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發(fā)表于 2009-7-27 12:29:42
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阿南ARM訓練班課堂總結(3)
2009年03月19日 10:31
第三課主要是分析啟動(dòng)代碼和中斷處理過(guò)程
之前有分析過(guò)44b0下的這個(gè)啟動(dòng)代碼，差別不是非常大，今天再重新看了一遍。啟動(dòng)代碼與Bootloader不同，主要是指進(jìn)入C語(yǔ)言之前的匯編代碼，網(wǎng)上都稱(chēng)為是bootloader的stage1，一般通用的內容包括：
1. 定義程序入口點(diǎn)
2. 設置異常向量表
3. 初始化存儲系統
4. 初始化用戶(hù)程序的執行環(huán)境
5. 初始化堆棧指針寄存器，改變處理器的模式
6. 設置FIQ/IRQ中斷處理程序入口
7. 進(jìn)入C程序
1）編譯器選擇
GBLL THUMBCODE
[ {CONFIG} = 16
THUMBCODE SETL {TRUE}
CODE32
|
THUMBCODE SETL {FALSE}
]
因為處理器分為16位 32位兩種工作狀態(tài)，程序的編譯器也是分16位和32兩種編譯方式，所以這段程序用于根據處理器工作狀態(tài)確定編譯器編譯方式，程序不難理解，主要解釋一下符號“[ | ]”的意思，上面的程序是指：
if({CONFIG} = 16 )
{ THUMBCODE SETL {TRUE}
CODE32 }
else
THUMBCODE SETL {FALSE}
還是沒(méi)有不明白CONFIG怎么區分是16位還是32位？哪里決定它的取值？應該是編譯器指定的這個(gè)值。
2）宏定義
MACRO
$HandlerLabel HANDLER $HandleLabel
$HandlerLabel
sub sp,sp,#4
stmfd sp!,{r0}
ldr r0,=$HandleLabel
ldr r0,[r0]
str r0,[sp,#4]
ldmfd sp!,{r0,pc}
MEND
$HandlerLabel是宏的地址標號，HANDLER是宏名，$HandleLabel是宏的參數，$標號在宏指令展開(kāi)時(shí)，標號會(huì )替換為用戶(hù)定義的符號。在此后，所有遇到$HandlerLabel HANDLER $HandleLabel這種形式的表達式都會(huì )被展開(kāi)成$HandlerLabel到MEND之間的函數。
例如：ADC_IRQ HANDLER HandleADC即代表如下函數，語(yǔ)句ldr pc,=ADC_IRQ的作用也就是跳轉到這個(gè)函數：
ADC_IRQ
sub sp,sp,#4
stmfd sp!,{r0}
ldr r0,=HandleADC
ldr r0,[r0]
str r0,[sp,#4]
ldmfd sp!,{r0,pc}
這段程序用于把ADC中斷服務(wù)程序的首地址裝載到pc中，跳轉到中斷處理函數，稱(chēng)之為“加載程序”。HandleADC是一個(gè)地址標號，它的內容就是ADC中斷服務(wù)程序的地址標號，即文件最后的那個(gè)表HandleADC # 4所示，將HandleADC # 4中的4換成中斷服務(wù)程序的地址標號即是，程序在這里定義了一個(gè)數據區，存放各種中斷服務(wù)程序的首地址。每個(gè)字空間都有一個(gè)標號，以Handle***命名。
3）寄存器及堆棧設置
按照上面的順序，可以比較容易讀懂啟動(dòng)代碼的作用，主要就是通過(guò)設置特殊功能寄存器來(lái)達到對系統參數的設定。依次禁止看門(mén)狗，中斷，設定時(shí)鐘控制寄存器，存儲器控制寄存器等等。
由于各個(gè)工作模式下的堆棧指針是相互獨立的，所以要分別進(jìn)入各個(gè)模式下設置其堆棧指針，基本上都差不多，比如未定義指令模式下的設置：
mrs r0,cpsr
bic r0,r0,#MODEMASK
orr r1,r0,#UNDEFMODE|NOINT
msr cpsr_cxsf,r1
ldr sp,=UndefStack
UnderStack是在程序后面用UnderStack # 256建立的一個(gè)堆�？臻g的首地址，這部分空間建立在RAM中，256字節空間的堆棧大小。
4）初始化用戶(hù)程序的執行環(huán)境
之前在44B0里的啟動(dòng)代碼里還有包括把ROM里的程序拷貝到RAM中并跳轉到RAM運行程序，也就是把加載狀態(tài)下的程序按照編譯連接時(shí)的設置重新排布成運行時(shí)的程序狀態(tài)，以達到符號能夠正確連接的目的，這里是涉及到了所謂的映像文件，但是2410這里沒(méi)有這一段，即程序的加載態(tài)就是它的運行態(tài)，所以要求燒寫(xiě)程序時(shí)必須要把它燒寫(xiě)在設置的RO地址上，否則程序將不能正確執行。下面這段程序實(shí)現RW數據初始化，只是把數據段復制到高地址，如果沒(méi)有設置RW的話(huà)這段代碼也不會(huì )執行。
;Copy and paste RW data/zero initialized data
ldr r0, =|Image$$RO$$Limit| ; Get pointer to ROM data
ldr r1, =|Image$$RW$$Base| ; and RAM copy
ldr r3, =|Image$$ZI$$Base|
;Zero init base => top of initialised data
cmp r0, r1 ; Check that they are different
beq %F2
1
cmp r1, r3
ldrcc r2, [r0], #4
strcc r2, [r1], #4
bcc %B1
2
ldr r1, =|Image$$ZI$$Limit|
mov r2, #0
3
cmp r3, r1 ; Zero init
strcc r2, [r3], #4
bcc %B3
b %F1(B1)的意思是在臨近的地址標號跳轉，F是向后尋找，B是向前尋找。
5）說(shuō)說(shuō)映象文件
用ADS編譯產(chǎn)生的映像文件有.axf、.bin、.hex等等格式，就拿要直接燒進(jìn)Flash里的.bin文件來(lái)說(shuō)，在其他書(shū)上看到有這么句話(huà)“映像文件一般由域組成，域由最多三個(gè)輸出段（RO，RW，ZI）組成，輸出段又由輸入段組成�！�
對于這段話(huà)，前兩句是比較好理解的，域就是整個(gè)映像文件，對于大部分程序來(lái)說(shuō)就只有一個(gè)域，也就是燒進(jìn)Flash里的那部分東東，稱(chēng)作加載域；輸出段就是用AREA定義的RO，Rw，一般就這兩個(gè)，拿前面的bootloader來(lái)說(shuō)，整體框架是這樣的：
AREA Init,CODE,READONLY ；<--RO段
ENTRY
Entry ；<--CODE部分
… …
SMRDATA DATA ；<--DATA部分
… …
AREA RamData, DATA, READWRITE ；<--RW段
… …
然而對于輸出段又由輸入段組成卻著(zhù)實(shí)糊涂了好一陣，輸入段是指源程序的代碼（CODE）部分和數據（DATA）部分。上面這個(gè)框架中，在RO輸出段的Entry下開(kāi)始一系列的匯編指令操作，這個(gè)應該是CODE輸入段，而SMRDATA DATA引領(lǐng)DCD用于開(kāi)辟一片數據存儲空間，這部分應該是DATA輸入段，它與RW里的數據不同之處在于這部分數據不能被修改。
在A(yíng)DS編譯前在A(yíng)RM-Linker里的Ro_Base和Rw_Base兩個(gè)地址值，就是指兩個(gè)輸出段的起始地址，即程序是按照你設置的這種方式排布在內存中的，各個(gè)地址標號根據這兩個(gè)值確定。然而，用Ultraedit打開(kāi)bin文件卻發(fā)現其實(shí)Rw是跟在Ro后面的，也就是說(shuō)，這兩個(gè)段并沒(méi)有按照你設置的地址起始，由此引出映像文件的加載域和運行時(shí)域兩個(gè)概念。
加載域就是用Ultraedit打開(kāi)看到的程序最原始的狀態(tài)，而運行時(shí)域則是程序在執行時(shí)按照你設定的方式排布的狀態(tài)，顯然，上面設置的兩個(gè)地址是針對運行時(shí)域來(lái)設置的，程序要滿(mǎn)足上面的設置才能正確連接。也就是程序開(kāi)始階段（加載域狀態(tài)）是不能正確連接的，不過(guò)開(kāi)始時(shí)不需要用到Rw里的數據，程序是可以運行的，因此必須在需要用到Rw數據之前把它拷貝到上面設置的位置上，這就是bootloader里初始化用戶(hù)程序的執行環(huán)境部分的作用，把數據移動(dòng)到正確的位置！
拷貝完Rw里的數據之后，所有的符號都可以正確連接，這時(shí)跳轉到main函數里去執行程序就可以了。2410的這段啟動(dòng)代碼沒(méi)有進(jìn)行Ro的拷貝，所以如果你把程序燒在0x0地址，那么Ro就必須設置成0x0，如果你設置成0x30000000，那么Ro就必須設置成0x30000000，如果Rw不設置，它將默認跟在Ro后面，否則就執行上面的搬遷代碼，挪到正確的位置上。由于本系統是采用NandFlash啟動(dòng)的，最初的啟動(dòng)代碼必須要在0x0處的SRAM里執行，所以，如果要把這段啟動(dòng)代碼當作NandFlash的啟動(dòng)代碼的話(huà)，Ro就必須設成0x0。
6).中斷處理過(guò)程
要使用中斷，首先需要清掉程序狀態(tài)寄存器CPSR里的IRQ位，這個(gè)很容易被忽略了。再之后才是考慮與中斷有關(guān)的相應寄存器.
這個(gè)幾個(gè)寄存器比較容易弄混了：
SRCPND/SUBSRCPND：只要中斷產(chǎn)生的條件滿(mǎn)足，例如外部電平，定時(shí)溢出等等，SRCPND/SUBSRCPND的相應位就會(huì )被置位，它不管其他地方的設置如何，所以某一時(shí)刻可能有幾個(gè)位同時(shí)被置位了（幾個(gè)中斷同時(shí)產(chǎn)生）。
INTMSK/INTSUBMSK：這個(gè)是中斷屏蔽位，清零表示允許中斷請求，默認是禁止了所有的中斷請求。
INTPND：它表示處理器接下來(lái)就要去處理的那個(gè)中斷，某一時(shí)刻只可能有一個(gè)位被置位。這個(gè)寄存器置位的必要條件是SRCPND/SUBSRCPND已經(jīng)是1，而且INTMSK/INTSUBMSK相應位已經(jīng)清零。
SRCPND/SUBSRCPND和INTPND都不會(huì )自動(dòng)清零，要程序向相應的位寫(xiě)1才能清零，這個(gè)有點(diǎn)奇怪。
2410不支持中斷嵌套，中斷產(chǎn)生后處理器進(jìn)入到IRQ模式，只有在等到這個(gè)中斷處理完之后才能響應下一次中斷。
如果同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)中斷，就涉及到了中斷優(yōu)先級的問(wèn)題。SRCPND寄存器對應的32個(gè)中斷源總共被分為6個(gè)組，每個(gè)組由一個(gè)ARBITER(0~5)對其進(jìn)行管理。中斷必須先由所屬組的ARBITER(0~5)進(jìn)行第一次優(yōu)先級判斷然后再到ARBITER6進(jìn)行第二次判斷�？梢愿牡闹皇墙M里的優(yōu)先級順序。
PRIORITY的各個(gè)位被分為兩種類(lèi)型，一種是ARB_MODE,另一種為ARB_SEL，拿ARBITER0來(lái)說(shuō)，這個(gè)組一共包含了四種中斷源：EINT0~EINT3，分別對應Req0~Req3，很明顯ARB_SEL0就是決定了這四種中斷的優(yōu)先順序，如果這個(gè)組里的兩個(gè)中斷同時(shí)產(chǎn)生，將會(huì )把排在前面的先傳遞給ARBITER06進(jìn)行第二次判斷。ARB_MODE0置1代表開(kāi)啟優(yōu)先級次序旋轉，當該位置為1之后，ARB_SEL0的值會(huì )在每處理完一次中斷后順次改變。 |
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發(fā)表于 2009-7-27 12:28:20
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