基于ARM7TDMI内核的芯片里多数硬件模块都是可配置的.docx
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基于ARM7TDMI内核的芯片里多数硬件模块都是可配置的
基于ARM7TDMI内核的芯片里多数硬件模块都是可配置的,需要由软件来设置其需要的工作状态。
因此在用户的应用程序之前,需要由专门的一段代码来完成对系统的初始化。
由于这类代码直接面对处理器内核和硬件控制器进行编程,一般都是用汇编语言。
一般通用的内容包括:
中断向量表初始化存储器系统初始化堆栈初始化有特殊要求的断口,设备初始化用户程序执行环境改变处理器模式呼叫主应用程
一.中断向量表 ARM要求中断向量表必须放置在从0地址开始,连续8X4字节的空间内。
每当一个中断发生以后,ARM处理器便强制把PC指针置为向量表中对应中断类型的地址值。
因为每个中断只占据向量表中1个字的存储空间,只能放置一条ARM指令,使程序跳转到存储器的其他地方,再执行中断处理。
中断向量表的程序实现通常如下表示:
AREABoot,CODE,READONLY
ENTRY
BResetHandler
BUndefHandler
BSWIHandler
BPreAbortHandler
BDataAbortHandler
B
BIRQHandler
BFIQHandler
其中关键字ENTRY是指定编译器保留这段代码,因为编译器可能会认为这是一段亢余代码而加以优化。
的时候要确保这段代码被在0地址处,并且作为整个程序的入口。
放在0地址处的中断向量表的ResetHandler一般放在FLASH内,其他中断向量的入口地址可以是FLASH内的,也可以是SDRAM内的,但是在为操作系统初始化时应该为SDRAM的地址。
例如作为uClinux的启动代码,此处应该为内存地址。
一般有两种实现方式:
1.1 1.第一种实现方式
b reset
add pc,pc,#0x0c000000
add pc,pc,#0x0c000000
add pc,pc,#0x0c000000
add pc,pc,#0x0c000000
add pc,pc,#0x0c000000
add pc,pc,#0x0c000000
add pc,pc,#0x0c000000
0x0c000000为内存起始地址,uClinux将中断向量放入地址0x0c000008,因为cpu发生中断时仍然会跳转到0地址处的中断向量表中去,所以此处要修改中断向量表的地址,使程序能正确跳转到uClinux实现的中断向量处。
此处需要注意,由于ARM系统的三级流水线技术,当程序执行到x地址处,pc指针的值其实等于x+8.
在uClinux中实现如下:
#ifdefCONFIG_ARCH_S3C44B0
#undefvectors_base()
#definevectors_base() (0x0c000008)
#endif
所以add pc,pc,#0x0c000000这条语句将会有8的偏移量。
1.2 2.第二种实现方式:
brest
ldrpc,=0x0c000004
ldrpc,=0x0c000008
ldrpc,=0x0c00000c
ldrpc,=0x0c000010
b.
ldrpc,=0x0c000018 //irq中断
ldrpc,=0x0c00001c
但相应的linux源代码应作修改,这时uClinux中实现如下:
#ifdefCONFIG_ARCH_S3C44B0
#undefvectors_base()
#definevectors_base() (0x0c000000)
#endif
即只要当发生中断时,cpu发生中断时跳转到0地址处的中断向量表中去,再这里能跳转到uClinux的vectors_base()地址处。
ARM7有两种IRQ中断模式
(1).向量中断时0地址代码如下:
其中从0x20开始处一定要按顺序放入
ENTRY
bResetHandler;0x00
bHandlerUndef;0x04
bHandlerSWI;0x08
bHandlerPabort;0x0c
bHandlerDabort;0x10
b.;0x14
bHandlerIRQ;0x18
bHandlerFIQ;0x1c
ldrpc,=HandlerEINT0;0x20
ldrpc,=HandlerEINT1
ldrpc,=HandlerEINT2
ldrpc,=HandlerEINT3
ldrpc,=HandlerEINT4567
ldrpc,=HandlerTICK;0x34
b.
b.
ldrpc,=HandlerZDMA0;0x40
ldrpc,=HandlerZDMA1
ldrpc,=HandlerBDMA0
ldrpc,=HandlerBDMA1
ldrpc,=HandlerWDT
ldrpc,=HandlerUERR01;0x54
b.
b.
ldrpc,=HandlerTIMER0;0x60
ldrpc,=HandlerTIMER1
ldrpc,=HandlerTIMER2
ldrpc,=HandlerTIMER3
ldrpc,=HandlerTIMER4
ldrpc,=HandlerTIMER5;0x74
b.
b.
ldrpc,=HandlerURXD0;0x80
ldrpc,=HandlerURXD1
ldrpc,=HandlerIIC
ldrpc,=HandlerSIO
ldrpc,=HandlerUTXD0
ldrpc,=HandlerUTXD1;0x94
b.
b.
ldrpc,=HandlerRTC;0xa0
b.
b.
b.
b.
b.
b.
ldrpc,=HandlerADC;0xb4
2.非向量IRQ中断模式
ENTRY
bResetHandler;fordebug
bHandlerUndef;handlerUndef
bHandlerSWI;SWIinterrupthandler
bHandlerPabort;handlerPAbort
bHandlerDabort;handlerDAbort
b.;handlerReserved
bIsrIRQ
bHandlerFIQ
......
IsrIRQ
subsp,sp,#4;reservedforPC
stmfdsp!
{r8-r9}
ldrr9,=I_ISPR
ldrr9,[r9]
movr8,#0x0
0movsr9,r9,lsr#1
bcs%F1
addr8,r8,#4
b%B0
1ldrr9,=HandleADC
addr9,r9,r8
ldrr9,[r9]
strr9,[sp,#8]
ldmfdsp!
{r8-r9,pc}
......
HandleADC#4
HandleRTC#4
HandleUTXD1#4
HandleUTXD0#4
......
HandleEINT3#4
HandleEINT2#4
HandleEINT1#4
HandleEINT0#4;
此处通过判断I_ISPR的值可以跳到相应的中断处理函数处。
此处的Bootloader采用非向量IRQ中断方式,通过以下头文件的定义可以方便的把中断向量处理函数的地址传入:
/*ISR*/
#definepISR_RESET (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x0))
#definepISR_UNDEF (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x4))
#definepISR_SWI (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x8))
#definepISR_PABORT (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0xc))
#definepISR_DABORT (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x10))
#definepISR_RESERVED (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x14))
#definepISR_IRQ (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x18))
#definepISR_FIQ (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x1c))
#definepISR_ADC(*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x20))
#definepISR_RTC (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x24))
#definepISR_UTXD1 (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x28))
#definepISR_UTXD0 (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x2c))
#definepISR_SIO (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x30))
#definepISR_IIC (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x34))
#definepISR_URXD1 (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x38))
#definepISR_URXD0 (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x3c))
#definepISR_TIMER5 (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x40))
#definepISR_TIMER4 (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x44))
#definepISR_TIMER3 (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x48))
#definepISR_TIMER2 (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x4c))
#definepISR_TIMER1 (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x50))
#definepISR_TIMER0 (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x54))
#definepISR_UERR01 (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x58))
#definepISR_WDT(*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x5c))
#definepISR_BDMA1 (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x60))
#definepISR_BDMA0 (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x64))
#definepISR_ZDMA1 (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x68))
#definepISR_ZDMA0 (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x6c))
#definepISR_TICK(*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x70))
#definepISR_EINT4567(*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x74))
#definepISR_EINT3 (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x78))
#definepISR_EINT2 (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x7c))
#definepISR_EINT1 (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x80))
#definepISR_EINT0 (*(unsigned*)(_ISR_STARTADDRESS+0x84))
通过如下代码就可以实现UART0口的中断处理了:
rINTCON=0x5; //Non-vectored,IRQenable,FIQdisable
rINTMOD=0x0; //All=IRQmode
pISR_URXD0=(unsigned)Uart0_RxInt;
当在地址0处将中断向量跳到内存后,相应的中断向量就应该拷贝到内存地址处。
把以下代码从FLASH拷贝到SDRAM中:
real_vectors:
b reset
b undefined_instruction
b software_interrupt
b prefetch_abort
b data_abort
b not_used
b irq
b fiq
undefined_instruction:
movr6,#3
b endless_blink
software_interrupt:
movr6,#4
b endless_blink
prefetch_abort:
movr6,#5
b endless_blink
data_abort:
movr6,#6
b endless_blink
not_used:
/*we*should*neverreachthis*/
movr6,#7
b endless_blink
irq:
subsp,sp,#4;reservedforPC
stmfdsp!
{r8-r9}
ldrr9,=I_ISPR
ldrr9,[r9]
movr8,#0x0
0movsr9,r9,lsr#1
bcs%F1
addr8,r8,#4
b%B0
1ldrr9,=HandleADC
addr9,r9,r8
ldrr9,[r9]
strr9,[sp,#8]
ldmfdsp!
{r8-r9,pc}
......
fiq:
movr6,#9
b endless_blink
有了如上步骤就可以在bootloader中实现中断处理了。
1.3 二.Reset中断处理如下内容
1初始化存储器系统存储器地址分布一种典型的情况是启动ROM的地址重映射。
初始化堆栈因为ARM有7种执行状态,每一种状态的堆栈指针寄存器(SP)都是独立的。
因此,对程序中需要用到的每一种模式都要给SP定义一个堆栈地址。
方法是改变状态寄存器内的状态位,使处理器切换到不同的状态,让后给SP赋值。
注意:
不要切换到User模式进行User模式的堆栈设置,因为进入User模式后就不能再操作CPSR回到别的模式了,可能会对接下去的程序执行造成影响。
这是一段堆栈初始化的代码示例,其中只定义了三种模式的SP指针:
MRSR0,CPSR
BICR0,R0,#MODEMASK;安全起见,屏蔽模式位以外的其他位
ORRR1,R0,#IRQMODE
MSRCPSR_cxfs,R1
LDRSP,=UndefStack
ORRR1,R0,#FIQMODE
MSRCPSR_cxsf,R1
LDRSP,=FIQStack
ORRR1,R0,#SVCMODE
MSRCPSR_cxsf,R1
LDRSP,=SVCStack
2初始化有特殊要求的端口,设备
这里视不同的硬件设计而不同。
3 初始化应用程序执行环境映像一开始总是存储在ROM/Flash里面的,其RO部分即可以在ROM/Flash里面执行,也可以转移到速度更快的RAM中执行;而RW和ZI这两部分是必须转移到可写的RAM里去。
所谓应用程序执行环境的初始化,就是完成必要的从ROM到RAM的数据传输和内容清零。
下面是在ADS下,一种常用存储器模型的直接实现:
LDRr0,=|Image$$RO$$Limit|;得到RW数据源的起始地址
LDRr1,=|Image$$RW$$Base|;RW区在RAM里的执行区起始地址
LDRr2,=|Image$$ZI$$Base|;ZI区在RAM里面的起始地址
CMPr0,r1;比较它们是否相等
BEQ%F1
0CMPr1,r3
LDRCCr2,[r0],#4
STRCCr2,[r1],#4
BCC%B0
1LDRr1,=|Image$$ZI$$Limit|
MOVr2,#0
2CMPr3,r1
STRCCr2,[r3],#4
BCC%B2
程序实现了RW数据的拷贝和ZI区域的清零功能。
其中引用到的4个符号是由器第一输出的。
|Image$$RO$$Limit|:
表示RO区末地址后面的地址,即RW数据源的起始地址
|Image$$RW$$Base|:
RW区在RAM里的执行区起始地址,也就是编译器选项RW_Base指定的地址
|Image$$ZI$$Base|:
ZI区在RAM里面的起始地址
|Image$$ZI$$Limit|:
ZI区在RAM里面的结束地址后面的一个地址程序先把ROM里|Image$$RO$$Limt|开始的RW初始数据拷贝到RAM里面|Image$$RW$$Base|开始的地址,当RAM这边的目标地址到达|Image$$ZI$$Base|后就表示RW区的结束和ZI区的开始,接下去就对这片ZI区进行清零操作,直到遇到结束地址|Image$$ZI$$Limit|
4改变处理器模式因为在初始化过程中,许多操作需要在特权模式下才能进行(比如对CPSR的修改),所以要特别注意不能过早的进入用户模式。
内核级的中断使能也可以考虑在这一步进行。
如果系统中另外存在一个专门的中断控制器,这么做总是安全的。
5 呼叫主应用程序当所有的系统初始化工作完成之后,就需要把程序流程转入主应用程序。
最简单的一种情况是:
IMPORTmain
Bmain
直接从启动代码跳转到应用程序的主函数入口,当然主函数名字可以由用户随便定义。
在ARMADS环境中,还另外提供了一套系统级的呼叫机制。
IMPORT__main
B__main
__main()是编译系统提供的一个函数,负责完成库函数的初始化和初始化应用程序执行环境,最后自动跳转到main()函数。