基于A(yíng)RM體系的嵌入式系統BSP的程序設計

另外，對于各未用中斷，可使其指向一個(gè)只含返回指令的啞函數，以防止錯誤中斷引起系統的混亂。

1.3 初始化存儲系統

初始化存儲系統的編程對象是系統的存儲器控制器，一個(gè)系統可能存在多種存儲器類(lèi)型的接口，不同的存儲系統的設計不盡相同。Flash和SRAM同屬于靜態(tài)存儲器類(lèi)型，可以合用一個(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。其中，SDRAM必須在初始化階段進(jìn)行設置，因為大部分的程序代碼和數據都要在SDRAM中運行。

在HMS30C7202中，與SDRAM配置有關(guān)的寄存器有4個(gè)：配置寄存器、刷新定時(shí)寄存器、寫(xiě)緩沖寫(xiě)回寄存器和等待驅動(dòng)寄存器，需要根據實(shí)際的系統設計對此分別加以正確配置。

SDRAM的初始化過(guò)程如下：加電→延遲10ms（各具體SDRAM器件延時(shí)時(shí)間可能不同）→設置配置寄存器參數→延時(shí)→寫(xiě)刷新定時(shí)寄存器，設置刷新周期→延時(shí)→使能自動(dòng)刷新→延時(shí)→設置模式寄存器（位于SDRAM內部）。

1.4 存儲器地址分布重映射（remap）和MMU

系統一上電，程序將自動(dòng)從0地址處開(kāi)始執行。因此，必須保證在0地址處存在正確的代碼，即要求0地址開(kāi)始入是非易失性的ROM或Flash等。但是因為ROM或Flash的訪(fǎng)問(wèn)速度相對較慢，每次中斷響應發(fā)生后，都要從讀取ROM或Flash上面的向量表開(kāi)始，影響了中斷響應速度。一般程序執行后將SDRAM映射為地址0，并把系統程序加載到SDRAM中運行，其具體步驟可以采用以下的方案：

（1）上電后，從0地址的ROM開(kāi)始往下執行；
（2）根據映射前的地址，對SDRAM進(jìn)行必要的代碼和數據拷貝；

（3）拷貝完成后，進(jìn)行重映射操作；

（4）因為RAM在重映射前準備好了內容，使得PC指針能繼續在RAM里取得正確的指令。

在這種地址映射的變化過(guò)程中，程序員需要仔細考慮的是：程序的執行流程不能被這種變化所打斷，注意保證程序流程在重映射前后的承接關(guān)系。

存儲器的地址分配是很靈活的，可以將I/O操作映射成內存操作，也可以通過(guò)映射對某些不可訪(fǎng)問(wèn)的地址空間進(jìn)行保護等。進(jìn)行存儲器初始化設計時(shí)，一定要根據應用程序的具體要求來(lái)完成地址分配。對地址管理通過(guò)MMU即存儲器管理單元實(shí)現。

在ARM系統中，MMU通過(guò)頁(yè)式虛擬存儲管理，將虛擬空間和物理空間分別分成一個(gè)個(gè)固定大小的頁(yè)，并建立兩者之間的映射關(guān)系，從而實(shí)現虛擬地址到物理地址的轉換。MMU還可完成存儲器訪(fǎng)問(wèn)權限的控制和虛擬存儲器空間緩沖特性的設置。

以下是實(shí)現MMU的部分代碼：

for=(i=1;i0x1000;i++){

pagetable[i]=(i20)|MMU_SECDESC;

} //建立頁(yè)表，每頁(yè)大小為1MB，頁(yè)表偏移序號是物理地址的高12位；

for(addr=SDRAM_BASE;addr(SDRAM_BASE+SDRAM_SIZE/2);addr+=SIZE_1M)

pagetable[addr>>20]=addr|MMU_SECDESE|

MMU_CACHEABLE|MMU_BUFFERABLE;

//將SDRAM_BASE至（SDRAM_BASE+SDRAM_SIZE/2）空間的設置為不可CACHE和不可BUFFER的

for(addr=SDRAM_BASE+SDRAM_SIZE/2;addr(SDRAM_BASE+SDRAM_SIZE);addr+=SIZE_1M)

pagetable[addr>>20]=(addr+0x1000000)|

MMU_SECDESC|MMU_CACHEABLE|MMU_BUFFERABLE;

//將這段空間的地址映射關(guān)系設置為VA（虛擬地址）=PA（物理地址）+0x1000000

pagetable[0]=(0x42f00000)|MMU_SECDESC|MMU_CACHEABLE|MMU_BUFFERABLE;

//將SDRAM的虛擬地址0x42f00000映射到0處

1．5 初始化各模式下的堆棧指針

因為ARM處理器有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（System和User三項式使用相同SP寄存器）。因此，對程序中需要用到的每一種模式都要給SP寄存器定義一個(gè)堆棧地址。方法是改變狀態(tài)寄存器（CPSR）內的狀態(tài)位，使處理器切換到不同的狀態(tài)，然后給SP賦值。這里列出的代碼定義了三種模式的SP指針，其中，I_Bit表示IRQ的中斷禁止位；F_Bit表示FIQ的中斷禁止位：

@；Set up SVC stack to be 4K on top of zero-init data

LDR r1,=installStack

ADDsp,r1,#2048

@;Set up IRQ and FIQ stacks

MOV r0,#(Mode_IRQ32|I_Bit)

MSRcpsr,r0

MOV r0,r0

ADDsp,r1,#2048*2

MOV r0,#(Mode_FIQ32|I_Bit |F_Bit)

MSR cpsr,r0

MOV r0,r0

ADDsp,r1,#2048*3

一般堆棧的大小要根據需要而定，但是要盡可能給堆棧分配快速和高帶寬的存儲器。堆棧性能的提高對系統性能的影響是非常明顯的。

1．6 初始化有特殊要求的端口、設備

有些關(guān)鍵的I/O部件必須在使能IRQ和FIQ之前進(jìn)行初始化。因為如果在使能IRQ和FIQ之前沒(méi)有進(jìn)行初始化，可以產(chǎn)生假的異常中斷信號。程序中初始化了HMS30C7202的串口1用來(lái)調試程序與其它設備通信。串口1是一個(gè)通用全雙工異步接收/發(fā)送器（UART），它支持16C550的大部分功能。UART有接收緩沖/發(fā)送保持寄存器、波特率除數鎖存器、中斷允許寄存器等9個(gè)寄存器。對串口1的初始化主要是對各寄存器的設置，其實(shí)現代碼如下所示：