基于Nand Flash的VIVI裝載器的分析與改進(jìn)
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3．2 程序拷貝的改進(jìn)
在嵌入式系統(tǒng)中，映像文件都是存儲(chǔ)在Flash存儲(chǔ)器等一些非易失性器件中的，而在運(yùn)行時(shí)，映像文件中的RW段必須重新裝載到可瀆寫(xiě)的RAM中。這就涉及到映像文件的加載時(shí)域和運(yùn)行時(shí)域：加載時(shí)域就是指映像文件燒入nash中的狀態(tài)，
也就是映像文件運(yùn)行之前的地址；運(yùn)行時(shí)域是指映像文件執(zhí)行時(shí)的狀態(tài)，針對(duì)本文提到的Nand Flash啟動(dòng)方式可以這么理解加載時(shí)域與運(yùn)行時(shí)域：加載時(shí)域的起始地址從(映射后的內(nèi)部SRAM處)0x00000000開(kāi)始，運(yùn)行時(shí)域的地址從0x33f00000開(kāi)始。由于加載時(shí)域與運(yùn)行時(shí)域的地址不同，從加載時(shí)域到運(yùn)行時(shí)域的轉(zhuǎn)換要由系統(tǒng)引導(dǎo)程序完成，所以VIVI必須進(jìn)行數(shù)據(jù)和代碼的拷貝及程序跳轉(zhuǎn)工作，以完成從加載時(shí)域到運(yùn)行時(shí)域的轉(zhuǎn)換。
VIVI的拷貝首先要確定拷貝的起始地址和目標(biāo)地址，還要確定要拷貝多少代碼。在此筆者對(duì)所搬運(yùn)代碼量進(jìn)行了改進(jìn)，下面是改進(jìn)前的代碼：
<2>mov rl，#Ox0
<3>mov r2，#0x20000
<4>bl nand_read_ll
其中：第<1>行：獲取VIVI在RAM中的基地址VIVI_RAM_BASE，也是運(yùn)行時(shí)域的首地址。第<2>行：獲取VIVI映像在Flash中的起始地址OxO。第<3>行：獲取拷貝的代碼量0x20000。第<4>行：跳轉(zhuǎn)到nand_read_ll函數(shù)，它是用C語(yǔ)言寫(xiě)的拷貝函數(shù)(略)。此時(shí)寄存器rO，rl，r2是傳遞給函數(shù)nand_read_ll的三個(gè)參數(shù)。
程序這樣設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)是不論VIVI映像有多大，它都會(huì)拷貝128KB的代碼量，這樣造成時(shí)間及空間的浪費(fèi)或者拷貝不完整，為此筆者對(duì)上述代碼進(jìn)行改進(jìn)：
[1]ldr r0,=VIVI_RAM_BASE
[2]ldr r2,=vivi_end
[3]sub r2,r2,r0
[4]mov r2,r2,lsr #9
[5]mov r2,r2,lsr #9
[6]add r2,r2, #0x200
[7]mov r1，#OxO
[8]bl nand_read_ll
代碼中用到了外部變量vivi_end，它是在鏈接腳本文件中定義的，是VIVI映像運(yùn)行時(shí)域的末地址，在此代碼中使用前要用如下語(yǔ)句進(jìn)行聲明：
．extern vivi_end
其中：第[l]、[7]、[8]行的解釋分別與未改進(jìn)前的第
3．3 程序的跳轉(zhuǎn)
針對(duì)本文所論及的系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)加電或復(fù)位后，首先Nand Flash中的前4KB由硬件拷貝到位于0x40000000處的大小為4KB的內(nèi)部SRAM中，然后此SRAM被映射到BankO處(Ox00000000)。PC從0x00000000處取指令執(zhí)行。當(dāng)遇到B或BL等跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，它會(huì)跳到當(dāng)前地址加上一個(gè)偏移量的位置，它們屬于相對(duì)跳轉(zhuǎn)，它們的跳轉(zhuǎn)范圍是±32 MB，這使得B或BL指令不依賴于代碼的存儲(chǔ)位置，此時(shí)這些地址為加載時(shí)域的地址。在嵌入式系統(tǒng)中，還有一種實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)跳轉(zhuǎn)的方式，就是使用ldr指令，它町以實(shí)現(xiàn)程序的絕對(duì)跳轉(zhuǎn)，跳轉(zhuǎn)范圍為4G空間。
VIVI中實(shí)現(xiàn)程序跳轉(zhuǎn)的代碼為：
@jump to rain
<2>add pc, r1, #O
<3>1： blb@ infinite loop
<4>on_the_ram：
上文提到了加載時(shí)域與運(yùn)行時(shí)域的概念，此時(shí)第<1>行獲取的on_the_ram的地址就是運(yùn)行時(shí)域的地址，此地址由上述鏈接腳本文件決定，第<2>行跳轉(zhuǎn)到SDRAM中的on_the_ram處。
為了進(jìn)一步深入說(shuō)明程序的跳轉(zhuǎn)，可以利用VIVI的反匯編文件來(lái)查看上述代碼的反匯編情況?，F(xiàn)分別給出此段代碼下載時(shí)域和運(yùn)行時(shí)域的存儲(chǔ)布局。
下載時(shí)域此段代碼在內(nèi)部SRAM中的存儲(chǔ)布局為：
<1>000000dc： e59f1278 ldr rl，[pc，#278]；0x35c
<2>000000eO： e281f000 add pc，rl，#0
<3>000000e4： eafffffeb Oxe4
<4>000000e8
...
<5>00000358：000055aa andeq r5，rO，r10，lsr #ll
<6>0000035c： 33f000e8 mvnccs rO．#240
運(yùn)行時(shí)域此段代碼被拷貝到SDRAM中的存儲(chǔ)布局：
[1]33fOOOdc： e59f1278 ldr r1，[pc，#278]
[2133f000eO： e281f000 add pc，rl，#0
[3] 133mooe4： eaffffffeb Oxe4
[4]33fOOOe8
...
[5]33f00358： 000055aa andeqr5，rO，r10，lsr #11
[6]33f0035c： 33fOOOe8 mvnccs rO，#240
系統(tǒng)加電或復(fù)位從基地址0x00000000運(yùn)行到上述代碼的第<1>行時(shí)，r1獲得地址0x0000035c處的值，從第<6>行知道此地址處的值為33f000e8，運(yùn)行到第<2>行處，進(jìn)行跳轉(zhuǎn)，由于此時(shí)程序映像已經(jīng)拷貝到SDRAM中，程序就跳到了運(yùn)行時(shí)域此段代碼的第[4]行處斷續(xù)執(zhí)行下面的程序，從而實(shí)現(xiàn)了程序從SRAM到SDRAM的跳轉(zhuǎn)。
4 結(jié)語(yǔ)
Boot Loader的設(shè)計(jì)是嵌入式系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，它為系統(tǒng)的正常啟動(dòng)完成了一系列的初始化工作，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單高效功能強(qiáng)大的Boot Loader是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要工作。
本文的創(chuàng)新點(diǎn)：
評(píng)論