ARM9启动代码裸机版.docx
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ARM9启动代码裸机版
ARM9启动代码（裸机版）
所谓启动代码，就是处理器在启动的时候执行的一段代码，主要任务是初始化处理器模式，设置堆栈，初始化变量等等。
由于以上的操作均与处理器体系结构和系统配置密切相关，所以一般由汇编来编写。
在一般32位ARM应用系统中，软件大多数采用c语言进行编程，并且以嵌入式操作系统为开发平台，这样就大大提高了开发效率和软件性能。
为了能够进行系统初始化，通常采用一个汇编文件作启动代码。
它可以实现向量表定义、堆栈初始化、系统变量初始化、中断系统初始化、I/O初始化、地址重映射等操作。
启动代码是芯片复位后进入c语言的main函数前执行的一段代码，主要是为运行c语言程序提供基本运行环境。
在实际应用中，为提高系统的实时性，加快代码的执行速度，系统启动后程序往往要被搬移到RAM中，因为RAM的存取速度要比ROM快得多，这样大大提升系统的性能。
启动程序要完成的任务包括：
硬件初始化，系统存储系统的配置，复制二级中断向量表。
启动程序大概过程如下：
（1）系统硬件初始化
系统上电或复位后，程序从位于地址0x0的ResetExceptionVector处开始执行，因此需要在这里放置bootloader的第一条指令：
bReset，跳转到标号为Reset处进行第一阶段的硬件初始化，主要内容为：
关看门狗定时器，关中断，初始化PLL和时钟，初始化存储器系统。
执行完以上程序后，系统进行堆栈和存储器的初始化。
系统堆栈初始化取决于用户使用了哪些中断，以及系统需要处理哪些错误类型。
一般情况下，管理者堆栈必须设置，如果使用了IRQ中断，则IRQ堆栈也必须设置。
如果系统使用了外设，则需要设置相关的寄存器，以确定其刷新频率、总线宽度等信息。
（2）代码复制到RAM中运行
因为嵌入式系统的代码通常都是固化在ROM或Flash中，上电后开始运行。
由于ROM和Flash的读取速度相对较慢，这样无疑会降低代码的执行速度和系统的运行效率。
因此，需要把系统的代码复制到RAM中运行。
（3）建立二级中断向量表
在ARM系统中，中断向量表位于0x0开始的地址处，意味着无论运行什么样的上层软件，一旦发生中断，程序就得到Flash存储器的中断向量表里去，降低系统的运行效率。
因此在RAM中建立自己的二级中断向量表，当中断发生后，程序直接从RAM中取中断向量进入中断子程序。
（4）MMU的应用
MMU是存储器管理单元的缩写，是用来管理虚拟内存系统的器件。
MMU完成的两个主要功能是：
将虚地址转换成物理地址，控制存储器存取允许。
MMU关掉时，虚地址直接输出到物理地址总线。
由于跑的是裸机，没有用到操作系统，以下启动代码不包含MMU的应用。
@下面是对arm处理器模式寄存器对应的常数进行赋值，arm处理器有一个CPSR寄存器，
@它的后五位决定了处理器处于哪个模式下。
可以看出常数的定义都不会超过后5位的。
*/
@Pre-definedconstants
.equUSERMODE,0x10
.equFIQMODE,0x11
.equIRQMODE,0x12
.equSVCMODE,0x13
.equABORTMODE,0x17
.equUNDEFMODE,0x1b
.equMODEMASK,0x1f
.equNOINT,0xc0
@各个异常模式的堆栈
@Thelocationofstacks
.equ_STACK_BASEADDRESS,0x33ff8000
.equ_ISR_STARTADDRESS,0x31ffff00
.equUserStack,（_STACK_BASEADDRESS-0x3800）@0x33ff4800~
.equSVCStack,（_STACK_BASEADDRESS-0x2800）@0x33ff5800~
.equUndefStack,（_STACK_BASEADDRESS-0x2400）@0x33ff5c00~
.equAbortStack,（_STACK_BASEADDRESS-0x2000）@0x33ff6000~
.equIRQStack,（_STACK_BASEADDRESS-0x1000）@0x33ff7000~
.equFIQStack,（_STACK_BASEADDRESS-0x0）@0x33ff8000~
.equINTMSK,0x4a000008@Interruptmaskcontrol
.equINTSUBMSK,0x4a00001c@Interruptsubmask
.equINTOFFSET,0x4a000014@Interruotrequestsourceoffset
.macroHANDLERHandleLabel
subsp,sp,#4@decrementsp（tostorejumpaddress）
stmfdsp!
{r0}@PUSHtheworkregistertostack（lrdoesnotpushbecauseitreturntooriginaladdress）
ldrr0,=\HandleLabel@loadtheaddressofHandleXXXtor0
ldrr0,[r0]@loadthecontents（serviceroutinestartaddress）ofHandleXXX
strr0,[sp,#4]@storethecontents（ISR）ofHandleXXXtostack
ldmfdsp!
{r0,pc}@POPtheworkregisterandpc（jumptoISR）
.endm
.externmain
.text
.global_start
_start:
@********************************************************************
@中断向量
@********************************************************************
bReset
@0x04:
未定义指令中止模式的向量地址
bHandlerUndef
@0x08:
管理模式的向量地址，通过SWI指令进入此模式
bHandlerSWI
@0x0c:
指令预取终止导致的异常的向量地址
bHandlerPrefetchAbort
@0x10:
数据访问终止导致的异常的向量地址
bHandlerDataAbort
@0x14:
保留
bHandlerNotUsed
@0x18:
中断模式的向量地址
bHandlerIRQ
@0x1c:
快中断模式的向量地址
bHandlerFIQ
Reset:
ldrsp,=4096@设置栈指针，以下都是C函数，调用前需要设好栈
bldisable_watch_dog@关闭WATCHDOG，否则CPU会不断重启
ldrr0,=INTMSK
ldrr1,=0xffffffff@allinterruptdisable
strr1,[r0]
ldrr0,=INTSUBMSK
ldrr1,=0x7fff@allsubinterruptdisable
strr1,[r0]
blclock_init@设置MPLL，改变FCLK、HCLK、PCLK
blmemsetup@设置存储控制器以使用SDRAM
bls3c2440_nand_init
ldrr0,=0x30000000@1.目标地址=0x30000000，这是SDRAM的起始地址
movr1,#4096@2.源地址=4096，运行地址在SDRAM中的代码保存在NANDFlash4096地址开始处
movr2,#180*1024@3.复制长度=16K，对于本实验，这是足够了
blCopyCode2SDRAM@调用C函数CopyCode2SDRAM
blclean_bss@清除bss段，未初始化或初值为0的全局/静态变量保存在bss段
blInitStacks@initalthestack
@SetupIRQhandler
ldrr0,=HandleIRQ@Thisroutineisneeded
ldrr1,=IsrIRQ@ifthereisnot'subspc,lr,#4'at0x18,0x1c
strr1,[r0]@这三条语句很明显就是说明了，HandleIRQ这个中断向量
@的存储单元被赋上了IsrIRQ标号的地址，这样发生IRQ中
@断后就会直接去到二级表，去确认具体发生哪个中断。
ldrpc,=on_sdram@跳到SDRAM中继续执行
on_sdram:
msrcpsr_c,#0x5f@设置I-bit=0，开IRQ中断
ldrsp,=0x34000000@设置栈指针，
ldrlr,=halt_loop@设置返回地址
ldrpc,=main@调用main函数
halt_loop:
bhalt_loop
HandlerFIQ:
HANDLERHandleFIQ
HandlerIRQ:
HANDLERHandleIRQ
HandlerUndef:
HANDLERHandleUndef
HandlerSWI:
HANDLERHandleSWI
HandlerDataAbort:
HANDLERHandleDabort
HandlerPrefetchAbort:
HANDLERHandlePabort
HandlerNotUsed:
b.
InitStacks:
@DonotuseDRAM,suchasstmfd,ldmfd......
@SVCstackisinitializedbefore
@Undertoolkitver2.5,'msrcpsr,r1'canbeusedinsteadof'msrcpsr_cxsf,r1'
mrsr0,cpsr
bicr0,r0,#MODEMASK
orrr1,r0,#UNDEFMODE|NOINT
msrcpsr_c,r1@UndefMode
ldrsp,=UndefStack@UndefStack=0x33FF_5C00
orrr1,r0,#ABORTMODE|NOINT
msrcpsr_c,r1@AbortMode
ldrsp,=AbortStack@AbortStack=0x33FF_6000
orrr1,r0,#IRQMODE|NOINT
msrcpsr_c,r1@IRQMode
ldrsp,=IRQStack@IRQStack=0x33FF_7000
orrr1,r0,#FIQMODE|NOINT
msrcpsr_c,r1@FIQMode
ldrsp,=FIQStack@FIQStack=0x33FF_8000
bicr0,r0,#MODEMASK|NOINT
orrr1,r0,#SVCMODE
msrcpsr_c,r1@SVCMode
ldrsp,=SVCStack@SVCStack=0x33FF_5800
@USERmodehasnotbeinitialized.
movpc,lr
@theLRregisterwillnotbevalidifthecurrentmodeisnotSVCmode.
IsrIRQ:
sublr,lr,#4@计算返回地址
stmfdsp!
{r0-r12,lr}@保存使用到的寄存器
subsp,sp,#4@reservedforPC;保留pc寄存器的值
stmfdsp!
{r8-r9}@把r8r9按入堆栈
ldrlr,=int_return@设置调用ISR即EINT_Handle函数后的返回地址
ldrr9,=INTOFFSET@把中断偏移INTOFFSET的地址装入r9里面
ldrr9,[r9]@取出INTOFFSET单元里面的值给r9
ldrr8,=HandleEINT0@向量表的入口地址赋给r8
addr8,r8,r9,lsl#2@求出具体中断向量的地址
ldrr8,[r8]@中断向量里面存储的中断服务程序的入口地址赋给r8
strr8,[sp,#8]@按入堆栈
ldmfdsp!
{r8-r9,pc}@堆栈弹出，跳转到相应的中断服务程序
int_return:
ldmfdsp!
{r0-r12,pc}^@中断返回,^表示将spsr的值复制到cpsr
.align4
.section.data
.equHandleReset,（_ISR_STARTADDRESS+0x0）
.equHandleUndef,（_ISR_STARTADDRESS+0x4）
.equHandleSWI,（_ISR_STARTADDRESS+0x8）
.equHandlePabort,（_ISR_STARTADDRESS+0xc）
.equHandleDabort,（_ISR_STARTADDRESS+0x10）
.equHandleReserved,（_ISR_STARTADDRESS+0x14）
.equHandleIRQ,（_ISR_STARTADDRESS+0x18）
.equHandleFIQ,（_ISR_STARTADDRESS+0x1c）
@Donotusethelabel'IntVectorTable',
@ThevalueofIntVectorTableisdifferentwiththeaddressyouthinkitmaybe.
@IntVectorTable
@0x33FF_FF20
.equHandleEINT0,（_ISR_STARTADDRESS+0x20）
.equHandleEINT1,（_ISR_STARTADDRESS+0x24）
.equHandleEINT2,（_ISR_STARTADDRESS+0x28）
.equHandleEINT3,（_ISR_STARTADDRESS+0x2c）
.equHandleEINT4_7,（_ISR_STARTADDRESS+0x30）
.equHandleEINT8_23,（_ISR_STARTADDRESS+0x34）
.equHandleCAM,（_ISR_STARTADDRESS+0x38）@Addedfor2440.
.equHandleBATFLT,（_ISR_STARTADDRESS+0x3c）
.equHandleTICK,（_ISR_STARTADDRESS+0x40）
.equHandleWDT,（_ISR_STARTADDRESS+0x44）
.equHandleTIMER0,（_ISR_STARTADDRESS+0x48）
.equHandleTIMER1,（_ISR_STARTADDRESS+0x4c）
.equHandleTIMER2,（_ISR_STARTADDRESS+0x50）
.equHandleTIMER3,（_ISR_STARTADDRESS+0x54）
.equHandleTIMER4,（_ISR_STARTADDRESS+0x58）
.equHandleUART2,（_ISR_STARTADDRESS+0x5c）
@0x33FF_FF60
.equHandleLCD,（_ISR_STARTADDRESS+0x60）
.equHandleDMA0,（_ISR_STARTADDRESS+0x64）
.equHandleDMA1,（_ISR_STARTADDRESS+0x68）
.equHandleDMA2,（_ISR_STARTADDRESS+0x6c）
.equHandleDMA3,（_ISR_STARTADDRESS+0x70）
.equHandleMMC,（_ISR_STARTADDRESS+0x74）
.equHandleSPI0,（_ISR_STARTADDRESS+0x78）
.equHandleUART1,（_ISR_STARTADDRESS+0x7c）
.equHandleNFCON,（_ISR_STARTADDRESS+0x80）@Addedfor2440.
.equHandleUSBD,（_ISR_STARTADDRESS+0x84）
.equHandleUSBH,（_ISR_STARTADDRESS+0x88）
.equHandleIIC,（_ISR_STARTADDRESS+0x8c）
.equHandleUART0,（_ISR_STARTADDRESS+0x90）
.equHandleSPI1,（_ISR_STARTADDRESS+0x94）
.equHandleRTC,（_ISR_STARTADDRESS+0x98）
.equHandleADC,（_ISR_STARTADDRESS+0x9c）
以下部分是我们bootloader中调用到的c程序部分，主要是完成：
关看门狗、初始化存储器、初始化时钟、从Nandflash将代码拷贝到SDRAM、初始化数据段。
/*
*关闭WATCHDOG，否则CPU会不断重启
*/
voiddisable_watch_dog（void）
{
WTCON=0;//关闭WATCHDOG很简单，往这个寄存器写0即可
}
#defineS3C2410_MPLL_200MHZ（（0x5c<<12）|（0x04<<4）|（0x00））
#defineS3C2440_MPLL_200MHZ（（0x5c<<12）|（0x01<<4）|（0x02））
/*
*对于MPLLCON寄存器，[19:
12]为MDIV，[9:
4]为PDIV，[1:
0]为SDIV
*有如下计算公式：
*S3C2410:
MPLL（FCLK）=（m*Fin）/（p*2^s）
*S3C2410:
MPLL（FCLK）=（2*m*Fin）/（p*2^s）
*其中:
m=MDIV+8,p=PDIV+2,s=SDIV
*对于本开发板，Fin=12MHz
*设置CLKDIVN，令分频比为：
FCLK:
HCLK:
PCLK=1:
2:
4，
*FCLK=200MHz,HCLK=100MHz,PCLK=50MHz
*/
voidclock_init（void）
{
//LOCKTIME=0x00ffffff;//使用默认值即可
CLKDIVN=0x03;//FCLK:
HCLK:
PCLK=1:
2:
4,HDIVN=1,PDIVN=1
/*如果HDIVN非0，CPU的总线模式应该从“fastbusmode”变为“asynchronousbusmode”*/
__asm__（
"mrcp15,0,r1,c1,c0,0\n"/*读出控制寄存器*/
"orrr1,r1,#0xc0000000\n"/*设置为“asynchronousbusmode”*/
"mcrp15,0,r1,c1,c0,0\n"/*写入控制寄存器*/
）;
/*判断是S3C2410还是S3C2440*/
if（（GSTATUS1==0x32410000）||（GSTATUS1==0x32410002））
{
MPLLCON=S3C2410_MPLL_200MHZ;/*现在，FCLK=200MHz,HCLK=100MHz,PCLK=50MHz*/
}
else
{
MPLLCON=S3C2440_MPLL_200MHZ;/*现在，FCLK=200MHz,HCLK=100MHz,PCLK=50MHz*/
}
}
//设置存储控制器以使用SDRAM
#defineMEM_CTL_BASE0x48000000//存储器控制器寄存器的起始地址
#defineSDRAM_BASE0x30000000
voidmemsetup（void）
{
volatileunsignedlong*p=（volatileunsignedlong*）MEM_CTL_BASE;
/*这个函数之所以这样赋值，而不是像前面的实验（比如mmu实验）那样将配置值
*写在数组中，是因为要生成”位置无关的代码”，使得这个函数可以在被复制到
*SDRAM之前就可以在steppingstone中运行
*/
/*存储控制器13个寄存器的值*/
p[0]=0x22011110;//BWSCON
p[1]=0x00000700;//BANKCON0
p[2]=0x00000700;//BANKCON1
p[3]=0x00000700;//BANKCON2
p[4]=0x00000700;//BANKCON3
p[5]=0x00000700;//BANKCON4
p[6]=0x00000700;//BANKCON5
p[7]=0x00018005;//BANKCON6
p[8]=0x00018005;//BANKCON7
/*REFRESH,
*HCLK=12MHz:
0x008C07A3,
*HCLK=100MHz:
0x008C04F4
*/
p[9]=0x008C04F4;
p[10]=0x000000B1;//BANKSIZE
p[11]=0x00000030;//M
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