S3c2410軟件調(diào)試總結(jié)（三）

2410啟動代碼分析

這一章主要對目前廣泛流行的2410啟動代碼進行分析：S3C2410的初始化代碼主要涉及到對系統(tǒng)主要模塊的配置、運行環(huán)境的建立、系統(tǒng)時鐘、MMU等模塊的配置，下面按執(zhí)行順序依次都各個部分進行分析：

程序入口：（ResetHandler）
在程序一開始，首先進行的一些操作主要保證初始化程序能夠順利的運行， 因此主要包括關(guān)閉WDT、中斷，配置鎖相環(huán)等。

配置memory接口
memory接口是確保數(shù)據(jù)訪問正確的基本保障，此處主要配置SFR寄存器中0x48000000開始的memory接口寄存器組， 確保每個bank的位寬、訪問類型（waitable）以及時序參數(shù)正確。如果沒有特別的要求，一般來說時序參數(shù)使用默認值即可。

初始化堆棧
ARM有6種運行模式，必須為每一種模式提供獨立的堆?？臻g，在堆棧設(shè)置之前是不能進行C函數(shù)的調(diào)用的。ARM的堆棧模式 是從高地址遞減的，我的所有代碼統(tǒng)一將堆棧的首地址設(shè)在0x33ff8000處，往低依次為FIQ、IRQ、Abort、Undef、SVC，其中
SVC和User模式不予區(qū)分。堆棧大小一般可在頭文件或者當(dāng)前文件中修改。

運行空間的初始化
這段代碼主要完成兩個功能，一是將RW數(shù)據(jù)搬運到RW空間（我們生成ROM鏡像時，RW數(shù)據(jù)是跟在RO數(shù)據(jù)之后的），二是 初始化ZI數(shù)據(jù)段。當(dāng)然，這段代碼存在的前提是代碼的運行環(huán)境只是標(biāo)準(zhǔn)的兩段式：一段RO空間和一段RW空間；并且在C程序
入口時沒有調(diào)用編譯器的鏈接庫（__main）。后者已經(jīng)提供相應(yīng)的功能，并且支持更加復(fù)雜的運行環(huán)境定義（使用SCF文件），
（關(guān)于這一點，我在介紹ADS中C代碼的啟動模式時已經(jīng)詳細介紹）。

__rt_lib_init
在ADS1.2的環(huán)境中，如果在C入口沒有調(diào)用編譯器的鏈接庫（__main），那么在C程序一開始要調(diào)用該函數(shù)以初始化運行時的函數(shù)庫，以保證對ADS提供的某些庫函數(shù)能夠正常調(diào)用。從這個函數(shù)開始，我們已經(jīng)在C語言環(huán)境下了。

MMU初始化
2410的MMU支持1級＆2級地址映射，在我們目前大部分應(yīng)用中均采用1級section模式的地址映射，一個section的大小為1M，也就是說從邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)變是這樣的一個過程：
一個32位的地址，高12位決定了該地址在頁表中的index，這個index的內(nèi)容決定了該邏輯section對應(yīng)的物理section； 低20位決定了該地址在section中的偏移（index）。
因此從0x0～0xffffffff的地址空間總共可以分成0x1000（4K）個section，頁表中每項的大小為32個bit，因此頁表的大小為0x4000（16K）。在我的代碼中所有程序的頁表統(tǒng)一存放在地址0x33ff8000。
每個頁表項的內(nèi)容如下:

bit: 31 20 19 12 11 10 9 8 5 4 3 2 1 0
content: Section對應(yīng)的物理地址 NULL AP 0 Domain 1 C B 1 0

最低兩位（10）是section分頁的標(biāo)識。
AP：Access Permission，區(qū)分只讀、讀寫、SVC＆其它模式。
Domain：每個section都屬于某個Domain，一個有16個Domain，每個Domain的屬性由CP15的R3寄存器控制。 在我得所有程序中，都只包含兩個Domain，一個是SFR地址以下（包括SFR）的空間，可訪問； 另一個是SFR以上的空間，不可訪問。
C、B：這兩位決定了該section的cache＆write buffer屬性，這與該段的用途(RO or RW)有密切關(guān)系。不同的用途要做不同的設(shè)置。

C B 具體含義
0 0 無cache，無寫緩沖，任何對memory的讀寫都反映到ASB總線上。

對 memory 的操作過程中CPU需要等待。
0 1 無cache，有寫緩沖，讀操作直接反映到ASB總線上。寫操作CPU將數(shù)據(jù)寫

入 到寫緩沖后繼續(xù)運行，由寫緩沖進行ASB操作。
1 0 有cache，寫通模式，讀操作首先考慮cache hit；寫操作時直接將數(shù)據(jù)寫入

寫緩沖，如果同時出現(xiàn)cache hit，那么也更新cache。
1 1 有cache，寫回模式，讀操作首先考慮cache hit；寫操作也首先考慮cache，

如果hit，則只修改cache，并將cache對應(yīng)半行的dirty比特置位；如果miss，

則寫入寫緩沖，觸發(fā)ASB總線操作。

在我的程序中內(nèi)存空間的分配統(tǒng)一采用了文末的MEMORY圖。雖然MMU只是使用了邏輯地址到物理地址的linear transfer（值不改變），但是由于MMU能夠引入cache＆write buffer，因此系統(tǒng)性能有很大的提高！

配置時鐘比、重新設(shè)置PLL
2410內(nèi)部有三個時鐘：FCLK、HCLK、PCLK，分別供CPU、AHB總線和APB總線使用，為了降低功耗，一般都選擇周期比為1：2：4的合理配置。 同時將PLL配置為運行環(huán)境時鐘，一般都達到最高202M。

IO初始化
將IO口配置為對應(yīng)的功能選項，同時一般會點亮相應(yīng)的LED燈。

中斷初始化
2410的內(nèi)存空間沒有remap的機制，應(yīng)該中斷入口時鐘位于零地址。因此中斷服務(wù)機制可以描述如下：
首先，不管使用那種啟動方式，必須確保一下代碼段位于內(nèi)存的0x0地址：
b ResetHandler
b HandlerUndef ;handler for Undefined mode
b HandlerSWI ;handler for SWI interrupt
b HandlerPabort ;handler for PAbort
b HandlerDabort ;handler for DAbort
b . ;reserved
b HandlerIRQ ;handler for IRQ interrupt
b HandlerFIQ ;handler for FIQ interrupt
除ResetHandler外，其余各項都是由如下的宏定義的一段代碼：
HandlerFIQ HANDLER HandleFIQ
MACRO
$HandlerLabel HANDLER $HandleLabel
$HandlerLabel
sub sp,sp,#4 ;decrement sp(to store jump address)
stmfd sp!,{r0} ;PUSH the work register to stack
ldr r0,=$HandleLabel ;load the address of HandleXXX to r0
ldr r0,[r0] ;load the contents
str r0,[sp,#4] ;store the contents(ISR) of HandleXXX to stack
ldmfd sp!,{r0,pc} ;POP the work register and pc(jump to ISR)
MEND
這段代碼的含義是通過堆棧將中斷向量表中的內(nèi)容賦給PC指針（如HandleFIQ是存放著FIQ服務(wù)程序入口地址的地址），自然程序就跳到相應(yīng)的入口地址。
可見，中斷向量表存放的是各個中斷服務(wù)程序的入口地址，它是用來被加載的，而并不是可執(zhí)行代碼。為了統(tǒng)一，所有示例程序都將中斷向量表放在0x33ffff00開始的地址，并根據(jù)入口地址依次排列。
需要注意的是如果各種模式