ARM7嵌入式系统中Bootloader分析与设计

= ENDIF

进入main函数后即可以开始本阶段stage2的初始化任务，这包括：

（1）初始化至少一个串口，以便和终端用户进行交互；

（2）初始化计时器，延时并提示启动模式的选择，如果进入启动加载模式，则系统控制权交由uClinux操作系统，Bootloader功成身退，否则程序继续向下执行。

（3）初始化网络，包括网络基本信息配置等；

（5）如果系统配有LCD等外设，可以在此初始化；

（6）初始化Flash：检测是否支持该Flash芯片（可通过比较Flash ID的方式实现）；

（7）初始化中断，包括屏蔽中断，清除中断悬挂标志，初始化中断向量表，注册需要的中断处理函数等。

（8）初始化命令控制台，等待用户键入命令。

在初始化这些设备之前，也可以改变 LED 灯的状态，以表明我们已经进入main函数执行。设备初始化完成后，可以通过串口输出一些打印信息，如程序名字字符串、版本号等。本系统中采用的系统启动引导方案流程图如图1所示。

4.难点分析

4.1异常及中断处理

在ARM支持的7种模式中，共有5种异常模式，而其中又尤以外部中断模式（IRQ）应用较为广泛，其异常处理过程也较为复杂。本文下面将以IRQ异常处理为例，讲述一个通用的中断使用及处理过程。一个ARM通用的中断处理过程大致可以分为以下3步：

（1） 异常响应：获取异常处理程序入口地址，并进入异常处理程序；

（2） 现场保护及恢复：即进入中断服务程序（ISR）前后中断现场的保护和恢复；

（3） 中断服务：计算中断源索引号，清中断，然后进入中断服务。

本例中IRQ异常处理相关代码如下：

ResetEntry

b SYS_RST_HANDLER ;复位异常

......

b IRQ_SVC_HANDLER ;外部中断请求

MACRO ;通过一个宏定义，统一处理各异常处理程序与异常向量地址的映射关系

$HandlerLabel HANDLER $ExceptHandler

$HandlerLabel

sub sp,sp,#4 ;预留一个字的空间用来保存PC的跳转地址

stmfd sp!,{r0} ;保存下面中断处理中使用到的r0寄存器

ldr r0,=$ExceptHandler ;将保存有异常处理函数入口的地址读入r0

ldr r0,[r0] ;将异常处理函数入口读入r0

str r0,[sp,#4] ;将异常处理函数入口存入堆栈中刚才预留的空间

ldmfd sp!,{r0,pc} ;恢复现场，同时跳入异常处理函数

MEND

IRQ_SVC_HANDLER HANDLER IrqSvcVector ;调用宏定义

......

SYS_RST_HANDLER ;复位异常时程序跳转地址

...... ;系统初始化代码

ldr r0, =IrqSvcVector

ldr r1, =IRQ_SERVICE

str r1, [r0] ;将IRQ异常处理程序入口存入变量IrqSvcVector

......

IRQ_SERVICE

STMFD sp!, {r0-r12, lr}

BL ISR_IrqHandler ;跳入C语言中定义的中断服务程序（ISR）

LDMFD sp!, {r0-r12, lr}

SUBS pc, lr, #4 ;异常返回同时复制相应SPSR到CPSR，实现处理器模式自动切换

void ISR_IrqHandler(void) //C语言中定义的中断服务程序

{

unsigned int IntOffSet;

IntOffSet = (unsigned int)inl(INTOFFSET);//取出中断源索引号

Clear_PendingBit(IntOffSet>>2); //清中断

(*InterruptHandlers[IntOffSet>>2])(); // 进入对应的中断服务子函数

}

从上面的代码我们可以总结得出，接收到IRQ中断请求后程序的执行流程是：

（1）执行完当前指令，程序自动跳到0x18地址；

（2）从0x18 程序跳转到IRQ_SVC_HANDLER；

（3）从IRQ_SVC_HANDLER 再到SDRAM高端异常矢量表；

（4）从SDRAM高端异常矢量表跳转到IRQ_SERVICE异常处理程序；

（5）由IRQ_SERVICE最后进入中断服务程序，完成中断处理任务后返回。

4.2 命令控制台

当Bootloader工作在下载模式时，通常会通过串口向终端用户提供一个简单的命令控制台，为了使用的方便，我们这里对其功能进行了扩充，添加了命令键入时对键盘“上、下、左、右、Home、End”几个方向键的支持。

通过串口收发或显示字符时，我们使用的通常是字符的ASCII码。对于非控制字符，也即键入命令时我们可能使用到的命令字符，在控制台中我们使用了ASCII码值从0x20～0x7e之间的字符。对于控制字符，在常用字符ASCII码对照表中我们可以找到Enter键、Backspace（退格）键以及ESC键的ASCII码，但是却没有上下左右方向键以及Home、End键对应的ASCII码，通过对键盘输入字符的串口收发测试发现，如果在测试时按下了方向键则串口在每次按键后会连续发送出3字节数据，前两字节所有方向键的数据相同，分别是0x1b，0x5b，第3字节对应不同的按键，上下右左方向键分别对应的值为：0x41、0x42、0x43、0x44，Home和End键对应的值为0x48和0x4b。故要检测键盘是否键入了方向键，需要向串口连续读取三字节的数据，同理，要控制光标向左、向右移动或Home、End也需要连续