基于ARM硬件BOOT程序基本设计.doc

实验三 基于ARM的硬件BOOT程序的基本设计 一、实验目的 1. 掌握ARM启动的基本知识和流程 二、实验内容 1. 认真学习ARM启动的流程，单步执行程序，查看各寄存器的变化。 三、实验设备 EL-ARM-830教学实验箱，PentiumII以上的PC机。 PC操作系统WIN98或WIN2000或WINXP，ADS1.2集成开发环境。 四、实验步骤 本实验仅使用实验教学系统的CPU板。在进行本实验时，LCD电源开关、音频的左右声道开关、AD通道选择开关、触摸屏中断选择开关等均应处在关闭状态。 ARM的启动。该实验不是演示实验，是学习启动流程的实验 基于ARM芯片的应用系统，多数为复杂的片上系统，该复杂系统里，多数硬件模块都是可配置的，需要由软件来预先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基本的初始化工作。由于此类代码直接面对处理器内核和硬件控制器进行编程，故一般均用汇编语言实现。系统的基本初始化内容一般包括： 1. 分配中断向量表 2. 初始化存储器系统 3. 初始化各工作模式的堆栈 4. 初始化有特殊要求的硬件模块 5. 初始化用户程序的执行环境 6. 切换处理器的工作模式 7. 呼叫主应用程序 ARM要求中断向量表必须放置在从0址开始，连续32个字节的空间内。每当一个中断发生后，ARM处理器便强制把PC指针指向对应中断类型的向量表中的地址。因为每个中断只占据向量表中4个字节的存储空间，只能放置一条ARM指令，所以，通常放一条跳转指令让程序跳转到存储器的其他地方，再执行中断处理。 1.分配中断向量表 中断向量表的程序通常如下表示： AREA Init ,CODE, READONLY ENTRY B ResetHandler B UndefHandler B SWIHandler B PreAbortHandler B DataAbortHandler B． B IRQHandler B FIQHandler 其中关键字ENTRY是指定编译器保留这段代码，链接的时候要确保这段代码被链接在整个程序的入口地址，该地址也就是RO的连接地址。当ARM启动时，PC指针会自动寻找该关键字从该关键字处执行，该关键字的地址应满足4字节对齐的地址。 当中断控制器使能外设模块为向量中断时，如定时器向量中断，ADC向量中断，外部中断向量中断等等，外设中断向量表同理需要相应的跳转指令，以发生相应中断时从对应的中断向量表跳到存储器的某个地方，一般可选择让其跳到SDRAM的高端地址，然后，再跳入中断服务程序的地址，往下执行。 2. 初始化存储器系统 存储器类型,存储的容量以及时序配置、总线宽度等等。通常Flash和SRAM同属于静态存储器类型，可以合用同一个存储器端口；而DRAM因为有动态刷新和地址线复用等特性，通常配有专用的存储器端口。除存储器外，网络芯片的存储器相关配置，外接大容量的存储卡的配置均在此处实现。 存储器端口的接口时序优化是非常重要的，这会影响到整个系统的性能。因为一般系统运行的速度瓶颈都存在于存储器访问，所以存储器访问时序应尽可能的快；而同时又要考虑到由此带来的稳定性问题。 3. 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。所以，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，然后给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： ;// 预定义处理器模式常量 USERMODE EQU 0x10 FIQMODE EQU 0x11 IRQMODE EQU 0x12 SVCMODE EQU 0x13 ABORTMODE EQU 0x17 UNDEFMODE EQU 0x1b SYSMODE EQU 0x1f NOINT EQU 0xc0 // 屏蔽中断位 InitStacks mrs r0,cpsr bic r0,r0,#MODEMASK orr r1,r0,#UNDEFMODE|NOINT msr cpsr_cxsf,r1 ;//未定义模式堆栈 ldr sp,=UndefStack orr r1,r0,#ABORTMODE|NOINT msr cpsr_cxsf,r1 ;//终止模式堆栈 ldr sp,=AbortStack orr