ARM體系的嵌入式系統(tǒng)BSP的程序設(shè)計(jì)

　　1．6 初始化有特殊要求的端口、設(shè)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?yàn)槿绻谑鼓躀RQ和FIQ之前沒有進(jìn)行初始化，可以產(chǎn)生假的異常中斷信號(hào)。程序中初始化了HMS30C7202的串口1用來調(diào)試程序與其它設(shè)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(shù)鎖存器、中斷允許寄存器等9個(gè)寄存器。對(duì)串口1的初始化主要是對(duì)各寄存器的設(shè)置，其實(shí)現(xiàn)代碼如下所示：

　　_outb(ser_base+0x30,1);

　　_outw(0x8002301c,0xffff9f9f) ;GPIO PORT A Enable

　　Register

　　_outw(0x800230A4,0x6060) ;GPIO PORT A MultiFunction elect-Register

　　serial_outb(SERIAL_LCR,0x80);

　　serial_outb(SERIAL_LCR,0x80);

　　serial_outb(SERIAL_DLL,baud_data[cur_baud]);

　　serial_outb(SERIAL_DLM,0x0);

　　serial_outb(SERIAL_LCR,0x03);

　　seial_outb(SERIAL_FCR,0x01);

　　serial_outb(SERIAL_IER,0x00);

　　serial_outb(SERIAL_MCR,0x03);

　　1.7 切換處理器模式，開中斷

　　最后轉(zhuǎn)換到應(yīng)用程序運(yùn)行所需的最終模式，一般是User模式。不要過早切換到User模式進(jìn)行User模式的堆棧設(shè)備。因?yàn)檫M(jìn)入U(xiǎn)ser模式后就不能再操作CPRS回到別的模式了，可能會(huì)對(duì)接下去的程序執(zhí)行造成影響。

　　這時(shí)才使能異常中斷，通過清除CPRS寄存器中的中斷禁止位實(shí)現(xiàn)。如果過早地開中斷，在系統(tǒng)初始化之前就觸發(fā)了有效中斷，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的死機(jī)。

　　1．8 呼叫主應(yīng)用程序

　　當(dāng)所有的系統(tǒng)初始化工作完成后，就需要把程序流程轉(zhuǎn)入主應(yīng)用程序。

　　2 技術(shù)難點(diǎn)分析

　　2．1 多種語言的混合編程

　　ARM有兩種匯編指令集：16位THUMB指令集和32位ARM指令集。使用16位的寄存器可以降低成本，而且16位THUMB指令集整體執(zhí)行速度比ARM 32位指令集快，提高了代碼密度。為了滿足arm子程序和Thumb子程序互相調(diào)用，必須保證編寫的代碼遵循ATPCS。ATPCS規(guī)定了子程序調(diào)用的基本規(guī)則。

　　arm系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也支持C、C++以及匯編語言的混合編程。匯編語言和C/C++語言的混合編程，在一個(gè)追求效率的程序中比較常見。許多人認(rèn)為像BSP這樣底層的程序應(yīng)該用純匯編語言編寫，其實(shí)不然。用匯編語言編寫的程序可讀性不高，而且不宜維護(hù)，不便于向其它類型的CPU移植，而這些方面卻是C語言程序的優(yōu)勢(shì)。BSP能否用純C語言去寫呢？也不行。因?yàn)槟承┎僮魇怯肅實(shí)現(xiàn)不了的。例如操作特殊寄存器的指令、CP15寄存器的指令、中斷使能及堆棧地址的設(shè)定等。在匯編和C/C++之間的函數(shù)調(diào)用時(shí)，也要遵循ATPCS的定義，還要注意的是用C語言編寫嵌入式程序時(shí)，要避免使用不能被固化到ROM中的庫函數(shù)。

　　混合編程情況下的程序編譯及鏈接后的輸出代碼與沒有混合編程時(shí)是不同的。所以當(dāng)多個(gè)源文件如果使用了不同的設(shè)置進(jìn)行編譯，相互之間的調(diào)用可能產(chǎn)生兼容性問題，對(duì)此一定要加以仔細(xì)考慮。編譯時(shí)，要告訴編譯器和鏈接器足夠的信息，一方面，讓編譯器能夠使用正確的指令碼進(jìn)行編譯；另一方面，在不同的狀態(tài)之間發(fā)生函數(shù)調(diào)用時(shí)，鏈接器將插入一段鏈接代碼（veneers）來實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

　　2．2 MMU的實(shí)現(xiàn)過程

　　頁表是實(shí)現(xiàn)MMU的重要手段。頁表存放在內(nèi)存中，從虛擬地址到物理地址的變換過程其實(shí)就是查詢頁表的過程。大小為1MB的存儲(chǔ)塊通常被稱為段，圖2說明了如何查表進(jìn)行段式尋址的全過程：32位的虛擬地址可分為12位的一級(jí)頁表序號(hào)和20位的段內(nèi)地址偏移。12位的一級(jí)頁表序號(hào)和CP15寄存器的C2中的18位變換表基址合并成一級(jí)描述符地址查表找出相應(yīng)的一級(jí)描述符；然后，段對(duì)應(yīng)的物理基地址與段內(nèi)地址偏移量合并成為真正的存儲(chǔ)器存取地址即物理地址，讀出相應(yīng)數(shù)據(jù)。

　　本文介紹的BSP程序已經(jīng)在以HMS30C7202為主芯片的開發(fā)系統(tǒng)上運(yùn)行并測(cè)試通過，并且成功地引導(dǎo)了Linux內(nèi)核，文中引用代碼可以直接使用。今后可以在此基礎(chǔ)上添加命令行解釋程序，在引導(dǎo)操作系統(tǒng)前進(jìn)行存存儲(chǔ)器的讀寫等，擴(kuò)展開發(fā)系統(tǒng)的功能。