ARM體系的嵌入式系統(tǒng)BSP的程序設計
arm公司在32位RISC的CPU開發(fā)領域不斷取得突破,其結構已經(jīng)從V3發(fā)展到V6。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/151077.htmBSP(Board Support Package)板級支持包介于主板硬件和操作系統(tǒng)之間,其功能與PC機上的BIOS相類似,主要完成硬件初始化并切換到相應的操作系統(tǒng)。BSP是相對于操作系統(tǒng)而言的,不同的操作系統(tǒng)對應于不同定義形式的BSP,例如VxWorks的BSP和Linux的BSP相對于某一CPU來說,盡管實現(xiàn)的功能一樣,可是寫法和接口定義是完全不同的。另外,仔細研究所用的芯片資料也十分重要,例如盡管arm在內核上兼容,但每家芯片都有自己的特色。所以這就要求BSP程序員對硬件、軟件和操作系統(tǒng)都要有一定的了解。
本文介紹基于arm體系的嵌入式應用系統(tǒng)初始化部分BSP的程序設計。本文引用的源碼全部是基于HMS320C7202芯片設計,并已成功運行。
1 初始化過程
盡管各種嵌入式應用系統(tǒng)的結構及功能差別很大,但其系統(tǒng)初始化部分完成的操作有很大一部分是相似的。嵌入式系統(tǒng)的啟動流程如圖1所示。
1.1 設置入口指針
啟動程序首先必須定義指針,而且整個應用程序只有一個入口指針。一般地,程序在編譯鏈接時將異常中斷向量表鏈接在0地址處,并且作為整個程序入口點。入口點代碼如下:
ENTRY(_start) ;開始
1.2 設置異常中斷向量表
arm要求中斷向量表必須放置在從0開始、連續(xù)8×4字節(jié)的空間內。各異常中斷向量地址以及中斷的算是優(yōu)先級如表1:
中斷向量地址 | 異常中斷類型 | 異常中斷模式 | 優(yōu)先級(6最低) |
0x0 | 復位 | 特權模式(SVC) | 1 |
0x4 | 未定義中斷 | 未定義指令中止模式(Undef) | 6 |
0x8 | 軟件中斷(SWI) | 特權模式(SVC) | 6 |
0x0c | 指令預取中止 | 中止模式 | 5 |
0x10 | 數(shù)據(jù)訪問中止 | 中止模式 | 2 |
0x14 | 保留 | 未使用 | 未使用 |
0x18 | 外部中斷請求(IRQ) | 外部中斷(IRQ)模式 | 4 |
0x1c | 快速中斷請求(FIQ) | 快速中斷(FIQ)模式 | 3 |
表1 各異常中斷的中斷向量地址以及中斷的處理優(yōu)先級
中斷向量地址 異常中斷類型 異常中斷模式 優(yōu)先級(6最低)
0x0 復位 特權模式(SVC) 1
0x4 未定義中斷 未定義指令中止模式(Undef) 6
0x8 軟件中斷(SWI) 特權模式(SVC) 6
0x0c 指令預取中止 中止模式 5
0x10 數(shù)據(jù)訪問中止 中止模式 2
0x14 保留 未使用 未使用
0x18 外部中斷請求(IRQ) 外部中斷(IRQ)模式 4
0x1c 快速中斷請求(FIQ) 快速中斷(FIQ)模式 3
每當一個中斷發(fā)生后,ARM處理器便強制把程序計數(shù)器(PC)指針置為向量表中對應中斷類型的地址值。因為每個中斷向量僅占據(jù)放置1條arm指令的空間,所以通常放置1條跳轉指令或向程序計數(shù)器(PC)寄存器賦值的數(shù)據(jù)訪問指令,使程序跳轉到相應的異常中斷處理程序執(zhí)行。如果異常中斷處理程序起始地址小于32MB,使用B跳轉指令;如果跳轉范圍大于32MB,使用LDR指令。
另外,對于各未用中斷,可使其指向一個只含返回指令的啞函數(shù),以防止錯誤中斷引起系統(tǒng)的混亂。
1.3 初始化存儲系統(tǒng)
初始化存儲系統(tǒng)的編程對象是系統(tǒng)的存儲器控制器,一個系統(tǒng)可能存在多種存儲器類型的接口,不同的存儲系統(tǒng)的設計不盡相同。Flash和SRAM同屬于靜態(tài)存儲器類型,可以合用一個存儲器端口;而DRAM因為有動態(tài)刷新和地址線復用等特性,通常配有專用的存儲器端口。其中,SDRAM必須在初始化階段進行設置,因為大部分的程序代碼和數(shù)據(jù)都要在SDRAM中運行。
在HMS30C7202中,與SDRAM配置有關的寄存器有4個:配置寄存器、刷新定時寄存器、寫緩沖寫回寄存器和等待驅動寄存器,需要根據(jù)實際的系統(tǒng)設計對此分別加以正確配置。
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