ARM無痛苦起步（S3C44B0X）

　　這兩個(gè)星期在看arm的資料，在朋友的幫助下弄明白了是怎么回事后，我覺得我原來看的入門資料總有些說的不詳細(xì)的地方。所以決定寫一個(gè)文檔，總結(jié)開始arm開發(fā)的入門知識(shí)，給后來的朋友參考，也希望得到高手指正我認(rèn)識(shí)上的錯(cuò)誤。我的開發(fā)板是s3c44b0x的，2m NOR FLASH在bank0,8m sdram在bank6.
　　首先看看我們要解決的問題。有些ARM芯片有內(nèi)嵌的RAM 和FALSH.這樣可以直接在片內(nèi)運(yùn)行程序，44B0X片內(nèi)只有幾K CACHE，ROM和RAM都是外接的芯片。我們的程序是要寫入FLASH中保存，但執(zhí)行時(shí)是拷到SDRAM中執(zhí)行的（如在ROM中執(zhí)行速度會(huì)較慢）。要做到這一點(diǎn)需要把程序做成兩個(gè)分程序：一個(gè)是實(shí)現(xiàn)你的系統(tǒng)功能的主程序，如果你用嵌入式系統(tǒng)，那就是UCOS和UCLINUX之類的程序，這個(gè)程序的代碼保存在FLASH中，但執(zhí)行時(shí)會(huì)拷到RAM中再執(zhí)行；一個(gè)是引導(dǎo)程序，直接在FLASH中執(zhí)行，負(fù)責(zé)把初始化芯片和外設(shè)，并把主程序從FLASH中拷到RAM中，然后跳到主程序去執(zhí)行，對(duì)應(yīng)的概念是UBOOT等常見的引導(dǎo)程序，這個(gè)程序會(huì)被寫入0X0開始的地址，開機(jī)后自動(dòng)執(zhí)行。
　　那么我們需要解決以下幾個(gè)問題：
　 1.如何編譯和調(diào)試主程序
　 2.如何使中斷跳到RAM中的中斷服務(wù)程序執(zhí)行
　 3.如何把引導(dǎo)程序和主程序?qū)懭隖LASH中.
以下我們來解決這幾個(gè)問題：
　　1 開始在仿真器中寫代碼和調(diào)試
　　由于主程序會(huì)被拷貝到RAM中執(zhí)行，則我們應(yīng)該在編譯時(shí)就把程序定位到RAM中。這里先要說說幾個(gè)ADS的參數(shù)的意義,在ADS的ARM LINKER頁(yè)有RO,RW兩個(gè)參數(shù)，此外還有一個(gè)ZI沒有在頁(yè)中給出，RO是只讀代碼的起始地址，由這個(gè)地址開始存放編譯出來的程序指令；RW是程序的讀寫段的開始，即你程序中的數(shù)據(jù)存放的開始地址，ZI緊跟在RW區(qū)后，ZI區(qū)存放的是需要在程序運(yùn)行時(shí)初始化為0的數(shù)據(jù)。
了解這幾個(gè)鏈接參數(shù)的意義后我們可以設(shè)置這幾個(gè)參數(shù)了：對(duì)于我的44B0X板8M SDRAM在0XC00_0000.因此在開發(fā)時(shí)把ADS中的RO BASE的地址指定為0XC00_0000;置于RW,在程序完成前可以預(yù)先估計(jì)一下程序的體積有多大，需要用到的數(shù)據(jù)區(qū)有多大，避免數(shù)據(jù)區(qū)太小或代碼區(qū)覆蓋掉前面的數(shù)據(jù)區(qū)就是了，我用了0XC10_0000,1M的代碼空間，其他作數(shù)據(jù)區(qū)。這樣，我們編譯出來的程序代碼就是在0XC00_0000中，可以直接由仿真器寫入RAM中運(yùn)行仿真運(yùn)行。此外，在linker-〉layout頁(yè)有個(gè)object symbol和section的選項(xiàng)，要求你填入映像文件最開始的object文件名和段名，這兩個(gè)參數(shù)在仿真時(shí)不填寫也不會(huì)影響運(yùn)行，因?yàn)榉抡嫫鲿?huì)自動(dòng)修改pc指針，但要建立能燒寫的映像文件，則一定要填寫好，具體填寫什么后面分析程序時(shí)再講。
　　2中斷問題
　　和所有單片機(jī)一樣，ARM復(fù)位后從地址0X0開始執(zhí)行，而0X0后是一串默認(rèn)的中斷向量表。對(duì)51這樣的芯片，我們會(huì)直接在這個(gè)中斷向量表中填入跳轉(zhuǎn)語句，讓它跳到指定的ISR處理中斷事件。由于我們的主程序是在RAM中執(zhí)行的，編譯時(shí)又和引導(dǎo)程序分開，不可能預(yù)先知道我們寫的ISR具體地址，而預(yù)留的中斷向量表只夠每個(gè)中斷一個(gè)跳轉(zhuǎn)指令，因此我們需要做二次跳轉(zhuǎn)。在內(nèi)存中建立一個(gè)中斷向量表，每個(gè)中斷對(duì)應(yīng)一個(gè)字，存放ISR的地址。爾后，對(duì)每個(gè)中斷寫一段短的代碼，把ISR地址取出，填入PC。而0X0后面中斷向量的跳轉(zhuǎn)指令，則是跳到這小段程序中。
　　3燒寫flash,ADX中似乎有個(gè)寫入flash的選項(xiàng)，我自己沒有具體用過。但聽說用jtag寫flash會(huì)比較慢。由于nor flash或nand flash都是可以編程燒寫的，即我們可以寫個(gè)程序擦寫flash,問題是如何讀取編譯出來的映像文件。這個(gè)也不用擔(dān)心，adx中有個(gè)菜單把文件內(nèi)容寫入指定的地址中，把影響文件指定到一個(gè)ram地址，然后就用燒寫程序把ram的內(nèi)容拷入rom中就是了。我們有個(gè)boot程序，一個(gè)主程序要映射到rom中.假設(shè)我把0xc20_0000開始的2m地址作rom的映像，則把boot程序?qū)?xc20_0000,boot的程序非常短，在0xc20_1000開始放主程序。然后把0xc20_0000到0xc40_0000的內(nèi)容全部拷入rom中（當(dāng)然在導(dǎo)入文件前這些ram應(yīng)該先被清空或?qū)懭雈f.）。
　　讓我們來看看相關(guān)的代碼，具體認(rèn)識(shí)一下該怎么處理前面說的這些問題，還有另外的一些問題。這里使用的代碼是在44b0x的application note的第三章中拿出來的，這個(gè)文件在網(wǎng)上應(yīng)該很容易找到。
　　程序的入口在44binit.s匯編文件中，其中一個(gè)Init 段是整個(gè)程序的入口：
AREA Init,CODE,READONLY
ENTRY
b ResetHandler ;for debug
b HandlerUndef ;handlerUndef
b HandlerSWI ;SWI interrupt handler
b HandlerPabort ;handlerPAbort
b HandlerDabort ;handlerDAbort
b . ;handlerReserved
b HandlerIRQ
關(guān)鍵字ENTRY告訴編譯器保留這段代碼。從代碼看INIT段就是要寫入0X0地址的原始中斷向量，因此把這個(gè)文件編譯生成的44BINIT.O和INTT填入上面提到的LAYOUT頁(yè)對(duì)應(yīng)項(xiàng)中。這樣編譯器會(huì)把該段代碼編譯到0X0地址。（仿真時(shí)你可以試試別填這兩個(gè)項(xiàng)目，看看ADX中的反匯編代碼入口被放到哪里）。
這段代碼里除了reset句外，有每句都有一個(gè)HandlerXXX的標(biāo)號(hào)，這就是前面提到的中斷處理程序的入口，它是由前面的一個(gè)宏來定義的：
MACRO
$HandlerLabel HANDLER $HandleLabel
$HandlerLabel
sub sp,sp,#4 ;decrement sp(to store jump address)
stmfd sp!,{r0}
USH the work register to stack(lr doest push because it return to original address)
ldr r0,=$HandleLabel;load the address of HandleXXX to r0
ldr r0,[r0] ;load the contents(service routine start address) of HandleXXX
str r0,[sp,#4] ;store the contents(ISR) of HandleXXX to stack
ldmfd sp!,{r0,pc} OP the work register and pc(jump to ISR)
MEND
　 我自己沒有寫過宏，所以還是看編譯出來的代碼比較直接：
　　HandlerSWI
　　0x0c000198:　　e24dd004　　..M.　　SUB　　　r13,r13,#4
　　0x0c00019c:　　e92d0001　　..-.　　STMFD　　r13!,{r0}
　　0x0c0001a0:　　e59f0458　　X...　　LDR　　　r0,0xc000600
　　0x0c0001a4:　　e5900000　　....　　LDR　　　r0,[r0,#0]
　　0x0c0001a8:　　e58d0004　　....　　STR　　　r0,[r13,#4]
　　0x0c0001ac:　　e8bd8001　　....　　LDMFD　　r13!,{r0,pc}
這是ads輸出的匯編代碼，就是剛才的宏對(duì)應(yīng)swi的一個(gè)實(shí)例，其中有兩句
　　LDR　　　r0,0xc000600
　　LDR　　　r0,[r0,#0]
是把0x0c000600的內(nèi)容載入r0,再把r0地址的ram單元載入r0.去看看0xc000600的內(nèi)容，是0X0c7fff08，這是我設(shè)定的內(nèi)存中的中斷向量表地址之一，中斷向量表的起始地址是0X0c7fff00，因此0X0c7fff08存放的剛好就是swi的isr地址。后面程序就跳到對(duì)應(yīng)的ISR去了。（這段宏程序由于我不熟悉arm的匯編，只看過它怎么執(zhí)行，實(shí)在我不知道中斷向量表地址是如何被放入0x0c000600等地址的。希望有高手能再詳細(xì)解釋一下具體的編寫，編譯方法和原理。）
在c程序中，我們需要給每個(gè)中斷向量定義一個(gè)宏：
　 #define pISR_SWI (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x08))
_ISR_STARTADDRESS是起始地址0X0c7fff00,假設(shè)ISR是以下函數(shù)：
void __irq SWI_UserIsr(void){……………}
則在系統(tǒng)初始化時(shí)用pISR_EINT0=(unsigned)SWI_UserIsr;這樣的語句把ISR的地址填入中斷向量表中,對(duì)所有中斷作同樣的處理，然后開中斷，系統(tǒng)就能經(jīng)過上面的宏把跳到ISR執(zhí)行。
　 44binit.s中還有幾段值得留意的代碼：以下的代碼把rw段的數(shù)據(jù)拷入ram中，并初始化zi段，即把該段清零：
LDR　　r0,=|Image$$RO$$Limit|
LDR　　r1,=|Image$$RW$$Base|
LDR　　r2,=|Image$$ZI$$Base|　
CMP　　r0,r1　　　　　　　　
　　BEQ　　%F1
0　　 CMP　　r1,r3
　　LDRCC　r2,[r0],#4
　　STRCC　r2,[r1],#4
　　BCC　　%B0
1　　 LDR　　r1,=|Image$$ZI$$Limit|
　　MOV　 r2,#0
2　　 CMP　　r3,r1
　　STRCC　r2,[r3],#4
　　BCC　　%B2
來看反匯編的代碼：
　　0x0c000ae0:　　e59f0194　　....　　LDR　　　r0,0xc000c7c
　　0x0c000ae4:　　e59f1194　　....　　LDR　　　r1,0xc000c80
　　0x0c000ae8:　　e59f3194　　.1..　　LDR　　　r3,0xc000c84
0xc000c7c,開始的三個(gè)字的內(nèi)容是：　　　　
　　0x0c000c7c:　　0c000e10　　....　　DCD　　201330192
　　0x0c000c80:　　0c200000　　.. .　　DCD　　203423744
　　0x0c000c84:　　0c200000　　.. .　　DCD　　203423744
　　0x0c000c88:　　0c200004　　.. .　　DCD　　203423748
這些反匯編的代碼是一個(gè)點(diǎn)led的程序的，可以看出我的小程序代碼到0x0c000e10就結(jié)束了，0x0c200000是我指定的數(shù)據(jù)區(qū)起始地址。這段程序把|Image$$RO$$Limit| 開始的,長(zhǎng)|Image$$ZI$$Base| -|Image$$RW$$Base| 的數(shù)據(jù)區(qū)拷到|Image$$RW$$Base|的對(duì)應(yīng)單元，就是0x0c200000開始的一段ram中。后面還有|Image$$ZI$$Limit|，在我的代碼中是0x0c000c88，內(nèi)容是0x0c200004.這其實(shí)表明我的小程序并沒有rw區(qū)，只有一個(gè)初始為0的變量。
　 另外還有一段初始化ram控制器的代碼：
　　;****************************************************
　　;*　　Set memory control registers　　　　　　　　　　
　　;****************************************************
　　ldr　　　　r0,=SMRDATA
　　ldmia　 r0,{r1-r13}
　　ldr　　　　r0,=0x01c80000　;BWSCON Address
　　stmia　 r0,{r1-r13}，
由于44b0x要求13個(gè)控制寄存器要一次完成填入，所以先把參數(shù)設(shè)定在SMRDATA的地址中，一次載入通用寄存器，在一次填入RAM控制寄存器中。4510的書上介紹調(diào)試前需要用SEMEM命令設(shè)置這些寄存器，但我自己沒有那么做也可以跑的很好，也許是默認(rèn)已經(jīng)用了最保守的配置的原因吧！
　　其余的代碼解釋比較清晰了，最后摘出我的LED程序和這個(gè)小程序的BOOT程序以及燒寫程序。這幾個(gè)程序的project都包括了44binit.s, option.s, memcfg.s，option.h,44b.h幾個(gè)從app note中抄來的文件，這里只列了我自己寫的主要c代碼。其他這些文件我除了把ram和rom的對(duì)應(yīng)配置改了一下外，都沒有改動(dòng)。我的引導(dǎo)程序編譯出來是3k,led程序也是3k,因此我把他們分別定位在rom的0x0和0x2000處，一共寫了8k。
LED程序中的44BINTT.S程序功能和LOAD中的44BINTT.S是重復(fù)的，主要是我懶得去修改這些匯編，由著他們占用一點(diǎn)時(shí)間吧！
　　load程序負(fù)責(zé)把從0x20000處開始的4k程序（即led程序）拷到ram 0xc000000中，run函數(shù)把pc指到0x0c000000,開始執(zhí)行l(wèi)ed程序：
void (*Run)(void) = (void (*)(void))RAM_ADDR;
void Main(void)
{　　INT32U k ;
　　INT32U *pulSource = (INT32U*)0x2000,;
　　INT32U *pulDest = (INT32U*)0x0c000000;
　　rSYSCFG=CACHECFG;
　　PortInit();　　
　　for(k=0;k<2000>　　　　 *pulDest++ = *pulSource++;　　
　　Run();　　
}
led程序把兩個(gè)通用io上連的led作不斷的亮和滅：
void Main(void)
{　　INT32U k ;
　　//INT16U *ptr;
　　rSYSCFG=CACHECFG;
　　PortInit();　　
　　while(1)
　　{
　　LedDisp(0);
　　for(k=0;k　　　　　　 LedDisp(3);　　
　　for(k=0;k　　　　 }
}
最后是燒寫的程序，詳細(xì)的代碼網(wǎng)上高手們寫了不少，我只是給出最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)。燒寫時(shí)當(dāng)程序執(zhí)行到清理完0X0C30_0000到0X0C30_4000的RAM后，讓程序中斷下來，通過LOAD MEMORY FORM FILE命令把LOAD.BIN導(dǎo)入0X0C30_0000，LED.BIN導(dǎo)入0X0C30_2000中，繼續(xù)運(yùn)行程序直到一個(gè)LED亮起，燒寫就完成了。拔去仿真器后再上電，可以看到兩個(gè)LED同時(shí)亮滅。
＃i nclude "option.h"
＃i nclude "44b.h"
＃i nclude "def.h"
//＃i nclude "romdef.h"
//＃i nclude "stdio.h"
//＃i nclude "stdlib.h"

#define FLASH_START_ADDR　　0X0000
#define FLASH_ADDR_UNLOCK1　0X5555
#define FLASH_ADDR_UNLOCK2　0X2AAA
#define FLASH_DATA_UNLOCK1　0XAAAA
#define FLASH_DATA_UNLOCK2　0X5555
#define FLASH_DATA_WRITE　　0XA0A0
#define FLASH_ERASE　　　　 0X8080
#define FLASH_ERASE_SECTOR　0X3030
#define FLASH_ERASE_BLOCK　 0X5050
#define FLASH_ERASE_CHIP　　0X1010
#define FLASH_SID_QUERY　　 0X9090
#define FLASH_CFI_QUERY　　 0X9898
#define FLASH_SID_EXIT　　　0XF0F0
#define FLASH_OP_TIMEOUT　　0Xffff

#define LED_PORTC10　　 (1 #define LED_PORTC11　　　　(1 #define RAM_ADDR　　　　 0xc000000
void (*Run)(void) = (void (*)(void))RAM_ADDR;
void infoFlash(void);
int wait_flash_ready ( INT16U *address, INT16U data );
int writeFlash(INT16U *Address,INT16U Data);
int eraseSector(INT16U* SectorAddr);
int eraseChip(void);

void PortInit(void);
void LedDisp(int LedStatus);

//*****************************************
//　　　　FLASH WIRTING
//*****************************************
void Main(void)
{　　INT32U k ;
　　INT16U *pdist,*psrc;
　　rSYSCFG=CACHECFG;
　　PortInit();　　
　　//infoFlash();
　　eraseChip();
　　psrc="/blog/(INT16U" *)0xc300000;
　　for(k=0;k<0x4000>　　　*psrc++=0x0; //clear ram
　　psrc="/blog/(INT16U" *)0xc300000;
　　pdist=(INT16U *)0x0;
　　for(k=0;k<0x4000 k ram to>　　　　 writeFlash(pdist++,*psrc++);
　　while(1)
　　{
　　LedDisp(0);
　　for(k=0;k　　　　　　 LedDisp(2);　　
　　for(k=0;k　　　　 }
}

//*****************************************
//　　　　init the port
//*****************************************
void PortInit(void)
{

　　 rPDATC = 0xffff;　　　　//All IO is high
　　rPCONC = 0x0f55ff54;　　
　　rPUPC　= 0x3000;　　　　//PULL UP RESISTOR should be enabled to I/O
}

//*****************************************
//　　　　light led
//*****************************************
void LedDisp(int LedStatus)
{
　　if((LedStatus&0x01)==0x01)
　　rPDATC &= (~LED_PORTC10);　　//LED ON
　　else
　　rPDATC |= LED_PORTC10;　　　　//LED OFF
　　
　　if((LedStatus&0x02)==0x02)
　　rPDATC &=(~LED_PORTC11);　　//LED ON
　　else
　　rPDATC |=LED_PORTC11;　　　　//LED OFF
}

//*****************************************
//　　　　show the flash soft id
//*****************************************
void infoFlash()
{
　　int i,j;
　　INT16U *pFlash;
　　*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR)=FLASH_SID_EXIT;
　　*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK1)=FLASH_DATA_UNLOCK1;
　　*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK2)=FLASH_DATA_UNLOCK2;
　　*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK1)=FLASH_SID_QUERY;
　　for(i=0;i　　 pFlash=FLASH_START_ADDR;
　　i=0;j=0;
　　i=(INT16U)*pFlash++;
　　j=(INT16U)*pFlash;　　
}
//*****************************************
//　　　　erase hold flash
//*****************************************
int eraseChip()
{
　　*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR)=FLASH_SID_EXIT;
　　*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK1)=FLASH_DATA_UNLOCK1;
　　*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK2)=FLASH_DATA_UNLOCK2;
　　*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK1)=FLASH_ERASE;
　　*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK1)=FLASH_DATA_UNLOCK1;
　　*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK2)=FLASH_DATA_UNLOCK2;
　　*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK1)=FLASH_ERASE_CHIP;
　　if( wait_flash_ready((INT16U *)FLASH_START_ADDR,0xffff) )
　　return 1;
　　else return 0;
}

//*****************************************
//　　　　write one falsh word( 16bit)
//*****************************************
int writeFlash(INT16U *Address,INT16U Data)
{　 *((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR)=FLASH_SID_EXIT;
　　*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK1)=FLASH_DATA_UNLOCK1;
　　*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK2)=FLASH_DATA_UNLOCK2;
　　*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK1)=FLASH_DATA_WRITE;
　　*Address=Data;
　　if(wait_flash_ready(Address,Data))
　　return 1;
　　else return 0;
}

//*****************************************
//　　　　wait for operation finish
//*****************************************
int wait_flash_ready ( INT16U *address, INT16U data )
{
　 INT32U tmp;
　 INT16U *p;
　 tmp =0xff;
　 p=address;
　　while(((*p)&0x8080)!=(data&0x8080))
　　{tmp--;
　　 if (tmp==0x0)
　　　　 return 1;　// timeout
　　}
　　return 0;
}