ARM启动过程分析

启动代码：所谓的启动代码，就是在启动的时候执行的一段代码，主要任务是初始化处理器模式，设置堆栈，初始化变量等等。由于以上的操作均与处理器架构和系统配置密切相关，所有一般由汇编来编写。启动代码一般分为两部分，一是与ARM7内核相关的部分，包括处理器各异常向量的配置，各处理器模式的堆栈设置，如果有必要，复制向量到RAM，以便remap之后处理器能正确处理异常，初始化数据(RW和ZI)，最后跳转到main函数。二是与处理器外设相关的部分，该部分和厂商的联系比较大。虽然都采用的是ARM7的内核，但是不同厂家整合了不同的片上外设，需要不同的初始化，其中比较重要的是初始化WDT，初始化各子系统的时钟，有必要的话，进行remap。这一部分与一般控制器的初始化类似，因此，本文不作详细描述。
片上FLASH起始于0x00100000，共64KB， 片上RAM起始于0x00200000，共16KB。
复位之后，程序从0地址开始执行，此时FLASH被映射到0地址，因此从FLASH上取指并开始执行，显然，此时还是在0x00100000地址，如果使用remap命令，将会把RAM映射到0地址，同样，这时0地址的内容也只是RAM的镜像。
FLASH可以保证在最差情况时以30MHz进行单周期访问，而RAM可以保证在最大速度时的单周期访问。

一.处理器异常

建立异常向量表，由于复位位于0地址，也需要一条跳转指令，具体代码如下：

AREA Start, CODE, READONLY

ENTRY

B Reset_Handler

B Undefined_Handler

B SWI_Handler

B Prefetch_Handler

B Abort_Handler

B Reserved

B IRQ_Handler

B FIQ_Handler

Note: B指令经过汇编之后会替换当前PC值加上一个修正值（+/-），所以这条指令与位置无关，也就是说不管这条指令是在0地址还是0x00100000执行，都能正确的跳转到指定位置。而LDR pc， =？？？将pc的值直接装载一个标号的值，Note：标号在编译过后被替换为一个与RO相对应的值，也就是说，这条指令无论在哪里执行，都只会跳转到一个指定的位置。(两者差别可以百度)

二.处理器模式

ARM处理器可以工作于多种模式，不同模式有各自的堆栈空间，以下设置各模式及其堆栈。

预定义一些参数：

Mode_USR EQU 0x10

Mode_SYS EQU 0x1F

Mode_SVC EQU 0x13

Mode_ABT EQU 0x17

Mode_UND EQU 0x1B

Mode_IRQ EQU 0x12

Mode_FIQ EQU 0x11

I_Bit EQU 0x80

F_Bit EQU 0x40

T_Bit EQU 0x20

Stack_Limit EQU 0x000FFFF0

FIQ_Stack EQU Stack_Limit

IRQ_Stack EQU FIQ_Stack - 512-12

SVC_Stack EQU IRQ_Stack - 512

SYS_Stack EQU SVC_Stack - 384

LDR r0, #Mode_IRQ:OR:I_Bit:OR:F_Bit

MSR CPSR_c, r0

MOV r13, =IRQ_Stack

…………(初始化各模式的堆栈都一样)

三.初始化变量

编译完成之后，连接器会生成三个基本的段，分别是RO, RW, ZI段。并会在image中顺序放置。显然，RW, ZI在运行开始时并不位于指定的RW位置，因此必须初始化

LDR  r0, = |Image$$RO$$Limit|
LDR  r1, = |Image$$RW$$Base|
LDR  r2, = |Image$$ZI$$Base|

1

CMP r1, r2

LDRLO r3, [r0], #4

STRLO r3, [r1], #4

BLO %B1

MOV  r3, #0
LDR  r1, =|Image$$ZI$$Limit|

2

CMP r2, r1

STRLO r3, [r2], #4

BLO %B2

四.复制异常向量

由于代码位于RAM运行时，有明显的速度优势，而且变量可以动态分配，因此可以通过remap将RAM映射到0地址，使得出现异常时ARM从RAM中取得向量。

IMPORT |ImageROROBase|

IMPORT |ImageROROLimit|

IMPORT |ImageRWRWBase|

IMPORT |ImageRWRWLimit|

IMPORT |ImageZIZIBase|

IMPORT |ImageZIZILimit|

COPY_VECT_TO_RAM

LDR R0,=|ImageROROBase|

LDR R1,=SYSINIT

LDR R2,=0x200000 ; RAM START

0

CMP R0,R1

LDRLO R3,[R0],#4

STRLO R3,[R2],#4

BLO %B0

这段程序将SYSINIT之前的代码,也就是异常处理函数,全部复制到RAM中, 这就意味着不能将RW设置为0x200000,这样会使得向量被冲掉.

四,在RAM中运行

如果有必要,且代码足够小,可以将代码置于RAM中运行,由于RAM中本身没有代码,就需要将代码复制到RAM中:

COPY_BEGIN

LDR R0,=0x200000

LDR R1,=RESET ; =|ImageROROBase|

CMP R1,R0 ;

BLO COPY_END ;

ADR R0,RESET

ADR R2,COPY_END

SUB R0,R2,R0

ADD R1,R1,R0

LDR R3,=|ImageROROLimit|

3

CMP R1,R3

LDRLO R4,[R2],#4

STRLO R4,[R1],#4

BLO %B3

LDR PC,=COPY_END

COPY_END

程序首先取得RESET的连接地址,判断程序是否时是在RAM中运行,方法是与RAM起始地址比较,如果小于,那么就跳过代码复制.

在复制代码的时候需要注意,在这段程序结束之前的代码没有必要复制,因为这些代码都已经执行过了,所以,先取得COPY_END,作为复制起始地址,然后计算其相对RESET的偏移,然后以RO的值加上这个偏移,就是复制目的地的起始地址,然后开始复制.

五,开始主程序

以上步骤完成,就可以跳转到main运行

IMPORT Main

LDR PC,=Main

B .

六,器件初始化

主程序首先要进行器件的初始化,一般应该先初始化WDT,因为默认情况下,WDT是打开的,然后是各设备的时钟分配,最后应该remap。