410A使用的是具有減法功能的定時/計數(shù)器。39.2看門狗定時器（WATCHDOG）

S3C2410A中看門狗定時器的作用是，當系統(tǒng)程序出現(xiàn)功能錯亂，引起系統(tǒng)程序出現(xiàn)死循環(huán)時，是系統(tǒng)重新啟動開始工作。嵌入式系統(tǒng)由于使用環(huán)境的復雜，即使用環(huán)境中有較強的干擾信號，或者系統(tǒng)程序本身的不完善，因而不能排除系統(tǒng)程序不會出現(xiàn)死循環(huán)現(xiàn)象。當系統(tǒng)使用看門狗部件時，如果系統(tǒng)出現(xiàn)了死循環(huán)，看門狗定時器將產(chǎn)生一個具有一定寬度的復位信號，強迫系統(tǒng)復位，恢復系統(tǒng)的正常運行?？撮T狗定時器必須在小于定時的時間周期內(nèi)，對其重新賦初值（俗稱“喂狗”），使看門狗定時器不會產(chǎn)生復位信號，系統(tǒng)正常運行。當系統(tǒng)程序出現(xiàn)死循環(huán)時，無法給看門狗定時器喂狗或者說不能執(zhí)行喂狗函數(shù)，將會產(chǎn)生復位信號。49.2.1看門狗定時器的工作原理

S3C2410A看門狗定時器有2種工作模式：

①帶中斷請求信號的常規(guī)時隙定時器。

②產(chǎn)生內(nèi)部復位信號的定時器，即當定時器的值為0時，產(chǎn)生一個寬度為128PCLK（系統(tǒng)時鐘周期）的復位脈沖信號。圖9-2是看門狗定時器的邏輯功能圖?？撮T狗定時器一旦啟動工作，看門狗定時器的計數(shù)常數(shù)寄存器（WTDAT）就無法自動地裝載到計數(shù)寄存器（WTCNT）中。因此應(yīng)該在看門狗定時器工作之前，通過初始化編程將計數(shù)常數(shù)寄存器（WTDAT）的值寫入到計數(shù)寄存器（WTCNT）中。59.2.2看門狗特殊功能控制寄存器

S3C2410A芯片的看門狗定時器邏輯中有3個控制其操作的特殊功能寄存器：看門狗控制寄存器（WTCON）；計數(shù)常數(shù)寄存器（WTDAT）和看門狗計數(shù)寄存器（WTCNT）。它們的屬性如表9-1。寄存器名占用地址讀寫屬性描述初值WTCON0x53000000讀/寫看門狗控制寄存器0x8021WTDAT0x53000004讀/寫看門狗常數(shù)寄存器0x8000WTCNT0x53000008讀/寫看門狗計數(shù)寄存器0x800061.看門狗控制寄存器（WTCON）比特位描述初值[15:8]預分頻值（PrescalerValue）：范圍0～2550x80[7:6]保留，但取值必須為0000[5]看門狗定時器使能位：1=使能；0=不使能1[4:3]分割因子（Clockselect）：00=16;01=32;10=64;11=12800[2]中斷請求使能位：1=允許中斷（看門狗作為一般定時器使用時）；0=不允許中斷0[1]保留位，取值為00[0]看門狗定時器復位信號輸出使能（ResetEnable/Disable）:0＝禁止看門狗定時器的復位功能；1＝在看門狗定時器回0時復位信號有效。172.看門狗常數(shù)寄存器（WTDAT）看門狗常數(shù)寄存器WTDAT（WatchdogTimerDataRegister）用來存儲看門狗定時器的溢出時間間隔常數(shù)值。看門狗計數(shù)寄存器從此值開始做減法計數(shù)，直到變?yōu)?為時間間隔。計數(shù)公式如下：

計數(shù)常數(shù)=所需時間間隔/計數(shù)時鐘周期T=所需時間間隔*（PCLK/（預分頻值+1）/分割因子）WTDAT是可讀寫的，地址為0x53000004，復位初值為0x8000。其位功能如下表所示。比特位描述初值[15:0]看門狗計數(shù)常數(shù)寄存器值（CountReloadValue）0x800083.看門狗計數(shù)寄存器（WTCNT）

看門狗計數(shù)寄存器WTCNT（WatchdogTimerCounterRegister）是一個實時動態(tài)變化的減法計數(shù)器，WTCNT工作時存儲當前計數(shù)值。WTCNT是可讀寫的，地址為0x53000008，復位后初值為0x8000?？撮T狗計數(shù)寄存器的位功能描述如下表所示。比特位描述初值[15:0]看門狗計數(shù)器的當前值（CountValue）0x800099.2.3看門狗定時器應(yīng)用示例

1.Bootloader中的看門狗定時器編程

在系統(tǒng)啟動引導的Bootloader程序中，由于這時ARM系統(tǒng)的部件初始化需要進行大量的工作，需要關(guān)閉看門狗定時器，就是設(shè)置看門狗控制寄存器WTCON的b5=0（看門狗定時器使能位無效），b0=0（禁止看門狗定時器的復位功能），與其它位無關(guān)，因此控制字可為0x00，而且必須使用匯編語言編寫程序。程序代碼如下：WTDOGEQU0x53000000;定義WTCON的地址 LDRR0,=WTCON;WTCON地址送R0 LDRR1,=0x00;控制字0x00送R1

STRR1,[R0]

;控制字寫入R02.程序正常運行時的看門狗定時器編程

看門狗可以實現(xiàn)ARM系統(tǒng)的復位，不需要外圍的控制電路。要實現(xiàn)看門狗的功能，需要對看門狗的特殊功能寄存器進行配置操作。編程流程如下：①看門狗定時器作為一般定時器使用時，需要設(shè)置看門狗的中斷操作，因為這是看門狗作為一般定時器使用時的唯一用法。除包括ARM系統(tǒng)的各個中斷寄存器的設(shè)置外，還要看門狗自身中斷使能有效。如果作為ARM系統(tǒng)的看門狗使用，這一步不用設(shè)置。②設(shè)置看門狗控制寄存器WTCON，主要包括預分頻值、分割因子，看門狗定時器復位信號輸出使能b0=1（在看門狗定時器回0時復位信號有效）。③在預估的預分頻值、分割因子的情況下，計算看門狗的定時常數(shù)。只要計算的結(jié)果不大于WTDAT的數(shù)值范圍即216－1均為有效數(shù)據(jù)。將定時常數(shù)賦給WTDAT寄存器和WTCNT寄存器。④啟動看門狗定時器。使看門狗定時器使能位b5=1（使能有效電平信號）。1011應(yīng)用實例使用看門狗功能時，必須事先進行初始化。初始化的主要工作就是設(shè)置WTCON寄存器和WTDAT寄存器。例如，實現(xiàn)S3C2410A芯片的看門狗功能，監(jiān)測系統(tǒng)的周期不大于40us，PCKL=50Mhz。首先計算賦給WTDAT寄存器的初值。初值＝40us*（PCKL/（預分頻值+1）/分割系數(shù)）注意：這里PCKL的單位是赫茲，預分頻值和分割系數(shù)必須事先有一個固定的值。本例中預分頻值=0，分割系數(shù)=16，即設(shè)置WTCON的值為0x0021，允許看門狗定時器工作，允許看門狗復位信號有效。初值計算過程如下：初值＝40*10-6*（50*106/（0+1）/16）=125=0x7d

程序代碼如下：12匯編語言代碼段WTCONEQU0x53000000WTDATEQU0x53000004 AREAWatchdog_Ini,CODE,READONLY ENTRY CODE32ldrr0,=WTDAT;將WTDAT寄存器地址值賦給r0ldrr1,=0x7d;將計數(shù)器初值0x7d賦給r1strr1,[r0];將r1的內(nèi)容寫到以r0內(nèi)容為地址的單元中

ldrr0,=WTCON;將WTCON寄存器地址值賦給r0ldrr1,=0x0021/*設(shè)啟動看門狗?？撮T狗復位使能、看門狗使能*/strr1,[r0]END C語言代碼段#definerWTCON=(*(volatileunsignedchar*)0x53000000)#definerWTDAT=(*(volatileunsignedchar*)0x53000004)#definerWTCNT=(*(volatileunsignedchar*)0x53000008)voidwatchdog40(void){rWTCON=(rWTCON&0x0000)|(1<<8)|(1<<3);/*設(shè)置預分頻值、分割因子*/rWTDAT=0x7d;rWTCNT=0x7d;rWTCON=rWTCON|(1<<5)|(1<<0);/*設(shè)啟動看門狗?？撮T狗復位使能、看門狗使能*/}13149.3具有脈寬調(diào)制（PWM）的定時器（TIMER）Timer部件主要用于提供定時功能，脈寬調(diào)制（PWM）功能，它的應(yīng)用比較靈活，對于需要一定頻率的脈沖信號，一定時間間隔定時信號的應(yīng)用場合，都能提供支持。9.3.1定時器Timer概述

S3C2410A芯片中有5個16位的Timer部件，其中Timer0～Timer3具有PWM功能，Timer4僅用于定時，不具有PWM功能，它沒有輸出引腳。Timer0是一個同時具有死區(qū)（dead-zone）發(fā)生器，通常用于控制大電流設(shè)備。15

9.3.2TIMER部件的操作每個定時/計數(shù)器都是16位的減法計數(shù)器，是通過定時器自己的時鐘驅(qū)動的。當計數(shù)器減到0時，可產(chǎn)生定時器中斷請求信號，通知CPU定時器的操作已經(jīng)完成了。此時定時/計數(shù)緩沖寄存器TCNTBn（TimerCounterBufferRegistern）的值將自動裝載到遞減計數(shù)器，開始下一輪的操作。但是，若定時器停止工作，則TCNTBn的值將不會重新裝載到計數(shù)器中。定時器比較緩沖寄存器TCMPBn（TimerCompareBufferRegistern）的值用于脈寬調(diào)制。當計數(shù)器的值與比較寄存器的值相同時，定時器的邏輯將改變輸出電平。因此TCMPBn確定脈寬調(diào)制信號輸出的上升時間（或下降時間）。每個定時器（TIMER4除外）均含有TCNTBn，TCNTn，TCMPBn和TCMPn四種計數(shù)緩沖寄存器，其中定時器計數(shù)寄存器TCNTn（TimerCounterRegistern）和定時器比較寄存器TCMPn（TimerCompareRegistern）是內(nèi)部寄存器（編程不可見），內(nèi)部寄存器TCNTn的值可以通過計數(shù)觀察寄存器讀取。16179.3.2TIMER部件操作（續(xù)）

每個定時器讀時都是16位的減法計數(shù)器，是通過定時器自己的時鐘驅(qū)動的。當計數(shù)器減到0時，可產(chǎn)生定時器中斷請求信號，通知CPU定時器的操作已經(jīng)完成了。此時TCNTBn的值將自動裝載到遞減計數(shù)器，開始下一輪的操作。但是，若定時器停止工作，則TCNTBn的值將不會重新裝載到計數(shù)器中。

TCMPBn的值用于脈寬調(diào)制。當計數(shù)器的值與比較寄存器的值相同時，定時器的邏輯將改變輸出電平。因此TCMPBn確定脈寬調(diào)制信號輸出的上升時間（或下降時間）。每個定時器（TIMER4除外）均含有TCNTBn，TCNTn，TCMPBn和TCMPn四種計數(shù)緩沖寄存器，其中TCNTn和TCMPn是內(nèi)部寄存器（編程不可見），內(nèi)部寄存器TCNTn的值可以通過計數(shù)觀察寄存器讀取。181.自動重載和雙緩沖器S3C2410A處理器的定時器具有雙緩沖功能，即在不停止當前定時器運行的情況下，重載下次定時器運行周期（或頻率）的參數(shù)、PWM波形的占空比。主要是指向TCNTBn，TCMPBn寄存器賦值。裝載新值之后，在按原參數(shù)運行完前周期后，在下一個新的周期，按新的設(shè)置參數(shù)運行。當內(nèi)部寄存器TCNTn的值減到0時將自動裝載TCNTBn的值到TCNTn中，并可重新開始進行減法計數(shù)，前提條件是自動重載允許。如果TCNTn＝0，但自動重載禁止，則定時器停止運行。19雙緩沖功能編程圖例當內(nèi)部寄存器TCNTn的值減到0時將自動裝載TCNTBn的值到TCNTn中，并可重新開始進行減法計數(shù)，前提條件是自動裝載功能允許。如果TCNTn＝0，但自動裝載禁止，則定時器停止運行。2.復雜的定時器設(shè)置示例定時器初始化時，使用手動裝載位和反轉(zhuǎn)位。因為定時器的自動操作發(fā)生在減法計數(shù)器為0和TCNTBn沒有預先賦值時。在這種情況下必須使用手動裝載功能給TCNTBn賦初值。開啟一個定時器的操作如下：①向TCNTBn和TCMPBn中寫入初值；②定時器控制寄存器TCON（TimerControlRegister）相關(guān)的手動裝載位置1，不管是否需要反轉(zhuǎn)位功能，都將反轉(zhuǎn)位的開關(guān)打開；③設(shè)置定時器控制寄存器TCON的相關(guān)啟動位，同時清除其手動裝載位；④如果定時器被強行關(guān)閉，TCNTn就保持原有的計數(shù)值，且不從TCNTBn重新自動裝載計數(shù)值。如果必須重新設(shè)置新值，則必須使用手動裝載。定時器的操作示例如下，以圖9-5進行敘述。201）允許自動裝載功能，給TCNTBn和TCMPBn賦值，這里控制TOUTn周期的TCNTBn=250，控制高電平持續(xù)時間的TCMPBn=150；使能手動裝載功能，TCNTBn和TCMPBn的值將被復制到TCNTn和TCMPn寄存器中；最后設(shè)置在TCNTBn和TCMPBn的值分別為300和100，作為下一個周期定時器的工作參數(shù)。2）設(shè)置相應(yīng)定時器的啟動位為1，清除手動裝載控制位為0，關(guān)閉反轉(zhuǎn)開關(guān)，自動裝載開始，定時器按照第一個設(shè)定的參數(shù)運行工作。3）當TCNTn的值等于TCMPBn的值時，TOUTn從低電平跳變到高電平。4）當TCNTn的值等于0時，定時器產(chǎn)生中斷請求，同時TCNTBn=300和TCMPBn=100的值自動裝載到TCNTn和TCMPn中，定時器使用這個參數(shù)將進行下一個周期的工作。5）在響應(yīng)4）的中斷服務(wù)程序中，對TCNTBn和TCMPBn重新賦值，這里分別是130和80，用于下一個周期的工作參數(shù)。6）當TCNTn的值等于TCMPBn的值時，TOUTn又從低電平跳變到高電平。7）重復4）的操作。8）在這個中斷服務(wù)程序中，相應(yīng)定時器的中斷請求和自動裝載功能被禁止，定時器將使用最后一個給定的參數(shù)工作完后，終止工作。9）同3）完成的操作相同。10）當TCNTn的值等于0時，由于自動裝載被禁止，因此TCNTn將不再裝載計數(shù)值，定時器停止工作。11）不再產(chǎn)生中斷請求，工作過程徹底結(jié)束。21223.脈寬調(diào)制（PWM）

PWM的頻率由TCNTBn的值來確定，PWM的每個周期中高電平（或低電平）的持續(xù)時間由TCMPBn的值來確定。如果TCON中某定時器的輸出反轉(zhuǎn)位置0（不反轉(zhuǎn)），若要得到較高的PWM脈寬輸出值（高電平持續(xù)時間），則需要增加TCMPBn的值；若要得到較低的PWM脈寬輸出值，則需要減小TCMPBn的值。

如果TCON中某定時器的輸出反轉(zhuǎn)位置1（反轉(zhuǎn)器被使能），若要得到較高的PWM脈寬輸出值（高電平持續(xù)時間），則需要減小TCMPBn的值；若要得到較低的PWM脈寬輸出值，則需要增加TCMPBn的值?；陔p緩沖器的功能，下一周期TCMPBn的值，可以在中斷服務(wù)程序中，并且在當前的PWM周期內(nèi)的任何時刻寫入。23脈寬調(diào)制（PWM）設(shè)置圖例

圖中上面的波形是減法計數(shù)器的計數(shù)過程示意圖，為畫圖方便，使用（216－計數(shù)器值）。兩條橫線代表TCMPB的取值，取值為（TCNTBn－TCMPBn）。圖例是在反轉(zhuǎn)器關(guān)閉的情況下繪制的。244.輸出電平控制輸出電平控制是通過定時器TCON中的輸出反轉(zhuǎn)位控制的。包括定時器輸出TOUTn的初值及工作過程的波形。在定時器的反轉(zhuǎn)器開關(guān)關(guān)閉（即反轉(zhuǎn)位置0），可以控制TOUTn電平的高或低，方法如下。①關(guān)閉TCON自動重載位之后，TOUTn變?yōu)楦唠娖剑⑶叶〞r器在TCNTn=0時停止；②通過對定時器的啟動/停止位清0停止定時器工作。如果TCNTn不大于TCMPn，TOUTn輸出高電平；如果TCNTn大于TCMPn，TOUTn輸出低電平；③通過對TCON中的輸出反轉(zhuǎn)位置1控制TOUTn輸出反相。開關(guān)。反轉(zhuǎn)位開關(guān)控制TOUTn的波形如下。25定時器反轉(zhuǎn)位控制TOUTn圖例圖例如下：265.死區(qū)（DZDeadZone）發(fā)生器死區(qū)DZ（DeadZone）是當定時器用于PWM，為大電流控制設(shè)備提供電能的時候，需要使用死區(qū)功能。這個功能允許在一個設(shè)備關(guān)閉和另一個設(shè)備開啟之間插入一個時間間隔，可防止兩個設(shè)備同時動作對電網(wǎng)及現(xiàn)場環(huán)境造成較大的危害。TOUT0是T0的PWM輸出，nTOUT0是TOUT0的反相輸出。如果允許死區(qū)功能，TOUT0和nTOUT0的輸出波形就變?yōu)門OUT0_DZ和nTOUT0_DZ，nTOUT0_DZ在TOUT1引腳輸出。定時器的死區(qū)功能使得TOUT0_DZ和nTOUT0_DZ不會同時發(fā)生變化。死區(qū)功能的波形圖9-8所示。27死區(qū)功能允許波形圖死區(qū)允許波形圖即在原波形圖上將上升沿延遲一個死區(qū)間隔時間，而其下降沿的時間與原波形圖相同。6.DMA請求模式與中斷

配置寄存器TCFG1中的DMA模式位可以用來控制定時器n產(chǎn)生DMA請求或中斷使能，一個定時器只能在DMA方式或中斷方式中選擇其一，且最多只有一個定時器可以設(shè)置為DMA方式。現(xiàn)將TCFG1中的DMA方式位[23:20]設(shè)置如表9-5所示：28表9-5DMA模式字對應(yīng)表29DMA模式字DMA請求T0中斷T1中斷T2中斷T4中斷T4中斷0000未選擇允許允許允許允許允許0001定時器T0關(guān)閉允許允許允許允許0010定時器T1允許關(guān)閉允許允許允許0011定時器T2允許允許關(guān)閉允許允許0100定時器T3允許允許允許關(guān)閉允許0101定時器T4允許允許允許允許關(guān)閉309.3.3TIMER部件內(nèi)部功能寄存器控制TIMER控件的操作，需要編程設(shè)置TIMER內(nèi)部的許多功能寄存器。主要有：

●定時器配置寄存器0（TCFG0）；

●定時器配置寄存器1（TCFG1）；

●定時器控制寄存器（TCON）；

●TIMER0計數(shù)緩沖寄存器和比較緩沖寄存器（TCNTB0/TCMPB0）；

●TIMER0計數(shù)觀察寄存器（TCNTO0）。以下分別予以介紹。表9-6定時器主要功能寄存器屬性表31寄存器名占用地址讀寫屬性描述初值TCFG00x51000000讀/寫配置預分頻值0、預分頻值1和死區(qū)長度0x00TCFG10x51000004讀/寫配置Timer0~Timer4的分割系數(shù)0x00TCON0x51000008讀/寫設(shè)置各定時器的自動裝載、手動裝載，啟動/停止操作，反轉(zhuǎn)輸出等0x00TCNTBn0x510000××讀/寫設(shè)置各定時器的輸出周期0x00TCMPBn0x510000××讀/寫正常輸出，控制PWM輸出高電平持續(xù)時間0x00TCNTOn0x510000××只讀當需要觀察當前的定時器數(shù)值時使用0x00注意：表中的××，對于不同的定時器取不同的數(shù)值，排列從定時器0開始到定時器3結(jié)束，按TCNTBn、TCMPBn、TCNTOn次序取值是0x0C、0x10、0x14、0x18…0x30、0x34、0x38。說明數(shù)值序列是等差數(shù)列，等差為4。由于定時器4沒有PWM功能輸出，所以沒有TCMPB4，它的TCNTB4、TCNTO4最后2位取值是0x3C和0x40。321）

定時器配置寄存器0（TCFG0）TCFG0是可讀寫的，主要用來設(shè)置預分頻系數(shù)的。其地址為0x51000000，復位初值是0x0。具體位定義如下：位描述初值[31:24]保留0x00[23:16]死區(qū)長度控制。死區(qū)長度的1個單位等于Timer0的定時間隔（dead-zonelength）0x00[15:8]Timer2-Timer4預分頻值設(shè)置（Prescaler1）0x00[7:0]Timer0、Timer1預分頻值設(shè)置（Prescaler0）0x00332）

定時器配置寄存器1（TCFG1）TCFG1是可讀寫的，主要用來設(shè)置分割器值。其地址為0x51000004，復位初值是0x0。具體位定義如下：位描述初值[31:24]保留0x00[23:20]選擇DMA請求的定時器：0=不選擇；1=選擇Timer0；2=選擇Timer1；3=選擇Timer2；4=選擇Timer3；5=選擇Timer4；其它保留0x0[19:16]MUX4.Timer4分割器值：0＝2；1＝4；2＝8；3＝16；01xx＝外部TCLK10x0[15:12]MUX3.Timer3分割器值：0＝2；1＝4；2＝8；3＝16；01xx＝外部TCLK10x0342）TCFG1（Continue）位描述初值[11:8]MUX2.Timer2分割器值：0＝2；1＝4；2＝8；

3＝16；01xx＝外部TCLK10x0[7:4]MUX1.Timer1分割器值：0＝2；1＝4；2＝8；

3＝16；01xx＝外部TCLK00x0[3:0]MUX0.Timer0分割器值：0＝2；1＝4；2＝8；3＝16；01xx＝外部TCLK00x035TCFG0和TCFG1的聯(lián)合作用

通過TCFG0和TCFG1的設(shè)置，可以確定各定時器預分頻系數(shù)和分割器的值，最后通過以下公式計算定時器的輸入時鐘頻率。

定時器輸入時鐘頻率＝PCLK/（預分頻值+1）/分割器值預分頻器系數(shù)范圍＝0～255

分割器取值域＝｛2，4，8，16｝363.定時器控制寄存器（TCON）

定時器控制寄存器是可讀寫的，地址是0x51000008，復位初值是0x0。具體位定義如下表。位功能初值[22]Timer4自動裝載控制位：1＝自動裝載；0＝否0[21]Timer4手動更新控制位：1＝更新TCNTB4；0＝否0[20]Timer4啟動/停止控制位：1＝啟動；0＝不操作0[19]Timer3自動裝載控制位：1＝自動裝載；0＝否0[18]Timer3輸出反轉(zhuǎn)位：1＝TOUT3反轉(zhuǎn)；0＝不反轉(zhuǎn)0[17]Timer3手動更新控制位：1＝更新TCNTB3和TCMPB3；0＝不操作0[16]Timer3啟動/停止控制位：1＝啟動；0＝不操作037定時器控制寄存器（TCON）位定義（續(xù)）位功能初值[15:8]Timer2與Timer1定時器控制位，各使用4bit。Timer2使用b15-b12，Timer1使用b11-b8?？刂莆坏拇涡蚝凸δ芘cTimer3控制位的b19-b16相同。0[7:5]保留000[4]死區(qū)使能操作控制位：1＝使能；0＝否0[3]Timer0自動裝載控制位：1＝自動裝載；0＝否0[2]Timer0輸出反轉(zhuǎn)位：1＝TOUT3反轉(zhuǎn)；0＝不反轉(zhuǎn)0[1]Timer0手動更新控制位：1＝更新TCNTB0和TCMPB0；0＝不操作0[0]Timer0啟動/停止控制位：1＝啟動；0＝不操作0384.TIMERn的三個計數(shù)寄存器TIMERn定時器的三個計數(shù)寄存器：有緩沖寄存器（TCNTBn）是可讀寫的；比較緩沖寄存器（TCMPBn）也是可讀寫的；和計數(shù)觀察寄存器（TCNTOn），它是只讀的。這里n=0～4，即指TIMER0～TIMER4。具體定義格式如下表。位描述初值TCNTBn[15:0]存放TIMERn計數(shù)寄存器初值0x0TCMPBn[15:0]存放TIMERn比較寄存器初值0x0TCNTOn[15:0]存放TIMERn的當前計數(shù)值0x0394.TIMERn三個計數(shù)寄存器（續(xù)）從TIMER0-TIMER4它們的三個計數(shù)寄存器有相同的格式位定義，但是TIMER4沒有比較計數(shù)寄存器。它們分別占用不同的物理地址，具體如下表。地址為。地址為。Timer0的它們的復位初值均為0x0。TCNTBTCMPTCNTOTIMER00x5100000c0x510000100x51000014TIMER10x510000180x5100001c0x51000020TIMER20x510000240x510000280x5100002cTIMER30x510000300x510000340x51000038TIMER40x5100003c－0x510000409.3.4定時器Timer應(yīng)用示例

定時器的應(yīng)用非常廣泛，也很靈活，不同的應(yīng)用需求，將決定定時器使用不同的編程方式。可歸結(jié)為以下幾種：

●一種是作為定時器使用，需要根據(jù)定時時間和ARM系統(tǒng)提供的PCLK時鐘，配置預分頻值，分割器值計算數(shù)據(jù)緩沖寄存器的值等；

●二種是作為計數(shù)器使用，分割器的值選TCLK0或TCLK1，將計數(shù)的初值賦給數(shù)據(jù)緩沖寄存器等，啟動定時/計數(shù)器即可；

●三種是作為周期脈沖信號的輸出，即PWM輸出，這時除需要一種的工作外，還要設(shè)置比較緩沖寄存器的數(shù)值，以決定在反轉(zhuǎn)位=0時高電平的持續(xù)時間或反轉(zhuǎn)位=1時低電平的持續(xù)時間。這一功能也可以用于恒溫控制系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)（在一個周期內(nèi)高電平的持續(xù)時間越長，直流分量越大，對應(yīng)的平均功率越大），必要時可以使用死區(qū)這一功能。401.定時器的程序設(shè)計流程

1）設(shè)置配置寄存器0。內(nèi)容是設(shè)置預分頻器0或預分頻器1的值，以及Timer0的死區(qū)寬度。2）設(shè)置配置寄存器1。內(nèi)容是各個定時器的分割器值，DMA方式或中斷方式。3）根據(jù)前2項的設(shè)置、PCLK的時鐘，以及實際需要，計算計數(shù)緩沖寄存器TCNTBn和TCMPBn的初值并賦之。

4）設(shè)置定時器控制寄存器TCON。計數(shù)初值自動裝載、手動裝載位=1、設(shè)置反轉(zhuǎn)位=1等。

5）重新設(shè)置定時器控制寄存器TCON。清除手動裝載位、設(shè)置反轉(zhuǎn)位=0，啟動定時器。41422.應(yīng)用實例實例需要產(chǎn)生一個500ms的PWM脈沖周期信號，高電平的持續(xù)時間占40%，系統(tǒng)的PCLK為66MHz。選用定時器TIMER0，要求從ARM的引腳TOUT0輸出。編程敘述如下。1）根據(jù)需要的脈沖信號周期500ms及系統(tǒng)PCLK=66MHz，確定預分頻系數(shù)和分割器值，并計算計數(shù)緩沖寄存器初值。本例預分頻值取31，分割器值取16，則計數(shù)緩沖寄存器的初值計算如下：

初值＝定時間隔/（1/（PCLK/（預分頻系數(shù)+1）/分割器值））=500ms*（66MHz/32/16）=500*10-3*（66*106/32/16）=64453=0xfbc5

比較緩沖寄存器的初值=64453×40%=0x64b5432）編寫定時器程序：先設(shè)置TCFG0、TCFG1寄存器，再設(shè)置TCNTB0寄存器，最后設(shè)置TCON寄存器啟動定時器工作。3）編寫程序#definerTCFG0（*（volitaleunsigned*）0x51000000/*定義定時器配置寄存器0地址*/#definerTCFG1（*（volitaleunsigned*）0x51000004/*定義定時器配置寄存器1地址*/#definerTCON（*（volitaleunsigned*）0x51000008

/*定義定時器控制寄存器地址*/#definerTCNTB0（*（volitaleunsigned*）0x5100000C#definerTCOMB0（*（volitaleunsigned*）0x51000010#definerGPBCON（*（volitaleunsigned*）0x56000010

/*定義B端口控制寄存器地址*/#definerGPBDAT（*（volitaleunsigned*）0x56000014

/*定義B端口數(shù)據(jù)寄存器地址*/#definerGPBUP（*（volitaleunsigned*）0x56000018/*定義B端口上拉電阻寄存器地址*/voidtimer0（void）{GPBCON=rGPBCON|(2<0);/*設(shè)置GPB0為第2功能TOUT0*/rGPBUP=rGPBUP&(~(1<0));/*使能GPB0上拉電阻*/rTCFG0=(rTCFG0&0x00)|(31<<0);

/*deadzone=0,Timer0預分頻系數(shù)31*/rTCFG1=(rTCFG1&0x00)|(3<<0);/*均工作在中斷方式，分割系數(shù)16*/rTCNTB0=0xfbc5;rTCMPB0=0x64b5;rTCON=rTCON|(1<<2)|(1<<1);

/*反轉(zhuǎn)位置1，手動裝載TCNTB0和TCMPB0*/rTCON=rTCON&(~(1<<2))&（~(1<<1）)|(1<<3)|(1<0);/*手動裝載清0，自動裝載置1，并啟動*/}44459.4實時時鐘（RTC）S3C2410A提供RTC（RealTimeClock）實時時鐘單元，在系統(tǒng)掉電后由后備電池供電繼續(xù)工作。RTC是用于提供年、月、日、時、分、秒、星期等實時時間信息的定時部件。它由外部時鐘驅(qū)動工作，時鐘頻率為32.768khz。

以下主要介紹它的工作原理、功能控制寄存器和編程方法。46479.4.1RTC概述

RTC部件可以將提供實時信息的8位數(shù)據(jù)以BCD碼的格式輸出，同時還具有各種報警功能。其主要特點有：

1.年、月、日、時、分、秒、星期等實時時間信息采用BCD碼表示；

2.閏年發(fā)生器；

3.具有報警功能，提供報警中斷或者系統(tǒng)在節(jié)電模式下的喚醒；

4.擁有獨立的電源引腳（RTCVDD）；

5.支持RTOS內(nèi)核時間片所需的毫秒計時中斷；

6.進位復位功能。489.4.1RTC概述（續(xù)1）RTC部件提供專門的電源引腳可以由備用電源供電。當系統(tǒng)電源關(guān)閉時，微處理器接口和RTC邏輯電路均是斷開的，后備電池僅驅(qū)動RTC部件的振蕩器和BCD碼計數(shù)器，以使功耗降到最低。在節(jié)電模式或正常運行模式下，RTC可以在特定的時候觸發(fā)蜂鳴器。在正常運行模式下，激活的是報警中斷信號（ARMINT）。在節(jié)電模式下，激活的是電源管理器部件的喚醒信號（PMWKUP）并同時激活報警中斷信號（ARMINT）。RTC內(nèi)部的報警寄存器（RTCALM）可以設(shè)置報警工作狀態(tài)的使能/不使能以及報警時間的條件。499.4.1RTC概述（續(xù)2）RTC的時間片計時器用于產(chǎn)生一個中斷請求，TICNT寄存器有一個中斷使能位，和計數(shù)器中的值一起用來控制中斷。當計數(shù)器的值變?yōu)?時，引起時間片計時中斷。中斷信號的周期計算如下:

周期s=（n+1）/128

其中n是時間片計數(shù)器中的值，范圍在0－127之間。RTC的時間片計時器可以用來產(chǎn)生實時操作系統(tǒng)內(nèi)核所需的時間片。進位復位功能可以由RTC的進位復位寄存器（RTCRST）來控制。秒的進位周期可以進行選擇（30、40、50），在進位復位發(fā)生后，秒的數(shù)值又循回到0。例如當前時間是23:37:47，進位周期選為40秒，則當前時間將變?yōu)?3:38:00。509.4.2實時時鐘RTC控制寄存器RTC的內(nèi)部有許多用于控制操作的寄存器。通過程序?qū)@些寄存器進行設(shè)置，用戶就可控制RTC部件的工作。以下介紹這些寄存器的功能及位定義。511.RTC控制寄存器（RTCCON）RTC控制寄存器（RTCCON）是可讀/寫的，地址為0x57000040，初值是0x0。該寄存器僅使用4位，RTCEN控制BCD碼寄存器的讀寫使能，同時控制微處理器和RTC間的所有接口的使能。因此，在系統(tǒng)復位后需要對RTC進行操作時，RTCEN=1。而在其它時間，RTCEN應(yīng)清0，以防數(shù)據(jù)無意地寫入到RTC的寄存器中。52RTC控制寄存器RTCCON的位定義位描述初值[3]RTC時鐘計數(shù)器復位使能（RTCRST）：0＝不復位；1＝復位0[2]BCD碼選擇位（CNTSEL）：0=合并BCD碼；1＝保留0[1]BCD碼時鐘選擇位（CLKSEL）：0＝2-16XTAL；1＝保留0[0]RTC使能位（RTCEN）：0＝不使能；1＝使能0532.時間片計數(shù)器（TICNT）計數(shù)器TICNT是可/讀寫的，地址為0x57000044，初值為0x0。具體格式定義如下表。位描述初值[7]時間片計數(shù)器中斷使能（TICNTINTENABLE）：1＝使能；0＝不使能0[6:0]時間片計數(shù)器的值（TICKTIMECOUNT）0x0543.報警控制寄存器（RTCALM）報警控制寄存器（RTCALM）是可讀/寫的，地址為0x57000050，初值是0x0。RTCALM的組成格式如下所示。注意：在節(jié)電模式下，RTCALM寄存器通過ALMINT和PMWKUP來產(chǎn)生報警信號；而在正常操作模式下，只通過ALMINT產(chǎn)生報警信號。位描述初值[6]全局報警使能位ALMEN：1=使能；0＝不使能0[5]年報警使能位YEAREN：1=使能；0＝不使能0[4]月報警使能位ALMEN：1=使能；0＝不使能0[3]日報警使能位ALMEN：1=使能；0＝不使能0[2]時報警使能位ALMEN：1=使能；0＝不使能0[1]分報警使能位ALMEN：1=使能；0＝不使能0[0]秒報警使能位ALMEN：1=使能；0＝不使能0554.報警秒數(shù)據(jù)寄存器（ALMSEC）寄存器ALMSEC是可/讀寫的，地址為0x57000054，初值為0x0。具體格式定義如下表。位描述初值[6:4]報警定時器秒數(shù)據(jù)十位BCD碼值），范圍0～5。0[3:0]報警定時器秒數(shù)據(jù)個位BCD碼值，范圍0～9。0565.報警分數(shù)據(jù)寄存器（ALMMIN）寄存器ALMMIN是可/讀寫的，地址為0x57000058，初值為0x0。具體格式定義如下表。位描述初值[6:4]報警定時器分數(shù)據(jù)十位BCD碼值，范圍0～5。0[3:0]報警定時器分數(shù)據(jù)個位BCD碼值，范圍0～9。0576.報警時數(shù)據(jù)寄存器（ALMHOUR）寄存器ALMHOUR是可/讀寫的，地址為0x5700005C，初值為0x0。具體格式定義如下表。位描述初值[5:4]報警定時器時數(shù)據(jù)十位BCD碼值，范圍0～2。0[3:0]報警定時器時數(shù)據(jù)個位BCD碼值，范圍0～9。0587.報警日數(shù)據(jù)寄存器（ALMDATE）寄存器ALMDATE是可/讀寫的，地址為0x57000060，初值為0x01。具體格式定義如下表。位描述初值[5:4]報警定時器日數(shù)據(jù)十位BCD碼值，范圍0～3。0[3:0]報警定時器日數(shù)據(jù)個位BCD碼值，范圍0～9。0598.報警月數(shù)據(jù)寄存器（ALMMON）寄存器ALMMON是可/讀寫的，地址為0x57000064，初值為0x01。具體格式定義如下表。位描述初值[4]報警定時器月數(shù)據(jù)十位BCD碼值，范圍0～1。0[3:0]報警定時器月數(shù)據(jù)個位BCD碼值，范圍0～9。0609.報警年數(shù)據(jù)寄存器（ALMYEAR）寄存器ALMYEAR是可/讀寫的，地址為0x57000068，初值為0x0。具體格式定義如下表。位描述初值[7:0]報警定時器年數(shù)據(jù)BCD碼值，范圍0～99。06110.循環(huán)復位寄存器（RTCRST）寄存器RTCRST是可/讀寫的，地址為0x5700006C，初值為0x0。具體格式定義如下表。位描述初值[3]循環(huán)復位使能位（SRSTEN）：1＝使能；0＝不使能0[2:0]秒循環(huán)進位周期：010＝超過30s；100＝超過40s；101＝超過50s；其它組合不會發(fā)生進位，但是秒值可以復位。06211.秒數(shù)據(jù)寄存器（BCDSEC）寄存器BCDSEC是可/讀寫的，用來存儲當前時間的秒數(shù)據(jù)，即合并的BCD碼格式。地址為0x57000070，初值不定。具體格式定義如下表。位描述初值[6:4]秒數(shù)據(jù)十位BCD碼值，范圍0～5。0[3:0]秒數(shù)據(jù)個位BCD碼值，范圍0～9。06312.分數(shù)據(jù)寄存器（BCDMIN）寄存器BCDMIN是可/讀寫的，用來存儲當前時間的分數(shù)據(jù)，即合并的BCD碼格式。地址為0x57000074，初值不定。具體格式定義如下表。位描述初值[6:4]分數(shù)據(jù)十位BCD碼值，范圍0～5。0[3:0]分數(shù)據(jù)個位BCD碼值，范圍0～9。06413.時數(shù)據(jù)寄存器（BCDHOUR）寄存器BCDHOUR是可/讀寫的，用來存儲當前時間的時數(shù)據(jù)，即合并的BCD碼格式。地址為0x57000078，初值不定。具體格式定義如下表。位描述初值[5:4]時數(shù)據(jù)十位BCD碼值，范圍0～2。0[3:0]時數(shù)據(jù)個位BCD碼值，范圍0～9。06514.日數(shù)據(jù)寄存器（BCDDATE）寄存器BCDDATE是可/讀寫的，用來存儲當前日期的日數(shù)據(jù)，即合并的BCD碼格式。地址為0x5700007C，初值不定。具體格式定義如下表。位描述初值[5:4]日數(shù)據(jù)十位BCD碼值，范圍0～3。0[3:0]日數(shù)據(jù)個位BCD碼值，范圍0～9。06615.星期數(shù)據(jù)寄存器（BCDDAY）寄存器BCDDAY是可/讀寫的，用來存儲當前日期對應(yīng)的星期數(shù)據(jù)，即合并的BCD碼格式。地址為0x57000080，初值不定。具體格式定義如下表。位描述初值[2:0]星期數(shù)據(jù)BCD碼值，范圍1～7。06716.月數(shù)據(jù)寄存器（BCDMON）寄存器BCDMON是可/讀寫的，用來存儲當前日期的月數(shù)據(jù)，即合并的BCD碼格式。地址為0x57000084，初值不定。具體格式定義如下表。位描述初值[4]月數(shù)據(jù)十位BCD碼值，范圍0～1。0[3:0]月數(shù)據(jù)個位BCD碼值，范圍0～9。06817.年數(shù)據(jù)寄存器（BCDYEAR）寄存器BCDYEAR是可/讀寫的，用來存儲當前日期對應(yīng)的年數(shù)據(jù)，即合并的BCD碼格式。地址為0x57000088，初值不定。具體格式定義如下表。位描述初值[7:0]年數(shù)據(jù)BCD碼值，范圍00～99。0699.4.3RTC編程舉例（應(yīng)用C語言編程）#definerRTCCON（*（volitaleunsigned*）0x57000040#definerTICNT（*（volitaleunsigned*）0x57000044#definerRTCALM（*（volitaleunsigned*）0x57000050#definerRTCRST（*（volitaleunsigned*）0x5700006C

………#defineuint8unsignedcharuint8year,month,day,wkday,hour,minute,second,flag;/*RTC初始化函數(shù).函數(shù)名：RTC_Init（void）；

功能：初始化RTC，同時設(shè)置RTC的當前日期和時間*/voidRTC_Init（void）{year=14;//2014month=11;day=18;wkday=4;//Thursday709.4.3RTC編程舉例（續(xù)1）hour=11,minute=18,second=00;rRTCCON=（uint8）（rRTCCON|0x01）;//使能RTC讀寫操作

rRTCALM=（uint8）0x0;//關(guān)閉所有的報警

rRTCRST=（uint8）0x0;//關(guān)閉復位操作

rTICNT=（uint8）0x0;//關(guān)閉時間片中斷

rRTCCON=（uint8）（rRTCCON&0xfe）;//關(guān)閉RTC讀寫操作}/*RTC寫函數(shù)。函數(shù)名RTC_Write（void）;

功能：完成將初始化函數(shù)中設(shè)置的日期與時間參數(shù)寫到RTC中*/voidRTC_Write（void）{uint8Y,MO,D,W,H,MI,S;/*以下完成將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為BCD碼*/if（year>1999）year=year-2000;Y=uint8（year/10*16+year%10）;

719.4.3RTC編程舉例（續(xù)2）MO=uint8（month/10*16+month%10）;D=uint8（day/10*16+day%10）;W=uint8（wkday/10*16+wkday%10）;H=uint8（hour/10*16+hour%10）;MI=uint8（minute/10*16+minute%10）;S=uint8（second/10*16+second%10）;rRTCCON=（uint8）（rRTCCON|0x01）;/*使能RTC讀寫操作*//*將當前日期與時間參數(shù)寫入各自的數(shù)據(jù)寄存器中*/rBCDYEAR=Y,rBCDMON=MO,rBCDDATE=D,rBCDDAY=W;rBCDHOUR=H,rBCDMIN=MI,rBCDSEC=S;rRTCCON=（uint8）（rRTCCON&0xfe）;//關(guān)閉RTC讀寫操作}729.4.3RTC編程舉例（續(xù)3）

/*RTC讀函數(shù)。函數(shù)名RTC_Read（void）;

功能：完成將RTC日期與時間的BCD碼參數(shù)值讀出*/voidRTC_Read（void）{uint8Y,MO,D,W,H,MI,S;/*以下完成讀RTC各數(shù)據(jù)寄存器BCD碼*/rRTCCON=（uint8）（rRTCCON|0x01）;/*使能RTC讀寫操作*/Y=rBCDYEAR,MO=rBCDMON,D=rBCDDATE,W=rBCDDAY;H=rBCDHOUR,MI=rBCDMIN,S=rBCDSEC;rRTCCON=（uint8）（rRTCCON&0xfe）;/*關(guān)閉RTC讀寫操作*/

/*以下是將合并的BCD碼轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，放入對應(yīng)的變量中*/739.4.3RTC編程舉例（續(xù)4）Year=Y&0x0f+Y&0xf0/16*10;month=MO&0x0f+MO&0xf0/16*10;day=D&0x0f+D&0xf0/16*10;wkday=W&0x0f+W&0xf0/16*10;hour=H&0x0f+H&0xf0/16*10;minute=MI&0x0f+MI&0xf0/16*10;second=S&0x0f+S&0xf0/16*10;}74第8章習題9-1何為定時/計數(shù)器？定時與計數(shù)有什么區(qū)別？9-2試述看門狗定時器的功能和主要控制寄存器的作用。9-3看門狗定時器的主要作用是什么？在程序的編寫工作中需要做什么工作？9-4S3C2410A的看門狗有那些工作方式。設(shè)計一個監(jiān)測系統(tǒng)程序周期不大于50us，在PCLK=100Mhz時的看門狗程序。9-5試述S3C2410A的TIMER部件組成及主要功能。9-6試述S3C2410A的TIMER部件的控制寄存器及主要功能。9-7使用TIMER部件的TIMER1定時/計數(shù)器，設(shè)計產(chǎn)生一個周期為1000ms，占空比為1/2的脈沖信號。已知系統(tǒng)的PCLK=66Mhz，編寫初始化程序。9-8論述S3C2410A芯片中RTC部件的主要功能、主要控制寄存器的作用。9-9編寫使用RTC部件的初始化程序、設(shè)置當前日期與時間程序和讀取RTC的當前日期和時間數(shù)據(jù)。

第10章Bootloader

設(shè)計基礎(chǔ)

7510.1Bootloader

概述

Bootloader，啟動引導程序，又叫引導加載程序，功能強大的Bootloader也就直接叫做板級支持包（BSP,BoardSupportPacket）或者固件(Firmware)。近年來，為了方便嵌入式產(chǎn)品的推廣，也有些直接將Bootloader叫做BIOS。BIOS是PC機的“基本輸入輸出系統(tǒng)”，燒錄在電腦主板上一塊專門的芯片中。一般BIOS由主板廠商或者專門的BIOS生產(chǎn)商提供，不是開源的，用戶不能修改其中的代碼進行定制。而嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)則離不開Bootloader的開發(fā)，它也是整個系統(tǒng)開發(fā)中的難點之一。

7610.1.1Bootloader

的作用

Bootloader是在嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核運行之前運行的一段小程序，也是系統(tǒng)開機后執(zhí)行的第一段程序。通過這段小程序，可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境設(shè)置成一個合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準備好正確的環(huán)境。Bootloader是依賴于底層硬件而實現(xiàn)的，因此建立一個通用的嵌入式系統(tǒng)Bootloader幾乎是不可能的。在PC機中，主板的BIOS和位于硬盤0磁道上的主引導記錄(MasterBootRecord,MBR)中的引導程序（如LILO或GRUB等）,兩者一起的作用就相當于Bootloader在嵌入式系統(tǒng)中的作用，即實現(xiàn)整個系統(tǒng)的啟動引導，并最終能引導操作系統(tǒng)的運行。7710.1.1Bootloader

的作用（續(xù)1）在嵌入式系統(tǒng)中，Bootloader對嵌入式設(shè)備中的主要部件如CPU、SDRAM、FLASH、串口等進行了初始化，這樣可以使用Bootloader通過串口下載各種文件到設(shè)備的SDRAM中或者燒錄Flash，然后將操作系統(tǒng)內(nèi)核讀入到內(nèi)存中來或者直接跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的入口點，從而實現(xiàn)操作系統(tǒng)的引導?，F(xiàn)在有些Bootloader也把對以太網(wǎng)的支持等功能也加進去了，這樣一個功能比較強大的Bootloader實際上就已經(jīng)相當于一個微型的操作系統(tǒng)了。7810.1.1Bootloader

的作用（續(xù)2）Bootloader從第一條指令跳轉(zhuǎn)后，就開始初始化各種最重要的硬件，比如CPU的工作頻率、定時器、中斷、看門狗、檢測RAM大小和Flash等。一般，硬件初始化的這段程序是用匯編語言編寫的，其后就用C語言編寫?？傮w上Bootloader主要完成以下工作：

初始化CPU速度；初始化內(nèi)存，包括啟用內(nèi)存庫，初始化內(nèi)存配置寄存器等；初始化中斷控制器，在系統(tǒng)啟動時，關(guān)閉中斷，關(guān)閉看門狗；初始化串行端口（如果在目標上有的話）；啟用指令/數(shù)據(jù)高速緩存；7910.1.1Bootloader

的作用（續(xù)3）

設(shè)置堆棧指針；設(shè)置參數(shù)區(qū)域并構(gòu)造參數(shù)結(jié)構(gòu)和標記,即引導參數(shù)；執(zhí)行POST（上電自檢）來標識存在的設(shè)備并報告有何問題；為電源管理提供掛起/恢復支持；傳輸操作系統(tǒng)內(nèi)核鏡像文件到目標機。也可以將操作系統(tǒng)內(nèi)核鏡像文件事先存放在Flash中，這樣就不需要Bootloader和主機傳輸操作系統(tǒng)內(nèi)核鏡像文件，這通常是在做成產(chǎn)品的情況下使用。而一般在開發(fā)過程中，為了調(diào)試內(nèi)核的方便，不將操作系統(tǒng)內(nèi)核鏡像文件固化在Flash中，這就需要主機和目標機進行文件傳輸；跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的開始，在此又分為ROM啟動和RAM啟動。所謂ROM啟動就是用XIP技術(shù)直接在Flash中執(zhí)行操作系統(tǒng)鏡像文件；所謂RAM啟動就是指把內(nèi)核鏡像從Flash復制到RAM中，然后再將PC指針跳轉(zhuǎn)到RAM中的操作系統(tǒng)啟動地址。8010.1.1Bootloader

的作用（續(xù)4）

在嵌入式Linux軟件系統(tǒng)的開發(fā)中，一般將軟件分為啟動引導程序(Bootloader)、操作系統(tǒng)內(nèi)核(OSKernel)、根文件系統(tǒng)(FileSystem)、圖形窗口系統(tǒng)(GUI)和應(yīng)用程序(AP)等幾個部分，其中前三部分是一個可運行的嵌入式系統(tǒng)必不可少的，它們在開發(fā)的過程中，被分別獨立地編譯鏈接或打包為一個二進制目標文件，然后下載（燒錄）到嵌入式系統(tǒng)的ROM（一般是Flash）中。后兩部分如果有的話，通常也是和根文件系統(tǒng)一起打包后燒錄到Flash中。因此在Bootloader階段，也提供了對Flash設(shè)備的分區(qū)格式化的支持，其空間分配通常如圖所示。8110.1.2Bootloader

的工作模式

對于嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)人員而言，Bootloader通常包含“啟動加載”和“下載”這兩種不同的工作模式。當然，這兩種工作模式的區(qū)別一般僅僅對于開發(fā)人員才有意義，而對最終用戶來說，Bootloader

的作用就是用來加載操作系統(tǒng)，從而啟動整個嵌入式系統(tǒng)。

8210.1.2Bootloader

的工作模式（續(xù)1）啟動加載（Bootloading）模式－－正常啟動模式下載（Downloading）模式－－提供給開發(fā)人員或者技術(shù)支持人員使用8310.1.3Bootloader

的啟動流程

啟動流程分為stage1和stage2兩個階段一般依賴于CPU體系結(jié)構(gòu)的代碼，比如設(shè)備初始化代碼等，都放在stage1中，而且通常都用匯編語言來實現(xiàn)，以達到短小精悍且啟動快的目的；而stage2則通常用C語言來實現(xiàn)，這樣可以實現(xiàn)各種復雜的功能（比如串口、以太網(wǎng)接口的支持等）

841、Bootloader的第一階段

①硬件設(shè)備初始化。包括屏蔽所有中斷；關(guān)閉看門狗；設(shè)置CPU的速度與時鐘；RAM初始化；關(guān)閉CPU內(nèi)部指令/數(shù)據(jù)cache等。

②為加載Bootloader

的stage2準備RAM空間。

③拷貝

Bootloader的stage2到RAM空間中。

④設(shè)置好堆棧。

⑤跳轉(zhuǎn)到stage2的C入口點main()函數(shù)處。852、Bootloader的第二階段

①初始化本階段要使用到的硬件設(shè)備。②檢測系統(tǒng)內(nèi)存映射(memorymap)。③將kernel映像和根文件系統(tǒng)映像從flash上讀到RAM空間中。④為內(nèi)核設(shè)置啟動參數(shù)。⑤調(diào)用內(nèi)核。8610.2S3C2410平臺下Linux的BootloaderViviU-BOOT8710.2.1vivi1.vivi簡介

vivi是由韓國mizi公司為ARM處理器系列設(shè)計的一個bootloader。它同樣支持啟動加載模式和下載工作模式。在下載模式下，vivi為用戶提供一個命令行人機接口，通過這個人機接口可以使用vivi提供的一些命令。如果嵌入式系統(tǒng)沒有鍵盤和顯示，那么可以利用vivi中的串口，將其和宿主機連接起來，利用宿主機中的串口軟件（如windows中的超級終端或者Linux中的minicom）來控制。8810.2.1vivi（續(xù)1）vivi常用的命令Load命令：將二進制文件寫入Flash或RAM。例如：

Loadflashx表示向flash芯片中燒錄內(nèi)核映像zImage文件，與宿主機的通信采用xmodem協(xié)議。Part命令：操作MTD分區(qū)信息，比如顯示、增加、刪除、復位MTD分區(qū)等。例如partshowBon命令：用于NANDFlash的簡單分區(qū)。Param命令：用于設(shè)置參數(shù)。Boot命令：啟動系統(tǒng)。Flash命令：管理Flash.例如刪除Flash的數(shù)據(jù)。892.vivi文件結(jié)構(gòu)

Vivi的文件目錄包括arch，init，lib，drivers和include等幾個目錄，共200多條文件。

arch:包括vivi支持的所有目標板（CPU的類型）。

init:只包含main.c和version.c兩個文件，vivi將從main.c函數(shù)開始執(zhí)行。

lib:一些公共平臺接口代碼。

drivers:設(shè)備驅(qū)動程序代碼，其中包含引導內(nèi)核需要的設(shè)備驅(qū)動程序（mtd和串口），mtd目錄下又分為map,nand,nor這3個子目錄。

include:頭文件共用目錄。其中s3c2410.h定義了s3c2410CPU的所用寄存器，而platform/smdk2410.h則定義了開發(fā)板相關(guān)的資源配置參數(shù)等。903.vivi的配置和編譯vivi的配置和嵌入式Linux內(nèi)核一樣，可以采用菜單化的形式進行。其步驟主要如下：

①#makedistclean。清除一些早先生成的無用的目標文件。

②#makemenuconfig。然后可以根據(jù)菜單中的信息進行配置。

③編譯。菜單配置完畢后，保存退出。然后執(zhí)行“make”命令開始編譯。914.Vivi的第一階段分析

vivi的第一階段主要完成了依賴于CPU的體系結(jié)構(gòu)硬件初始化，包括禁止中斷、初始化串口、復制第二階段到RAM中等。由于這些代碼是和硬件緊密相關(guān)的,因此要求讀者在閱讀時對照S3C2410處理器的數(shù)據(jù)手冊,查閱相關(guān)的寄存器的描述，以便更好地理解。這些匯編代碼全部就集中在vivi\arch\s3c2410目錄下的head.S這一個匯編文件中，當然還有相關(guān)的頭文件。

程序代碼參見WORD文檔925.vivi第二階段的分析vivi的第二階段的入口就是init/main.c，按照源代碼的組織流程，根據(jù)模塊化劃分的原則，共分為8個功能模塊即八個步驟，在源代碼的注釋中以step非常清晰的給出了區(qū)分。935.vivi第二階段的分析（續(xù)1）第一步：vivi從main()函數(shù)開始執(zhí)行，函數(shù)開始通過putstr(vivi_bannner)打印出vivi的版本。第二步：主要是初始化GPIO，本的思路和方法就是在把握好整個系統(tǒng)硬件資源的前提下，根據(jù)芯片的數(shù)據(jù)手冊把所有的初始值設(shè)定，在這里利用set_gpios這個函數(shù)就可以完成初始化了。

第三步：進行內(nèi)存映射初始化和內(nèi)存管理單元（MM