ARM的啟動(dòng)過(guò)程詳解

基于arm的芯片多數為復雜的片上系統,這種復雜系統里的多數硬件模塊都是可配置的,需要由軟件來(lái)設置其需要的工作狀態(tài)。因此在用戶(hù)的應用程序之前,需要由專(zhuān)門(mén)的一段代碼來(lái)完成對系統的初始化。由于這類(lèi)代碼直接面對處理器內核和硬件控制器進(jìn)行編程,一般都是用匯編語(yǔ)言。一般通用的內容包括：

中斷向量表
初始化存儲器系統
初始化堆棧
初始化有特殊要求的斷口,設備
初始化用戶(hù)程序執行環(huán)境
改變處理器模式
呼叫主應用程序

中斷向量表
arm要求中斷向量表必須放置在從0地址開(kāi)始,連續8X4字節的空間內。
每當一個(gè)中斷發(fā)生以后,arm處理器便強制把PC指針置為向量表中對應中斷類(lèi)型的地址值。因為每個(gè)中斷只占據向量表中1個(gè)字的存儲空間,只能放置一條arm指令,使程序跳轉到存儲器的其他地方,再執行中斷處理。
中斷向量表的程序實(shí)現通常如下表示：
AREA Boot ,CODE, READONLY
ENTRY
B　　ResetHandler
B　　UndefHandler
B　　SWIHandler
B　　PreAbortHandler
B　　DataAbortHandler
B
B　　IRQHandler
B　　FIQHandler
其中關(guān)鍵字ENTRY是指定編譯器保留這段代碼,因為編譯器可能會(huì )認為這是一段亢余代碼而加以?xún)?yōu)化。鏈接的時(shí)候要確保這段代碼被鏈接在0地址處,并且作為整個(gè)程序的入口。

初始化存儲器系統

存儲器類(lèi)型和時(shí)序配置

通常Flash和SRAM同屬于靜態(tài)存儲器類(lèi)型,可以合用同一個(gè)存儲器端口;而DRAM因為有動(dòng)態(tài)刷新和地址線(xiàn)復用等特性,通常配有專(zhuān)用的存儲器端口。

存儲器端口的接口時(shí)序優(yōu)化是非常重要的,這會(huì )影響到整個(gè)系統的性能。因為一般系統運行的速度瓶頸都存在于存儲器訪(fǎng)問(wèn),所以存儲器訪(fǎng)問(wèn)時(shí)序應盡可能的快;而同時(shí)又要考慮到由此帶來(lái)的穩定性問(wèn)題。
存儲器地址分布

一種典型的情況是啟動(dòng)ROM的地址重映射。

初始化堆棧
因為arm有7種執
行狀態(tài),每一種狀態(tài)的堆棧指針寄存器（SP）都是獨立的。因此,對程序中需要用到的每一種模式都要給SP定義一個(gè)堆棧地址。方法是改變狀態(tài)寄存器內的狀態(tài)位,使處理器切換到不同的狀態(tài),讓后給SP賦值。注意：不要切換到User模式進(jìn)行User模式的堆棧設置,因為進(jìn)入User模式后就不能再操作CPSR回到別的模式了,可能會(huì )對接下去的程序執行造成影響。

這是一段堆棧初始化的代碼示例,其中只定義了三種模式的SP指針：
MRS　 R0,CPSR
BIC　　R0,R0,#MODEMASK　安全起見(jiàn),屏蔽模式位以外的其他位
ORR　 R1,R0,#IRQMODE
MSR　 CPSR_cxfs,R1
LDR　 SP,=UndefStack

ORR　 R1,R0,#FIQMODE
MSR　 CPSR_cxsf,R1
LDR　 SP,=FIQStack

ORR　 R1,R0,#SVCMODE
MSR　 CPSR_cxsf,R1
LDR　 SP,=SVCStack

初始化有特殊要求的端口,設備

改變處理器模式
因為在初始化過(guò)程中,許多操作需要在特權模式下才能進(jìn)行（比如對CPSR的修改）,所以要特別注意不能過(guò)早的進(jìn)入用戶(hù)模式。

內核級的中斷使能也可以考慮在這一步進(jìn)行。如果系統中另外存在一個(gè)專(zhuān)門(mén)的中斷控制器,這么做總是安全的。

呼叫主應用程序

當所有的系統初始化工作完成之后,就需要把程序流程轉入主應用程序。最簡(jiǎn)單的一種情況是：
IMPORT main

B　　　main
直接從啟動(dòng)代碼跳轉到應用程序的主函數入口,當然主函數名字可以由用戶(hù)隨便定義。
在arm ADS環(huán)境中,還另外提供了一套系統級的呼叫機制。
IMPORT __main

B　　 __main
__main()是編譯系統提供的一個(gè)函數,負責完成庫函數的初始化和初始化應用程序執行環(huán)境,最后自動(dòng)跳轉到main()函數