ARM無(wú)痛苦起步（S3C44B0X）
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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(jué)得我原來(lái)看的入門(mén)資料總有些說(shuō)的不詳細(xì)的地方。所以決定寫(xiě)一個(gè)文檔，總結(jié)開(kāi)始arm開(kāi)發(fā)的入門(mén)知識(shí)，給后來(lái)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(kāi)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(wèn)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(xiě)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(jiàn)的引導(dǎo)程序，這個(gè)程序會(huì)被寫(xiě)入0X0開(kāi)始的地址，開(kāi)機(jī)后自動(dòng)執(zhí)行。
那么我們需要解決以下幾個(gè)問(wèn)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(lái)解決這幾個(gè)問(wèn)題：
1 開(kāi)始在仿真器中寫(xiě)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(shuō)說(shuō)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(méi)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(kāi)始存放編譯出來(lái)的程序指令；RW是程序的讀寫(xiě)段的開(kāi)始，即你程序中的數(shù)據(jù)存放的開(kāi)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(kāi)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(lái)的程序代碼就是在0XC00_0000中，可以直接由仿真器寫(xiě)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(kāi)始的object文件名和段名，這兩個(gè)參數(shù)在仿真時(shí)不填寫(xiě)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(xiě)的映像文件，則一定要填寫(xiě)好，具體填寫(xiě)什么后面分析程序時(shí)再講。
2中斷問(wèn)題
和所有單片機(jī)一樣，ARM復(fù)位后從地址0X0開(kāi)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(yǔ)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(kāi)，不可能預(yù)先知道我們寫(xiě)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(xiě)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(xiě)flash,ADX中似乎有個(gè)寫(xiě)入flash的選項(xiàng)，我自己沒(méi)有具體用過(guò)。但聽(tīng)說(shuō)用jtag寫(xiě)flash會(huì)比較慢。由于nor flash或nand flash都是可以編程燒寫(xiě)的，即我們可以寫(xiě)個(gè)程序擦寫(xiě)flash,問(wèn)題是如何讀取編譯出來(lái)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(xiě)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(xiě)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(kāi)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(kāi)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(lái)看看相關(guān)的代碼，具體認(rèn)識(shí)一下該怎么處理前面說(shuō)的這些問(wèn)題，還有另外的一些問(wèn)題。這里使用的代碼是在44b0x的application note的第三章中拿出來(lái)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(xiě)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(lái)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(méi)有寫(xiě)過(guò)宏，所以還是看編譯出來(lái)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(guò)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(xiě)，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(yǔ)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(kāi)中斷，系統(tǒng)就能經(jīng)過(guò)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(lái)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(méi)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(shū)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(méi)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(xiě)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(lái)的文件，這里只列了我自己寫(xiě)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(méi)有改動(dòng)。我的引導(dǎo)程序編譯出來(lái)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(xiě)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(kāi)始的4k程序（即led程序）拷到ram 0xc000000中，run函數(shù)把pc指到0x0c000000,開(kāi)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(xiě)的程序，詳細(xì)的代碼網(wǎng)上高手們寫(xiě)了不少，我只是給出最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)。燒寫(xiě)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(lái)，通過(guò)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(xiě)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_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
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 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;
}
評(píng)論