ARM啟動代碼詳細講解

1、§ 4.2.1.1 中斷向量表VectorsLDRLDRLDRLDRLDRDCDLDRLDRResetAddrUnde巾nedAddrSWI_AddrPrefetchAddrDCDPrefetchAbortARM啟動代碼詳解（Vectors.c、Init.s 、Target.c、Target.h ） 2010-05-15 16:03啟動代碼是芯片復(fù)位后進入 C語言的main （）函數(shù)前執(zhí)行的一段代碼，主要是 為運行C語言程序提供基本運行環(huán)境，如初始化存儲器系統(tǒng)等。AR泌司只設(shè)計核，不自己生產(chǎn)芯片，只是把核授權(quán)給其它廠商，其它廠商購買了授權(quán)且加入自 己的外設(shè)后生產(chǎn)出各具特色的芯片。這樣

2、就促進了基于ARMt理器核的芯片多元 化，但也使得每一種芯片的啟動代碼差別很大，不易編寫出統(tǒng)一的啟動代碼。ADS（針對ARMt理器核的C語言編譯器）的策略是不提供完整的啟動代碼，啟動代 碼不足部分或者由廠商提供，或者自己編寫。啟動代碼劃分為4個文件：Vectors.c、Init.s 、Target.c、Target.h 。Vectors.c 包含異常向量表、堆棧 初始化及中斷服務(wù)程序與C程序的接口。Init.s 包含統(tǒng)初始化代碼，并跳轉(zhuǎn)到 ADSB1供的初始化代碼。Target.c和Target.h包含目標板特殊的代碼，包括異 常處理程序和目標板初始化程序。這樣做的目的是為了盡量減少匯編代碼，

3、同時把不需要修改的代碼獨立出來以減少錯誤。§ 4.2. 1 Vectors.c 文件的編寫PC, ResetAddrPC, UndefinedAddrPC, SWI_AddrPC, PrefetchAddrPC, DataAbortAddr0xb9205f80PC, PC, #-0xff0PC, FIQ_AddrDCDResetDCDUndefinedDCDSoftwareInterruptDataAbortAddrDCDDataAbortnouseDCDIRQAddrDCDIRQHandlerFIQAddrDCDFIQHandler異常是由部或外部源產(chǎn)生的以引起處理器處理的一個事件

4、。ARMt理器核支持7種類型的異常。異常出現(xiàn)后，CPU雖制從異常類型對應(yīng)的固定存儲地址開始 執(zhí)行程序。這個固定的地址就是異常向量。向量從上到下依次為復(fù)位、未定義指 令異常、軟件中斷、預(yù)取指令中止、預(yù)取數(shù)據(jù)中止、保留的異常、 IRQ和FIQ 0 IRQ向量“LDR PC, PC, #-0xff0” 使用的指令與其它向量不同。在正常情況下這條指令所在地址為0X00000018當CPLM行這條指令但還沒有跳轉(zhuǎn)時， PC的值為 0X00000020, 0X00000020減去 0X00000FF0 為 0XFFFFF030 這是向量 中斷控制器（VIC）的特殊寄存器VICVectAddr。這個寄存器保

5、存當前將要服務(wù) 的IRQ的中斷服務(wù)程序的入口，用這一條指令就可以直接跳轉(zhuǎn)到需要的中斷服務(wù) 程序中。至于在保留的異常向量“ DCD0xb9205f80”位置填數(shù)據(jù)0xb9205f8是為 了使向量表中所有的數(shù)據(jù)32位累加和為00§421.2 初始化CPU!棧InitStackMOVR0, LRMSRCPSR_c, #0xd2 ;設(shè)置中斷模式堆棧LDRSP, StackIrqMSRCPSR_c, #0xd1 ;設(shè)置快速中斷模式堆棧LDRSP, StackFiqMSRCPSR_c, #0xd7 ;設(shè)置中止模式堆棧LDRSP, StackAbtMSRCPSR_c, #0xdb ;設(shè)置未定義模式

6、堆棧LDRSP, StackUndMSRCPSR_c, #0xdf ;設(shè)置系統(tǒng)模式堆棧LDRSP, StackSysStackIrq DCDStackFiq DCDStackAbt DCDMOVPC, R0(IrqStackSpace + IRQ_STACK_LEGTH * 4 - 4) (FiqStackSpace + FIQ_STACK_LEGTH * 4 - 4) (AbtStackSpace + ABT_STACK_LEGT H - 4)StackUnd DCD(UndtStackSpace + UND_STACK_LEGTH * 4 - 4)StackSys DCD (SysStac

7、kSpace + SYS_STACK_LEGTH * 4 -4 );/*分配堆棧空間*/AREA MyStacks, DATA, NOINITIrqStackSpace SPACE IRQ_STACK_LEGTH * 4中斷模式堆棧FiqStackSpaceSPACE FIQ_STACK_LEGTH * 4快速中斷模式堆棧AbtStackSpaceSPACE ABT_STACK_LEGTH * 4中止義模式堆棧UndtStackSpace SPACE UND_STACK_LEGTH * 你定義模式堆棧SysStackSpaceSPACE SYS_STACK_LEGTH * 4 系統(tǒng)模式堆棧因為

8、程序需要切換模式，而且程序退出時CPU的模式已經(jīng)不再是管理模式而 是系統(tǒng)模式LR已經(jīng)不再保存返回程序地址，所以程序首先把返回地址保存到 R0 中，同時使用R0返回。然后程序把處理器模式轉(zhuǎn)化為IRQ模式，并設(shè)置IRQ模 式的堆棧指針。其中變量Stacklrq保存著IRQ模式的堆棧指針的初始值， Irqstackspace 是分配給IRQ模式的堆?？臻g的開始地址，IRQ_STACK_LEGTH 用戶定義的常量，用于設(shè)置IRQ模式的堆棧空間的大小。程序使而同樣的方法 設(shè)置FIQ模式堆棧指針、中止模式堆棧指針、未定義堆棧指針和系統(tǒng)模式堆棧指 針。程序使用編譯器分配的空間作為堆棧，而不是按照通常的做法把

9、堆棧分配到 RAM勺頂端，之所以這樣是因為這樣做不必知道 RAMK端位置，移植更加方便； 編譯器給出的占用RAMS句的大小就是實際占用的大小，便于控制 RAM勺分配。 對于LPC2106來說，中止模式是不需要分配堆棧空間的，這是因為LPC2106沒有外部總線，也沒有虛擬存機制，如果出現(xiàn)取數(shù)據(jù)中止或取指令中止肯定是程序 有問題。而一般情況下也不需要模擬協(xié)處理器指令或擴充指令，未定義中止也就意味著程序有錯誤，也不需要分配堆?？臻g。§ 4.2,1.3異常處理代碼與C語言的接口程序C C/OS n中斷服務(wù)子程序流程圖如圖4-1所示:51kaiFa+com工返回）圖4-1中斷服務(wù)子程序流程圖異

10、常處理代碼與C語言的接口程序如下:MACRO$IRQ_Label HANDLER $IRQ_ExceptionEXPORT$IRQ Label;輸出的標號IMPORT$IRQ_Exception;引用的外部標號#4$IRQ LabelSUBLR, LR,;計算返回地址STMFD SP!, R0-R3, R12,PC,LR);保存任務(wù)環(huán)境SPSRMRSR3,;保存狀態(tài)STMFDSP!, R3=OSIntNestingLDRR2,；OSIntNesting+LDRBR1, R2ADDR1, R1, #1STRBR1, R2BL用c語百的中斷處理程序$IRQ_Exception;調(diào)中斷MSRCPSR

11、_c, #0x92；關(guān)BLOSIntExitLDRR0, =OSTCBHighRdyLDRR0, R0LDRR1, =OSTCBCurLDRR1, R1CMPR0, R1LDMFDSP!, R3MSRSPSR_cxsf, R3LDMEQFD SP!, R0-R3, R12, PCA；不進行任務(wù)切換LDR;進行任務(wù)切換=OSIntCtxSwMENDUndefined;未定義指令bUndefinedPrefetchAbort;取指令中止bPrefetchAbortDataAbort;取數(shù)據(jù)中止bDataAbortIRQ_HandlerHANDLERRQ_Exception;中斷FIQ_Handle

12、r;快速中斷bFIQ_HandlerTimer0_Handler HANDLER Timer。；定時器 0中斷未定義指令異常、取指令中止異常、取數(shù)據(jù)中止異常均是死循環(huán)，其中原因 在上一小節(jié)已經(jīng)說明。而快速中斷在本應(yīng)用中并未使用，所以也設(shè)置為死循環(huán)。 LPC210瞅用向量中斷控制器，各個IRQ中斷的人口不一樣，所以使用了一個宏 來簡化中斷服務(wù)程序與C語言的接口編寫。由ARMt理器核的文檔可知，處理器 進入IRQ中斷服務(wù)程序時(LR 4)的值為中斷返回地址，為了使任務(wù)無論在主 動放棄CPLM還是中斷時堆棧結(jié)構(gòu)都一樣，在這里先把 LR減4。其它的部分與 叱C/OS n要求的基本一致。ARMfct理核

13、在進入中斷服務(wù)程序時處理器模式變?yōu)?IRQ模式，與任務(wù)的模式不同，它們的堆棧指針SP也不一樣，而寄存器應(yīng)當保存到用戶的堆棧中，為了減少不必要的CPU寸間和RAMS句的浪費，本移植僅在 必要時將處理器的寄存器保存到用戶的堆棧中，其它時候還是保存到IRQ模式的堆棧中。同時，從編譯器的函數(shù)調(diào)用規(guī)可知，C語言函數(shù)返回時，寄存器R4-R11、 SP不會改變，所以只需要保存CPSRR0- R3 R12和返回地址LR,在后面保存CPSR 是為了必要時將寄存器保存到用戶堆棧比較方便。在異常處理代碼與C語言的接口程序中沒有與中斷服務(wù)子程序流程圖中的 判斷語句對應(yīng)的語句。判斷語句是為了避免在函數(shù)OSIntCtxs

14、w ()調(diào)整堆棧指針，這個調(diào)整量是與編譯器、編譯器選項、C C/OS - II配置選項都相關(guān)的變量 在這里進行這些處理相對其它處理器結(jié)構(gòu)可能增加的處理器時間很少，但對于 AR豚說，由于中斷（IRQ）有獨立的堆棧，在這里這樣做就需要把所有寄存器 從中斷的堆?？截惖饺蝿?wù)的堆棧，需要花費比較多的額外時間。而變量 OSIntNesting為0時，并不一定會進行任務(wù)切換，所以本移植沒有與之對應(yīng)的 程序，而在函數(shù)OSIntCtxsw （）中做這一項工作。這樣，僅在需要時才處理這 些事物，程序效率得以提高。在中斷調(diào)用后，如果需要任務(wù)切換，則變量 OSTCBHighRdy變量OSTCBCur 的值不同；如果不

15、需要任務(wù)切換這兩個變量則相同。 本移植通過判斷這兩個變量 來決定是進行任務(wù)切換，還是不進行任務(wù)切換。通過比較，如果需要任務(wù)切換則 執(zhí)行“LDRPC, =OSIntCtxSw”跳*到OSIntCtxSw處進行任務(wù)切換；如果不需要 任務(wù)切換則執(zhí)行“ LDMEQFD SP!, R0R3, R12, PCA”中斷返回。這里需要對“ MSRCPSR_c,#0x92”說明下，這條指令的作用是關(guān)IRQ中斷。因為中斷（IRQ）模式的LR寄石器在處理器響應(yīng)中斷時用于保存中斷返回 地址，所以在處理器響應(yīng)中斷時中斷（IRQ）模式的LR寄存器不能保存有效數(shù)據(jù)。 而BL指令要用LR寄存器保存BL下一條指令的位置，所以在

16、中斷（IRQ）模式時， 在BL指令之前必須關(guān)中斷，在保存 LR后才能開中斷。§ 4.2.2 Target.c 文件的編寫為了使系統(tǒng)基本能夠工作，必須在進人main （）函數(shù)前對系統(tǒng)進行一些基本的初始化工作，這些工作由函數(shù) TargetResetInit （）完成。void TargetResetInit(void)uint32 i ；uint32 *cp1;uint32 *cp2;extern void Vectors(void) ;/* 拷貝向量表，保證在flash和ram中程序均可正確運行*/cp1 = (uint32 *)Vectors ;cp2 = (uint32 *)0x4

17、0000000;for (i = 0; i < 2 * 8; i+)*cp2+ = *cp1+ ;)MEMMAP = 0x2PINSEL0 = (PINSEL0 & 0xFFFF0000) | UART0_PCB_PINSEL_CFG | 0x50;PLLCO悖1;/*設(shè)置系統(tǒng)各部分時鐘*/VPBDIV = 0 ;PLLCFG =0x23;PLLFEED = 0xaa；PLLFEED = 0x55;while(PLLSTAT & (1 << 10) = = 0);PLLCON = 3;PLLFEED = 0xaa；PLLFEED = 0x55MAMCR = 2

18、/*設(shè)置存儲器加速模塊*/#if Fcclk < 20000000MAMTIM = 1;#else#if Fcclk < 40000000MAMTIM = 2#elseMAMTIM = 3;#endif#endif首先向量表拷貝到RA既部，加上這部分是為了代碼無論從 Flash基地址開 始編譯還是從RAM1地址開始編譯程序均運行正確。而把RAMK部映射到向量表 “MEMMAP = 0X2也是為了同一個目的。至于復(fù)制 16個字而不是8個字，是因 為后8個字存儲跳轉(zhuǎn)的地址是通過 PC指針間接尋址的，它們與對應(yīng)指令（在向 量表中）相對位置是不能變化的。因為在進入多任務(wù)環(huán)境前使用了一些外設(shè)

19、，部分外設(shè)使用了芯片的引腳，而LPC2106勺所有引腳都是多功能的，所以需要設(shè)置引腳功能。同時用口也進行了 設(shè)置。時鐘是芯片各部分正常工作的基礎(chǔ)，雖然時鐘可以在任何時候設(shè)置，但為 了避免混亂，最好在進入main （）函數(shù)前設(shè)置。程序首先使能PLL但不連接PLL, 然后設(shè)置外設(shè)時鐘（VPB寸鐘pclk ）與系統(tǒng)時鐘（cclk ）的分頻比。接著設(shè)置 PLL的乘因子和除因子。設(shè)置完成后，使用“PLLFEE# 0xaa; PLLFEE修0x55;” 的訪問序列把數(shù)據(jù)正確寫人硬件，并等待 PLL跟蹤完成。最后，使能PLL,并使 PLL聯(lián)上系統(tǒng)。本應(yīng)用外接的晶振頻率（Fosc）為11.0592MHz倍增器的值M=4 所以處理器時鐘（Fcclk ）為44.2368 MHz為了使電流控制振蕩器頻率（Fcco） 滿足 156-320MHz 所以分頻器的值 P=2,使得 Fcco= Fccl