ARM体系的嵌入式系统BSP的程序设计
程序流程在重映射前后的承接关系。 存储器的地址分配是很灵活的,可以将I/O操作映射成内存操作,也可以通过映射对某些不可访问的地址空间进行保护等。进行存储器初始化设计时,一定要根据应用程序的具体要求来完成地址分配。对地址管理通过MMU即存储器管理单元实现。 在arm系统中,MMU通过页式虚拟存储管理,将虚拟空间和物理空间分别分成一个个固定大小的页,并建立两者之间的映射关系,从而实现虚拟地址到物理地址的转换。MMU还可完成存储器访问权限的控制和虚拟存储器空间缓冲特性的设置。 以下是实现MMU的部分代码: for=(i=1;i0x1000;i++){pagetable[i]=(i20)|MMU_SECDESC;} //建立页表,每页大小为1MB,页表偏移序号是物理地址的高12位; for(addr=SDRAM_BASE;addr(SDRAM_BASE+SDRAM_SIZE/2);addr+=SIZE_1M) pagetable[addr>>20]=addr|MMU_SECDESE|MMU_CACHEABLE|MMU_BUFFERABLE; //将SDRAM_BASE至(SDRAM_BASE+SDRAM_SIZE/2)空间的设置为不可CACHE和不可BUFFER的for (addr=SDRAM_BASE+SDRAM_SIZE/2;addr (SDRAM_BASE+SDRAM_SIZE);addr+=SIZE_1M) pagetable[addr>>20]=(addr+0x1000000)|MMU_SECDESC|MMU_CACHEABLE|MMU_BUFFERABLE; //将这段空间的地址映射关系设置为VA(虚拟地址)=PA(物理地址)+0x1000000pagetable[0]=(0x42f00000)|MMU_SECDESC|MMU_CACHEABLE|MMU_BUFFERABLE; //将SDRAM的虚拟地址0x42f00000映射到0处 1.5 初始化各模式下的堆栈指针 因为arm处理器有7种执行状态,每一种状态的堆栈指针寄存器(SP)都是独立的(System和User三项式使用相同SP寄存器)。因此,对程序中需要用到的每一种模式都要给SP寄存器定义一个堆栈地址。 方法是改变状态寄存器(CPSR)内的状态位,使处理器切换到不同的状态,然后给SP赋值。这里列出的代码定义了三种模式的SP指针,其中,I_Bit表示IRQ的中断禁止位;F_Bit表示FIQ的中断禁止位: @;Set up SVC stack to be 4K on top of zero-init data LDR r1,=installStack ADDsp,r1,#2048 @;Set up IRQ and FIQ stacks MOV r0,#(Mode_IRQ32|I_Bit) MSRcpsr,r0 MOV r0,r0 ADDsp,r1,#2048*2 MOV r0,#(Mode_FIQ32|I_Bit |F_Bit) MSR cpsr,r0 MOV r0,r0 ADDsp,r1,#2048*3 一般堆栈的大小要根据需要而定,但是要尽可能给堆栈分配快速和高带宽的存储器。堆栈性能的提高对系统性能的影响是非常明显的。 1.6 初始化有特殊要求的端口、设备 有些关键的I/O部件必须在使能IRQ和FIQ之前进行初始化。因为如果在使能IRQ和FIQ之前没有进行初始化,可以产生假的异常中断信号。程序中初始化了HMS30C7202的串口1用来调试程序与其它设备通信。串口1是一个通用全双工异步接收/发送器(UART),它支持16C550的大部分功能。UART有接收缓冲/发送保持寄存器、波特率除数锁存器、中断允许寄存器等9个寄存器。对串口1的初始化主要是对各寄存器的设置,其实现代码如下所示: _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 切换处理器模式,开中断 最后转换到应用程序运行所需的最终模式,一般是User模式。不要过早切换到User模式进行User模式的堆栈设备。因为进入User模式后就不能再操作CPRS回到别的模式了,可能会对接下去的程序执行造成影响。 这时才使能异常中断,通过清除CPRS寄存器中的中断禁止位实现。如果过早地开中断,在系统初始化之前就触发了有效中断,会导致系统的死机。 1.8 呼叫主应用程序 当所有的系统初始化工作完成后,就需要把程序流程转入主应用程序。 2 技术难点分析 2.1 多种语言的混合编程 ARM有两种汇编指令集: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指令集整体执行速度比ARM 32位指令集快,提高了代码密度。为了满足arm子程序和Thumb子程序互相调用,必须保证编写的代码遵循ATPCS。ATPCS规定了子程序调用的基本规则。 arm系统结构也支持C、C++以及汇编语言的混合编程。汇编语言和C/C++语言的混合编程,在一个追求效率的程序中比较常见。许多人认为像BSP这样底层的程序应该用纯汇编语言编写,其实不然。用汇编语言编写的程序可读性
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