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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作基于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
2、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：AREA Boot ,CODE, READONLYENTRYB ResetHandlerB UndefHandlerB SWIHandlerB PreAbortHandlerB DataAbortHandlerBB IRQHandlerB FIQHandler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。链接的时候要确保这段代码被链接在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ResetHandl
3、er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, #0x0c0000000x0c0
4、00000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：#ifdef CONFIG_ARCH_S3C44B0#undef vectors_base()#define vectors_base() (0x0c000008)#endif所以add pc, pc, #0x0c000000这条语句将会有8的偏移量。1.
5、2 2第二种实现方式：b restldr pc,= 0x0c000004ldr pc,= 0x0c000008ldr pc,= 0x0c00000cldr pc,= 0x0c000010b .ldr pc,= 0x0c000018 /irq中断ldr pc,= 0x0c00001c但相应的linux源代码应作修改，这时uClinux中实现如下：#ifdef CONFIG_ARCH_S3C44B0#undef vectors_base()#define vectors_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
6、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ENTRYb ResetHandler ; 0x00b HandlerUndef ; 0x04b HandlerSWI ; 0x08b HandlerPabort ; 0x0cb HandlerDabort ; 0x10b . ; 0x14b HandlerIRQ ; 0x18b HandlerFIQ ; 0x1cldr pc,=HandlerEINT0 ; 0x20ldr pc,=HandlerEINT1ldr pc,=HandlerEIN
7、T2ldr pc,=HandlerEINT3ldr pc,=HandlerEINT4567ldr pc,=HandlerTICK ; 0x34b .b .ldr pc,=HandlerZDMA0 ; 0x40ldr pc,=HandlerZDMA1ldr pc,=HandlerBDMA0ldr pc,=HandlerBDMA1ldr pc,=HandlerWDTldr pc,=HandlerUERR01 ; 0x54b .b .ldr pc,=HandlerTIMER0 ; 0x60ldr pc,=HandlerTIMER1ldr pc,=HandlerTIMER2ldr pc,=Handle
8、rTIMER3ldr pc,=HandlerTIMER4ldr pc,=HandlerTIMER5 ; 0x74b .b .ldr pc,=HandlerURXD0 ; 0x80ldr pc,=HandlerURXD1ldr pc,=HandlerIICldr pc,=HandlerSIOldr pc,=HandlerUTXD0ldr pc,=HandlerUTXD1 ; 0x94b .b .ldr pc,=HandlerRTC ; 0xa0b .b .b .b .b .b .ldr pc,=HandlerADC ; 0xb42非向量IRQ中断模式ENTRYb ResetHandler ; f
9、or debugb HandlerUndef ; handlerUndefb HandlerSWI ; SWI interrupt handlerb HandlerPabort ; handlerPAbortb HandlerDabort ; handlerDAbortb . ; handlerReservedb IsrIRQb HandlerFIQ. . . . . .IsrIRQsub sp,sp,#4 ; reserved for PCstmfd sp!,r8-r9ldr r9,=I_ISPRldr r9,r9mov r8,#0x00 movs r9,r9,lsr #1bcs %F1ad
10、d r8,r8,#4b %B01 ldr r9,=HandleADCadd r9,r9,r8ldr r9,r9str r9,sp,#8ldmfd sp!,r8-r9,pc. . . . . .HandleADC # 4HandleRTC # 4HandleUTXD1 # 4HandleUTXD0 # 4. . . . . .HandleEINT3 # 4HandleEINT2 # 4HandleEINT1 # 4HandleEINT0 # 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
11、量处理函数的地址传入：/* ISR */#define pISR_RESET (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x0)#define pISR_UNDEF (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x4)#define pISR_SWI (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x8)#define pISR_PABORT (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0xc)#define pISR_DABORT (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x10
12、)#define pISR_RESERVED (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x14)#define pISR_IRQ (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x18)#define pISR_FIQ (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x1c)#define pISR_ADC (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x20)#define pISR_RTC (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x24)#define pISR_UTXD1
13、(*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x28)#define pISR_UTXD0 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x2c)#define pISR_SIO (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x30)#define pISR_IIC (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x34)#define pISR_URXD1 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x38)#define pISR_URXD0 (*(unsigned *)(_ISR
14、_STARTADDRESS+0x3c)#define pISR_TIMER5 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x40)#define pISR_TIMER4 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x44)#define pISR_TIMER3 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x48)#define pISR_TIMER2 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x4c)#define pISR_TIMER1 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDR
15、ESS+0x50)#define pISR_TIMER0 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x54)#define pISR_UERR01 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x58)#define pISR_WDT (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x5c)#define pISR_BDMA1 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x60)#define pISR_BDMA0 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x64)#defin
16、e pISR_ZDMA1 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x68)#define pISR_ZDMA0 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x6c)#define pISR_TICK (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x70)#define pISR_EINT4567 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x74)#define pISR_EINT3 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x78)#define pISR_EINT2
17、(*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x7c)#define pISR_EINT1 (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x80)#define pISR_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,IRQ enable,FIQ disable rINTMOD=0x0; /All=IRQ mode pISR_URXD0=(unsigned)Uart0_RxInt;当在地址0处将中断向量跳到内
18、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 fiqundefined_instruction: mov r6, #3 b endless_blinksoftware_interrupt: mov r6, #4 b endless_blinkprefetch_abort: mov r6, #5 b endless_blinkd
19、ata_abort: mov r6, #6 b endless_blinknot_used: /* we *should* never reach this */ mov r6, #7 b endless_blinkirq:sub sp,sp,#4 ; reserved for PCstmfd sp!,r8-r9ldr r9,=I_ISPRldr r9,r9mov r8,#0x00 movs r9,r9,lsr #1bcs %F1add r8,r8,#4b %B01 ldr r9,=HandleADCadd r9,r9,r8ldr r9,r9str r9,sp,#8ldmfd sp!,r8-r
20、9,pc. . . . . .fiq: mov r6, #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
21、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：MRS R0,CPSRBIC R0,R0,#MODEMASK ;安全起见，屏蔽模式位以外的其他位ORR R1,R0,#IRQMODEMSR CPSR_cxfs,R1LDR SP,=UndefStackORR R1,R0,#FIQMODEMSR CPSR_cxsf,R1LDR SP,=FIQStackORR R1,R0,#SVCMODEMSR CPSR_cxsf,R1LDR SP,=SVCStack2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
22、Flash里面的，其RO部分即可以在ROMFlash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：LDR r0,=|Image$RO$Limit| ;得到RW数据源的起始地址LDR r1,=|Image$RW$Base| ;RW区在RAM里的执行区起始地址LDR r2,=|Image$ZI$Base| ;ZI区在RAM里面的起始地址CMP r0,r1 ;比较它们是否相等BEQ %F10 CMP r1,r3LDRCC
23、r2,r0,#4STRCC r2,r1,#4BCC %B01 LDR r1,=|Image$ZI$Limit|MOV r2,#02 CMP r3,r1STRCC r2,r3,#4BCC %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个符号是由链接器第一输出的。|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
24、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：IMPORT mainB main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ARM ADS环境中，还另外提供了一套系统级的呼叫机制。IMPORT _mainB _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。