启动代码的说明.ppt

启动代码的说明 1.什么是启动代码 启动代码是芯片复位进入C语言的main()函数前执行的一段初始化程序，主要是为芯片运行提供基本的运行环境，如初始化存储系统、寄存器、PLL（锁相环）和内存重映射，处理异常等。 ARM公司只设计芯片核心，不直接生产芯片。不同的公司生产的芯片有各自不同的特色，使得每一种芯片的启动代码差别很大,不易编写出统一的启动代码。 相应芯片的启动代码需要按照数据手册上的寄存器和工作模式来写 。 下面以AT91SAM7为列，说明如何按照收据手册编写启动代码 。 一：AT91 ARM 概述 使用户在高性能和高代码密度之间进行平衡。ARM7TDMI处理器为冯-诺依曼结构，具有三级 流水线，即指令获取、解码和执行三个阶段。 ARM7TDMI处理器的主要特点是： ? ARM7TDMI基于ARMv4T结构 ? 两个指令集 – ARM? 高性能32 位指令集 – Thumb? 高代码密度16位指令集 ? 三级流水线结构 ARM的工作模式和寄存器划分 ARM7TDMI 工作模式 ARM7TDMI 基于ARM 结构v4T，支持如下7 种处理器模式： 1：User：一般的ARM程序执行状态 2：FIQ：设计为高速数据传输或通道处理 3：IRQ：用于通常的中断处理 4：Supervisor：用于操作系统的保护模式 5：Abort mode：实现虚拟内存和/ 或内存保护 6：System：操作系统的特权用户模式 7：Undefined：支持硬件协处理器的软件仿真 ARM7TDMI 工作模式（续） 模式之间的转换可以通过软件进行控制，也可能由中断或例外处理引起。大多数应用程序运行于User 模式。而非用户模式，或特权用户模式，则针对中断或例外，或者是访问受保护的资源。 模式和各模式的寄存器分配 专用寄存器的功能 除 FIQ模式外，R0~R12是 通用寄存器 R13堆栈指针 ，在初始化存储空间时用 R14 程序返回地址 ，在相应的模式结束后需要将其值传给PC 以便正确返回 。 R15 (PC) ,程序指针计数器 CPSR:Current Program Status Register SPSR:Saved Program Status Register 状态寄存器( CPSR ，SPSR ) 所有其他的处理器状态保存于状态寄存器。当前处理器状态保存于当前程序状态寄存器 CPSR 其内容为： 4 个ALU 标志( 负，零，进位，溢出) 两个中断禁止位(每种中断一个) 一个比特用来指示ARM状态还是Thumb 状态 5 个比特用来解码当前的处理器模式 所有5个例外模式还拥有一个保存的程序状态寄存器(Saved Program Status Register,SPSR)， 这个寄存器保存了在例外发生之前的那个任务的CPSR。 例外类型 ARM7TDMI 支持5种类型的例外，每一种都有对应的特权处理模式。这些例外类型是： 快速中断(FIQ) 普通中断(IRQ) 内存异常中断(用来实现内存保护或虚拟内存) 尝试执行未定义的指令 软件中断(SWI) 例外的产生及处理 例外由片内外的中断源产生。 在同一时间可以有多个例外发生。 例外发生时，此例外对应的、分区的R14 和SPSR 将当前状态保存下来 从例外返回时需要将SPSR 拷贝回CPSR，同时将R14的值赋给PC。实现的方法有如下两个： 使用数据处理指令， S 置位， PC为目的寄存器 使用LDM 指令 ARM汇编指令 ARM 指令集分为： ? 分支跳转指令 ? 数据处理指令 ? 状态寄存器传输指令 ? 加载和保存指令 ? 协处理器指令 ? 例外产生指令 ARM 指令可以有条件地执行。每个指令都包括4 比特的条件代码域(bit[31:28])。 Arm指令一览表 各个模式的异常处理 由中断或例外引起的模式改变在启动代码中都需要得到处理。 1. 高级中断控制器已编程 。 2： AIC_SVR 寄存器载入相应的中断服务程序地址（FIQ?0x1c，IRQ?0x18）且中断使能 3:用户不需要嵌套快速中断 注：为了能处理异常，在进入RST后就应该设置这些基本工作条件 。 一：中断的处理流程 当nIRQ出现,若CPSR中位 “I”为0,处理如下： 1: CPSR 存于SPSR_irq，程序计数器当前值载入中断链接寄存器(R14_irq) 且程序计数器(R15) 中载入0x18。 在由地址0x1C 取指周期中,ARM内核调整R14_irq,以4递减。 2: ARM 内核进入中断模式 。 3: 当加载地址为0x18（IRQ）的指令执行时，程序计数器载入由AIC_IVR读出的值。 续上 4：先前的步骤已使跳转到相