S3C2410快速启动的实现-摘录

来源: ChinaUnix博客 　日期： 2008.03.24 08:43　(共有0条评论) 我要评论

---嵌入式系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等均有严格要求,以ARM体系结构为基础的各种RISC微处理器具有灵活的特性和强大的性能,在嵌入式系统中得到了广泛的应用。 ---S3C2410是三星公司基于ARM920T设计的一款处理器,在开发基于 S3C2410的系统的过程中,如何让系统快速稳定地启动是一个重要问题。嵌入式系统的资源有限,程序通常都是固化在ROM中运行。但在实际应用中,为提 高系统的实时性,加快代码的执行速度,系统启动后程序往往要被搬移到RAM中,因为RAM的存取速度要比ROM快得多,这样大大提升系统的性能。启动程序 要完成的任务包括：硬件初始化,系统存储系统的配置,复制二级中断向量表。 启动程序过程 ● 系统硬件初始化 ---系统上电或复位后,程序从位于地址0x0的Reset Exception Vector处开始执行,因此需要在这里放置Bootloader的第一条指令：b ResetHandler,跳转到标号为ResetHandler处进行第一阶段的硬件初始化,主要内容为：关看门狗定时器,关中断,初始化PLL和时 钟,初始化存储器系统。执行完以上程序后,系统进行堆栈和存储器的初始化。系统堆栈初始化取决于用户使用了哪些中断,以及系统需要处理哪些错误类型。一般 情况下,管理者堆栈必须设置,如果使用了IRQ中断,则IRQ堆栈也必须设置。如果系统使用了外设,则需要设置相关的寄存器,以确定其刷新频率、总线宽度 等信息。 ● 代码段复制到RAM中运行 ---因为嵌入式系统的代码通常都是固化在ROM或者Flash中,上电后开始运行。由于 ROM和Flash的读取速度相对较慢,这样无疑会降低代码的执行速度和系统的运行效率。为此,需要把系统的代码复制到RAM中运行。使用SDT链接器 ARMLink产生的定位信息,把RO的有效代码和数据段到RAM中。ARMLink将编译后的程序链接成ELF文件。映像文件内部共有三种输出段：RO 段、RW段和ZI段。这三种输出段分别包含了只读代码及包含在代码段中的少量数据、可读写的数据、初始化为0的数据,ARMLink同时还产生了这三种输 出段的起始和终止定位信息：Image$$RO$$Base、Image$$RO$$Limit、Image$$RW$$Base、 Image$$Limit、Image$$Linit和Image$$ZI$$Limit。可以在程序中使用这些定位信息。将ROM中的代码和数据搬移到 RAM中,具体程序如下。 ---LDR r0, =|Image$$RO$$Base| /*RO段起始地址*/ ---LDR r1, =|Image$$RO$$Limit| /*RO段结束地址*/ ---LDR r2, =|Image$$RW$$Base| ---LDR r3, =|Image$$RW$$Limit| ---/*分别求出需要映像的代码和数据的长度并累加,放到寄存器R1中*/ ---SUB r1, r1, r0 ---SUB r3, r3, r2 ---ADD r1, r1, r3 ---/*将需要映象的代码和数据复制到RAM中去*/ ---0 /*标示符*/ ---LDR r3, [r0], #4 ---STR r3, [r2], #4 ---SUBS r1, r1, #4 ---BNE %B0 /*如果没有复制完,跳转到0标示符处的汇编语句,继续复制,参见ARM指令帮助手册*/ ● 建立二级中断向量表 ---在ARM系统中,中断向量表位于0X0开始的地址处,意味着无论运行什么样的上层软 件,一旦发生中断,程序就得到Flash存储器中的中断向量表里去,降低系统的运行效率。因此在RAM中建立自己的二级中断向量表,当中断发生后,程序直 接从RAM中取中断向量进入中断子程序。尤其是在中断频繁发生的系统里,这种方法可以大大提高系统的运行效率,具体的实现代码如下。 ---b ResetHandler ---b HandlerUndef /*未定义模式句柄*/ ---b HandlerSWI /*SWI中断句柄*/ ---b HandlerPabort /*PAbort中断句柄*/ ---b HandlerDabort /*Dabort中断句柄*/ ---b. /*保留*/ ---b HandlerIRQ /*IRQ 中断句柄*/ ---b HandlerFIQ /*FIQ中断句柄*/ ---HandlerFIQ HANDLER HandleFIQ ---HandlerIRQ HANDLER HandleIRQ ---HandlerUndef HANDLER HandleUndef ---HandlerSWI HANDLER HandleSWI ---HandlerDabort HANDLER HandleDabort ---HandlerPabort HANDLER HandlePabort ---其中HANDLER是一个宏,用于查找中断处理程序的入口地址。这些地址存放在由HandleXXX指向的表项中,该表定位在RAM高端,基地址为_ISR_STARTADDRESS。 ---^ _ISR_STARTADDRESS ---HandleReset # 4 ---HandleUndef # 4 ---HandleSWI # 4 ---HandlePabort # 4 ---HandleDabort # 4 ---HandleReserved # 4 ---HandleIRQ # 4 ---HandleFIQ # 4 ● MMU的应用 ---MMU是存储器管理单元的缩写,是用来管理虚拟内存系统的器件。MMU通常是CPU的 一部分,本身有少量存储空间存放从虚拟地址到物理地址的匹配表,此表称作TLB(转换旁置缓冲区)。所有数据请求都送往MMU,由MMU决定数据是在 RAM内还是在大容量外部存储器设备内。如果数据不在存储空间内,MMU将产生页面错误中断。MMU存储器系统的结构允许对存储器系统的精细控制,大部分 的控制细节由存在存储器中的转换表提供。这些表的入口定义了从1KB～1MB的各种存储器区域的属性。MMU完成的两个主要功能是：将虚地址转换成物理地 址,控制存储器存取允许。MMU关掉时,虚地址直接输出到物理地址总线。 ---经过以上的分析可以发现,系统启动程序主要是完成了硬件的初始化,以及克服Flash或ROM读取速度慢的弱点,提高指令和数据的读取速度,实现系统的高速运行,并且通过MMU的应用,减少RAM的使用,降低系统成本。 参考文献 1 S3C2410数据手册 2 ARM920T数据手册 3 王京林.ARM7在嵌入式应用中启动程序 的实现