ARM7啟動過程

嵌入式系統(tǒng)資源有限,程序通常都固化在ROM總運行。ROM中程序執(zhí)行前,需要對系統(tǒng)硬件和軟件運行環(huán)境進行初始化,這些工作是用匯編語言編寫的啟動程序完成。啟動程序是嵌入式程序的開頭部分,應與應用程序一起固化在ROM中,應首先在系統(tǒng)上運行的啟動程序應包含各模塊中可能出現(xiàn)的所有段類,并合理安排他們的次序。

　　啟動程序一般流程如下：

　　（1） 設置入口指針

　?。?） 設置中斷向量
　
　　ARM7要求中斷向量必須設置從0地址開始,連續(xù)8*4字節(jié)的空間,分別是復位、未定義指令錯誤、軟件中斷、預取指令中斷、數(shù)據(jù)存取錯誤、IRQ、FIQ和一個保留的中斷向量

　?。ㄈ绻鸕OM位于0地址,向量表包含一系列指令跳轉到中斷服務程序,否則向量必須被動態(tài)初始化?？梢栽趩映绦蛑刑砑右欢未a,使其在運行時將向量表拷貝到0地址開始的存儲空間）

　　對于各未用的中斷,用一個只包含返回指令的啞函數(shù),以防止錯誤引起系統(tǒng)的混亂。

　?。?） 初始化堆棧和寄存器

　　取決于使用了哪些中斷,一般系統(tǒng)需要處理哪些錯誤類型。一般來說管理者堆棧必須設置,如果使用了IRQ中斷,則IRQ堆棧必須設置。

　　如果系統(tǒng)使用了DRAM或者其他的外設,則需要設置相關的寄存器,以確定其刷新頻率,數(shù)據(jù)總線寬度等信息

　?。?） 初始化存儲器系統(tǒng)

　　有些芯片可通過寄存器編程初始化存儲器系統(tǒng),而對于復雜系統(tǒng)通常集成了MMU來管理內存

　?。?） 如果有必要改變處理器模式、狀態(tài)

　　如果系統(tǒng)應用程序是運行在用戶模式下,可在此處將系統(tǒng)改為用戶模式并初始化用戶的堆棧指針。

　?。?） 初始化C語言所需要的存儲器空間

　　為正確運行應用程序,在初始化期間應將系統(tǒng)需要讀寫的數(shù)據(jù)和變量從ROM拷貝到RAM里;一些要求快速響應的程序,如中斷處理程序,也需要在RAM中運行; 如果使用FLASH,對FALSH的檫除和寫入也一定要在RAM里運行。ARM公司軟件開發(fā)工具包中的鏈接器提供了分布裝載的功能,可以實現(xiàn)這一目的。

　?。?） 呼叫C語言

　　ARM有兩種指令集：16位的Thumb指令集和32位的指令集。使用16位的存儲器可以降低成本,在這種情況下,Thumb指令集的整體執(zhí)行速度要比ARM32位指令集體,而且提高了代碼密度,所以一般用Thumb 編譯器將C語言 程序編譯成16位代碼。

　　處理器在一開始總是處于ARM狀態(tài),可使用BX指令轉換到Thumb狀態(tài)呼喚C語言程序,要注意的是用C語言編寫的嵌入式程序時,要避免使用不能被固化到ROM的庫函數(shù)。

　　技術難點分析

　　（1） MMU的使用

　　MMU 是存儲器管理單元的縮寫,是用來管理虛擬內存系統(tǒng)的器件。MMU通常是CPU的一部分,本身有少量的存儲空間存放從虛擬地址到物理地址的匹配表。此表稱作TLB（轉換旁置緩沖區(qū)）。所有數(shù)據(jù)請求都送往MMU,由MMU決定數(shù)據(jù)只在RAM中還是在大容量的存儲器設備內。如果數(shù)據(jù)不在存儲空間內,MMU將產(chǎn)生頁面錯誤中斷

　　MMU的兩個主要功能是：

　　將虛擬地址轉換為物理地址

　　控制存儲器存取允許。MMU關掉時,虛地址直接輸出到物理地址總線。

　　在實踐中,使用MMU解決了以下幾個問題：

　　a． 使用DRAM作為大容量存儲器時,如果DRAM行列是非平方的,會導致該DRAM的物理地址不連續(xù),這將給程序的編寫調試造成極大的不方便,而適當?shù)呐渲肕MU可將其轉換成虛擬地址連續(xù)的空間

　　b． ARM內核的中斷向量表放在0地址,對于ROM在0地址的情況,無法調用中斷服務程序,所以在調試階段有必要將可讀寫的存儲器空間映射到0地址。

　　c． 系統(tǒng)的某些地址是不允許被訪問的,否則會產(chǎn)生不可預料的后果,為避免這類錯誤,可以通過MMU匹配表的設置將這些地址設為用戶不可以存取類型;

　　d． 啟動程序中生成的匹配表中包含地址映射,存儲頁面大?。?M、64K 或者4K）以及是否允許存取等信息。