LPC啟動過程和重映射概念
(1) 芯片啟動時,是從0地址開始,但是這時引導(dǎo)程序被映射到了地址0,所以這時啟動的就是引導(dǎo)程序。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201611/319061.htm(2) 引導(dǎo)程序檢查ISP引腳的狀態(tài)和BOOT【1】和BOOT【0】,根據(jù)不同的狀態(tài),將不同的內(nèi)容映射到地址0,例如
0x80000000或者0x40000000,這個要看你的配置了,從而進(jìn)行重新映射。
(3) 重新映射后,就跳轉(zhuǎn)到0再運(yùn)行,這時候?qū)嶋H上運(yùn)行的是0x80000000或者0x40000000的程序了。
注意:設(shè)置RW和RO的目的是為了告訴編譯器把生成的代碼放在存儲器的什么地方。代碼實(shí)際是存在0x80000000或者0x40000000那里的,只是通過映射的方式,將前面的中斷向量表部分映射到地址0去了。、
2.bootLoader 的功能:
(1) 功能: 開啟串口下載
(2)過程:首先,是通過檢測P0.14口的狀態(tài)。如果為低電平,則運(yùn)行ISP的程序,它是BOOTLOADER的一部分,這段程序是引導(dǎo)串口接收數(shù)據(jù)并放進(jìn)片內(nèi)FLASH中;如果P0.14口的狀態(tài)不為0,那么它就檢測你是運(yùn)行片內(nèi)FLASH的程序還是外部FLASH的。
先說說片外的FLASH,因為我們下載片外FLASH時是把BIN文件燒進(jìn)去的,所有的代碼都是在一起的,這是什么意思呢,最開始是RO段的程序,緊接著是RW段的程序,但是執(zhí)行時為了提高執(zhí)行速度,把RO段放ROM區(qū),RW段放RAM區(qū),這動作是怎么實(shí)現(xiàn)的呢,其實(shí)就是在進(jìn)行運(yùn)行復(fù)位程序前就已經(jīng)重映射了,具體是怎么實(shí)現(xiàn)的呢,其實(shí)就是一段程序搬運(yùn)程序,由硬件實(shí)現(xiàn),呵呵。如果是片內(nèi)的,個人認(rèn)為應(yīng)該是一樣的過程,只是速度快些而已。
無論怎么樣,復(fù)位,PC肯定指向0x00000000,但是它從這個地址取出了一個跳轉(zhuǎn)指令,跳到了bootloader區(qū),為什么這么說呢,明明這一區(qū)域放的是中斷向量表嗎?呵呵,不錯,但是這個向量表它源于bootloader區(qū),所以相當(dāng)于執(zhí)行它的bootloader一樣拉,接下來就要檢測是否要下載(對P0.14進(jìn)行檢測,看是否是低電平),如果不下載就執(zhí)行用戶程序。
具體的重映射過程,上電復(fù)位后,由于ARM里面的FLASH和RAM它是沒有地址編碼的,所以要經(jīng)過一次重映射,F(xiàn)LASH映射到0x80000000開始,RAM映射到0x40000000,系統(tǒng)根據(jù)BOOT[1:0]這兩個腳自動把代碼映射,也就是這段時間該怎么映射就怎么映射。不過很短,因為是由硬件實(shí)現(xiàn)的。
3.存儲器的重映射
(1)存儲器映射: 為存儲器分配地址的過程稱為存儲器映射
(2)存儲器重映射:為了增加系統(tǒng)的靈活性,系統(tǒng)中有部分地址可以同時出現(xiàn)在不同的地址上,這就叫做存儲器重映射。
(3)重映射的內(nèi)容:主要包括引導(dǎo)塊“Boot Block”重映射和異常向量表的重映射。
4.引導(dǎo)塊“Boot Block”及其重映射
(1)Boot Block 定義: Boot Block是芯片設(shè)計廠商在LPC2000系列ARM內(nèi)部固化的一段代碼,用戶無法對其進(jìn)行修改或者刪除;
這段代碼在復(fù)位時被首先運(yùn)行。
(2)Boot Block 作用: a. 要用來判斷運(yùn)行哪個存儲器上面的程序
b. 檢查用戶代碼是否有效
c. 判斷芯片是否被加密
d. 系統(tǒng)的在應(yīng)用編程(IAP)以及在系統(tǒng)編程功能(ISP)
(3)Boot Block的位置:存在于內(nèi)部Flash,LPC2200系列大小為8kb,它占用了用戶的Flash空間;但也有其他的LPC系列不占
FLash空的, 而部分沒有內(nèi)部Flash空間的ARM處理器仍然存在Boot Block。
(4)Boot Block的重映射原因: Boot Block中有些程序可被用戶調(diào)用,如擦寫片內(nèi)Flash的IAP代碼。為了增加用戶代碼的可移植性,
所以最好把Boot Block的代碼固定的某個地址上。但由于各芯片的片內(nèi)Flash大小不盡相同,如果把Boot Block的地址安排在內(nèi)部
Flash結(jié)束的位置上,那就無法固定Boot Block的地址。
為了解決上面的問題,于是芯片廠家將Boot Block的地址重映射到片內(nèi)存儲器空間的最高端,即接近2Gb的地方,這樣無論片內(nèi)存儲器的大小如何,都不會影響B(tài)oot Block的地址。因此當(dāng)Boot Block中包含可被用戶調(diào)用的IAP操作的代碼時,不用修改IAP的操作地址就可以在不同的LPC系列的ARM上運(yùn)行了。
5. 中斷異常向量表的重映射
ARM內(nèi)核在發(fā)生異常后,會使程序跳轉(zhuǎn)到位于0x0000~0x001C的異常向量表處,再經(jīng)過向量跳轉(zhuǎn)到異常服務(wù)程序。但ARM單條指令的尋址范圍有限,無法用一條指令實(shí)現(xiàn)4G范圍的跳轉(zhuǎn),所以應(yīng)在其后面的0x0020~0x003F地址上放置跳轉(zhuǎn)目標(biāo),這樣就可以實(shí)現(xiàn)4G范圍內(nèi)的任意跳轉(zhuǎn),因此一個異常向量表實(shí)際上占用了16個字的存儲單元。以下為一張中斷向量表:
LDR PC, ResetAddr
LDR PC, UndefinedAddr
LDR PC, SWI_Addr
LDR PC, PrefetchAddr
LDR PC, DataAbortAddr
DCD 0xb9205f80
LDR PC, [PC, #-0xff0]
LDR PC, FIQ_Addr
ResetAddr DCD ResetInit
UndefinedAddr DCD Undefined
SWI_Addr DCD SoftwareInterrupt
PrefetchAddr DCD PrefetchAbort
DataAbortAddr DCD DataAbort
Nouse DCD 0
IRQ_Addr DCD 0
FIQ_Addr DCD FIQ_Handler
重映射的原因:
由于ARM處理器的存儲器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,可能同時存在片內(nèi)存儲器和片外存儲器等,他們在存儲器映射上的起始地址都不一樣,因此ARM內(nèi)核要訪問的中斷向量表可能不在0x0000~0x003F地址上,因此采用了存儲器重映射來實(shí)現(xiàn)將存在與不同地方的中斷向量表都映射到0x0000~0x003F地址上。
注意:Boot Block 也存在中斷向量表,而且復(fù)位后這段代碼首先映射到 0x0000~0x003F地址上,也就是說復(fù)位后首先運(yùn)行的是Boot Block程序。各個存儲區(qū)域的中斷向量表也不盡相同。
從上面可以看出中斷向量表可以來自4個不同的存儲區(qū)域。通過下圖的激活方式,可以在0x0000~0x003F地址處訪問到從其他存儲區(qū)域重映射過來的中斷向量表。
注意:除了“用戶片內(nèi)FLASH模式”外,其他模式下都無法訪問片內(nèi)FLASH的0x0000~0x003F區(qū)域。
6.系統(tǒng)啟動代碼
從系統(tǒng)上電到正式運(yùn)行用戶的main函數(shù)之前,要運(yùn)行一段代碼,這段代碼稱為“啟動代碼”。
啟動代碼大部分是由匯編指令構(gòu)成,它可以實(shí)現(xiàn)向量表定義,堆棧的初始化,系統(tǒng)變量初始化,中斷系統(tǒng)初始化,I/O初始化,外圍初始
化,地址重映射等操作。
啟動代碼與ARM的Boot Block不同,Boot Block是芯片廠家固化在芯片中的,不能對其進(jìn)行修改,而啟動代碼是用戶添加的。系統(tǒng)上
電后首先運(yùn)行的是Boot Block,然后才運(yùn)行啟動代碼。
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