嵌入式系统PPT电子课件教案-第7讲_BOOTLoader.ppt

第4章 无操作系统的应用软件开发,嵌入式软件系统：无操作系统和有操作系统； 无操作系统包含引导程序和应用程序。 有操作系统在引导程序结束后，要运行操作系统，并将应用程序作为任务添加到操作系统中。 嵌入式操作系统不管是否使用操作系统，都需要一段引导程序bootloader来初始化硬件，为操作系统或应用程序做准备。,1.无操作系统的软件运行模式,4510b开发板上的存储介质,一块4510b开发板上，一般有三种存储介质： flash，sdram和4510片内的sram。,flash一般是只读的（只在运行的时候），而且一般都作为 bootrom使用，因为flash 里存储的内容在掉电的时候也不会 丢失，所以flash很适合作为bootrom，用来保存bootloader。,sdram，是可读写的存储介质，速度比flash快的多，在 系统运行的时候，sdram是主要的存储介质。但sdram里 的数据在掉电后即消失，无法用来保存数据。所以每次启动 的时候都需要bootloader将内核装重新装载到sdram里去。,在4510的片内还集成了8k的sram，sram也是可读写的， 一般作为系统的cache使用。,应用程序,引导程序,sdram,flash,2mb,16mb,0x000 0000,0x100 0000,0x120 0000,import c_entry bl c_entry,无操作系统运行模式a,应用程序,引导程序,sdram,flash,2mb,16mb,0x000 0000,0x100 0000,0x120 0000,0x001 0000,ldr r1,=0x10000 mov pc，r1,无操作系统的软件运行模式b,bootloader的功能,（1）定义异常向量 （2）初始化系统配置寄存器 （3）进行第一次存储器映射 （4）从flash复制程序到sdram （5）进行第二次存储器映射 （6）初始化堆栈指针，使用mov，msr指令 （7）引导应用程序时，跳转到应用程序中的主函数中。,当异常发生时，处理器pc指针会强制性跳转到固定的地址处， 根据异常的类型不同，各地址也各部相同。,code32 area init,code,readonly entry b reset_handler;启动后跳转到标号 ;reset_handler处 nop ;未定义指令中断 nop ;软件中断 nop ;预取指令终止 nop ;数据终止 nop ;保留 nop ;irq中断 nop ;fiq中断,（1）定义异常向量,没有使用中断时，在中断向量表处可存放nop指令，需要使用 中断向量时，如irq中断时，在相应的中断向量地址处存放一 条跳转到中断服务程序的跳转指令即可。,nop ;未定义指令中断 nop ;软件中断 nop ;预取指令终止 nop ;数据终止 nop ;保留 b irqhandler ;irq中断 nop ;fiq中断,（2）初始化系统配置寄存器,系统配置寄存器syscfg决定了编址空间中特殊功能寄存器组 的起始地址，以及片内sram的使用方式和起始地址，应首先 对其初始化。（基址为0x3ff 0000）,系统配置寄存器syscfg,该寄存器决定系统管理器中特殊功能寄存器组的起始地址， 以及片内sram的使用方式和起始地址。,【15：6】；该设置值左移16位即为片内sram组 的起始地址,【25：16】；该设置值左移16位即特殊功能寄存器的起 始物理地址,syscfg equ 0x3ff0000 ;系统配置寄存器地址,rsyscfg equ 0xe7ffff90 ;系统配置寄存器赋值,ldr r1,=syscfg ;初始化syscfg寄存器 ldr r0,=rsyscfg str r0,r1,rom/sram/flash控制寄存器,【19：10】；该设置值左移16位即为rom/sram/flash组 的起始地址,【29：20】；该设置值左移16位减1即为rom/sram/ flash组的结束地址,0x0200 0060,10位,19位,第一次映射设置为：00 0000 0000，起始地址为0x0,第一次映射设置为：00 0010 0000，组尾指针为0x20 0000,第二次映射设置为：01 0000 0000，起始地址为0x100 0000,第二次映射设置为：01 0010 0000，组尾指针为0x120 0000,因为试验板在硬件上只连接了一片flash芯片，bootloader 只需要对寄存器romcon0进行初始化，另外5个寄存器的 值设置为0.,romcon0 equ 0x3ff3014 ;flash配置寄存器地址,rfromcon0 equ 0x0200 0060,rromcon1 equ 0x0 rromcon2 equ 0x0 rromcon3 equ 0x0 rromcon4 equ 0x0 rromcon5 equ 0x0,dram/sdram控制寄存器dramconn,sdramcon0 equ 0x3ff302c ;sdram配置寄存器地址,rfsdramcon0 equ 0x14010380,rsdramcon1 equ 0x0 rsdramcon2 equ 0x0 rsdramcon3 equ 0x0,【19：10】；该设置值左移16位即为sdram组 的起始地址,【29：20】；该设置值左移16位减1即为sdram组的结束地址,数据总线宽度寄存器extdbwth,s3c4510b可以以8，16，32位的数据宽度访问外部rom，sram，flash存储器，通过设置数据宽度寄存器可以设定与特定外部存储器和外部i/o组相对应的数据宽度。,【1：0】；该设置rom/sram/flash组0的数据总线宽度 00 不允许 01 字节 （8） 10 半字 （16） 11 字 （32）,【13：12】；该设置dram组0的数据总线宽度,说明： rom/sram/flash组0中连接了16位的flash芯片， dram组0中连接了32位的sdram 其余没有使用的组均设置为00，表示没有连接物理设备。,ldr r1,=extdbwth ldr r0,=rextdbwth str r0,r1,extdbwth equ 0x3ff3010 ;数据宽度寄存器地址,rextdbwth equ 0x00003002 ;数据宽度寄存器的赋值,dram刷新与外部i/o控制寄存器refextcon,refextcon equ 0x3ff303c,rrefextcon equ 0xce338360,（3）进行第一次存储器映射,板子刚上电后，只有flash是可用的（在这里我们不考虑片内sram）。sdram没有被初始化，是不可用的。,ldr r0, =romcon0 ;把flash映射到0x0-0x20，把sdram映射到0x40-0x140 ldr r1, =rfromcon0 ldr r2, =rromcon1 ldr r3, =rromcon2 ldr r4, =rromcon3 ldr r5, =rromcon4 ldr r6, =rromcon5 ldr r7, =rfsdramcon0 ldr r8, =rsdramcon1 ldr r9, =rsdramcon2 ldr r10,=rsdramcon3 ldr r11,=rrefextcon stmia r0, r1-r11,将各寄存器的赋值一次性写入相应的特殊功能寄存器。,（4）从flash复制程序到sdram,第一次映射中sdram 0x40 00000x140 0000处，由于 sdram具有更快的读、写速度，所以将程序从flash中复制 到sdram中执行。,ldr r0, =0x0 ;初始化复制数据的源地址 ldr r1, =0x200000 ;初始化循环次数 ldr r2, =0x400000 ;初始化复制数据的目的地址,flash_copy ;把程序从flash拷贝到sdram ldr r3, r0, #4 str r3, r2, #4 subs r1, r1, #4 bne flash_copy,（5）进行第二次存储器映射,将sdram存储器地址映射成0x00x100 0000，将flash 存储器地址映射到0x120 0000 0x140 0000.,由于flash存储器比sdram容量小，读写速度慢，而arm芯片的硬件构成决定了异常向量必须存放在0x0处， 如果将flash映射到0x0，将明显减少系统对异常的处理时间，在flash中不方便对异常向量表的修改通常将异常向量表存放到sdram中，因此要进行第二次映射。,实现第二次映射的程序：,ldr r0, =romcon0 ldr r1, =rsromcon0 ldr r2, =rromcon1 ldr r3, =rromcon2 ldr r4, =rromcon3 ldr r5, =rromcon4 ldr r6, =rromcon5 ldr r7, =rssdramcon0 ldr r8, =rsdramcon1 ldr r9, =rsdramcon2 ldr r10,=rsdramcon3 ldr r11,=rrefextcon stmia r0, r1-r11,sdram在016m的位置，而flash被映射到到了1618m的位置。由于在sdram有一份bootloader的拷贝，所以在重新后bootloader可以继续执行。,（6）初始化堆栈指针，使用mov，msr指令,mov r0, #0x12 msr cpsr_c, r0 mov sp,#0x700000;设置irq堆栈指针 mov r0,#0x11 msr cpsr_c, r0