ARM7在嵌入式應用中啟動(dòng)程序技術(shù)難點(diǎn)分析

技術(shù)難點(diǎn)分析

⑴.MMU的使用

MMU是存儲器管理單元的縮寫(xiě)，是用來(lái)管理虛擬內存系統的器件。MMU通常是CPU的一部分，本身有少量存儲空間存放從虛擬地址到物理地址的匹配表。此表稱(chēng)作TLB(轉換旁置緩沖區)。所有數據請求都送往MMU，由MMU決定數據是在RAM內還是在大容量存儲器設備內。如果數據不在存儲空間內，MMU將產(chǎn)生頁(yè)面錯誤中斷。

MMU的兩個(gè)主要功能是:

將虛地址轉換成物理地址。

控制存儲器存取允許。MMU關(guān)掉時(shí)，虛地址直接輸出到物理地址總線(xiàn)。

在實(shí)踐中，使用MMU解決了如下幾個(gè)問(wèn)題：

①使用DRAM作為大容量存儲器時(shí)，如果DRAM的行列是非平方的，會(huì )導致該DRAM的物理地址不連續，這將給程序的編寫(xiě)調試造成極大不便，而適當配置MMU可將其轉換成虛擬地址連續的空間。

②A(yíng)RM內核的中斷向量表要求放在0地址， 對于ROM在0地址的情況，無(wú)法調試中斷服務(wù)程序，所以在調試階段有必要將可讀寫(xiě)的存儲器空間映射到0地址。

③系統的某些地址段是不允許被訪(fǎng)問(wèn)的，否則會(huì )產(chǎn)生不可預料的后果,為了避免這類(lèi)錯誤,可以通過(guò)MMU匹配表的設置將這些地址段設為用戶(hù)不可存取類(lèi)型。

啟動(dòng)程序中生成的匹配表中包含地址映射，存儲頁(yè)大小(1M,64K,或4K)以及是否允許存取等信息。

例如:目標板上的16兆DRAM的物理地址區間為0xc000，0000～0xc07f，ffff;0xc100，0000～0xc17f，ffff;16兆ROM的虛擬地址區間為:0x0000，0000～0x00ff，ffff。匹配表配置如下:

可以看到左邊是連續的虛擬地址空間，右邊是不連續的物理地址空間，而且將DRAM映射到了0地址區間。 MMU通過(guò)虛擬地址和頁(yè)面表位置信息，按照轉換邏輯獲得對應物理地址，輸出到地址總線(xiàn)上。

應注意到的是使能MMU后，程序繼續運行，但是對于程序員來(lái)說(shuō)程序計數器的指針已經(jīng)改變，指向了ROM所對應的虛擬地址。

⑵目標文件的分布裝載分析

首先創(chuàng )建一個(gè)文本文件，稱(chēng)為分布裝載描述文件。它為應用程序的各部分指定裝載區間和執行區間。

舉例如下:

FLASH 0x01000000 0x011fffff ；2M FLASH

{

FLASH 0x01000000

{

boot.o(BOOT，+FIRst)

* (+RO)

}

DRAM 0x00000000

{

vector.0(VECTOR，+First)

int_handler.o (+RO)

* (+RW，+ZI)

}

}

在A(yíng)RM鏈接器的命令行里加入“-scov description-file –scf”或“-scatter description-file”，編譯鏈接后，將產(chǎn)生一個(gè)分布裝載文件。

鏈接器同時(shí)產(chǎn)生一組符號，給出每個(gè)分布描述文件中命名的區間的長(cháng)度，裝載地址和執行地址。由于鏈接器和C庫都沒(méi)有將代碼從它的裝載區間拷貝到執行區間，或創(chuàng )建一個(gè)零初始化區域的功能，所以要由應用程序員利用這組符號產(chǎn)生的信息完成這項工作，這是在呼叫C程序之前必須完成的，舉例如下：

LDR r0, = |Load$$DRAM$$Base|

LDR r1, = |Image$$DRAM$$Base|

CMP r0, r1 ; 檢查裝載地址和執行地址是否相同

BEQ do_zi_init ; 相同，則不拷貝該區間，初始化零數據區

MOV r2, r1 ； 不相同，將裝載區拷貝到執行區

LDR r4, = |Image$$DRAM$$length|

ADD r2, r2, r4

BL copy

do_zi_init

LDR r1, = |Image$$DRAM$$ZI$$Base|

MOV r2, r1

LDR r4, = |Image$$DRAM$$ZI$$length|

ADD r2, r2, r4

MOV r3, #0

BL zi_init ; 調用零初始化子程序

結束語(yǔ)：

本文介紹的啟動(dòng)程序已經(jīng)在以Cirrus Logic公司的EP7211和Ateml公司的AT91M40400開(kāi)發(fā)的系統上運行并測試通過(guò)。今后可以在這一基礎上添加串行通信模塊和FLASH操作模塊，開(kāi)發(fā)系統監控程序，從而實(shí)現應用程序的在線(xiàn)升級。