原创 ARM无痛苦起步(写的还不错)

2007-10-30 22:13 2185 0 分类: MCU/ 嵌入式

首先看看我们要解决的问题。44B0X片内只有几K CACHE,ROM和RAM都是外接的芯片。我们的程序是要写入FLASH中保存,但执行时是拷到SDRAM中执行的(如在ROM中执行速度会较慢)。要做到这一点需要把程序做成两个分程序:一个是实现你的系统功能的主程序,如果你用嵌入式系统,那就是UCOS和UCLINUX之类的程序,这个程序的代码保存在FLASH中,但执行时会拷到RAM中再执行;一个是引导程序,直接在FLASH中执行,负责把初始化芯片和外设,并把主程序从FLASH中拷到RAM中,然后跳到主程序去执行,对应的概念是UBOOT等常见的引导程序,这个程序会被写入0X0开始的地址,开机后自动执行。

  那么我们需要解决以下几个问题:
  1.如何编译和调试主程序
  2.如何使中断跳到RAM中的中断服务程序执行
  3.如何把引导程序和主程序写入FLASH中.




arm(44b0x)无痛苦起步

  这两个星期在看arm的资料,在朋友的帮助下弄明白了是怎么回事后,我觉得我原来看的入门资料总有些说的不详细的地方。所以决定写一个文档,总结开始arm开发的入门知识,给后来的朋友参考,也希望得到高手指正我认识上的错误。我的开发板是s3c44b0x的,2m NOR FLASH在bank0,8m sdram在bank6.
  首先看看我们要解决的问题。有些ARM芯片有内嵌的RAM 和FALSH.这样可以直接在片内运行程序,44B0X片内只有几K CACHE,ROM和RAM都是外接的芯片。我们的程序是要写入FLASH中保存,但执行时是拷到SDRAM中执行的(如在ROM中执行速度会较慢)。要做到这一点需要把程序做成两个分程序:一个是实现你的系统功能的主程序,如果你用嵌入式系统,那就是UCOS和UCLINUX之类的程序,这个程序的代码保存在FLASH中,但执行时会拷到RAM中再执行;一个是引导程序,直接在FLASH中执行,负责把初始化芯片和外设,并把主程序从FLASH中拷到RAM中,然后跳到主程序去执行,对应的概念是UBOOT等常见的引导程序,这个程序会被写入0X0开始的地址,开机后自动执行。
  那么我们需要解决以下几个问题:
  1.如何编译和调试主程序
  2.如何使中断跳到RAM中的中断服务程序执行
  3.如何把引导程序和主程序写入FLASH中.
以下我们来解决这几个问题:
  1 开始在仿真器中写代码和调试
  由于主程序会被拷贝到RAM中执行,则我们应该在编译时就把程序定位到RAM中。这里先要说说几个ADS的参数的意义,在ADS的ARM LINKER页有RO,RW两个参数,此外还有一个ZI没有在页中给出,RO是只读代码的起始地址,由这个地址开始存放编译出来的程序指令;RW是程序的读写段的开始,即你程序中的数据存放的开始地址,ZI紧跟在RW区后,ZI区存放的是需要在程序运行时初始化为0的数据。
了解这几个链接参数的意义后我们可以设置这几个参数了:对于我的44B0X板8M SDRAM在0XC00_0000.因此在开发时把ADS中的RO BASE的地址指定为0XC00_0000;置于RW,在程序完成前可以预先估计一下程序的体积有多大,需要用到的数据区有多大,避免数据区太小或代码区覆盖掉前面的数据区就是了,我用了0XC10_0000,1M的代码空间,其他作数据区。这样,我们编译出来的程序代码就是在0XC00_0000中,可以直接由仿真器写入RAM中运行仿真运行。此外,在linker-〉layout页有个object symbol和section的选项,要求你填入映像文件最开始的object文件名和段名,这两个参数在仿真时不填写也不会影响运行,因为仿真器会自动修改pc指针,但要建立能烧写的映像文件,则一定要填写好,具体填写什么后面分析程序时再讲。
  2中断问题
  和所有单片机一样,ARM复位后从地址0X0开始执行,而0X0后是一串默认的中断向量表。对51这样的芯片,我们会直接在这个中断向量表中填入跳转语句,让它跳到指定的ISR处理中断事件。由于我们的主程序是在RAM中执行的,编译时又和引导程序分开,不可能预先知道我们写的ISR具体地址,而预留的中断向量表只够每个中断一个跳转指令,因此我们需要做二次跳转。在内存中建立一个中断向量表,每个中断对应一个字,存放ISR的地址。尔后,对每个中断写一段短的代码,把ISR地址取出,填入PC。而0X0后面中断向量的跳转指令,则是跳到这小段程序中。
  3烧写flash,ADX中似乎有个写入flash的选项,我自己没有具体用过。但听说用jtag写flash会比较慢。由于nor flash或nand flash都是可以编程烧写的,即我们可以写个程序擦写flash,问题是如何读取编译出来的映像文件。这个也不用担心,adx中有个菜单把文件内容写入指定的地址中,把影响文件指定到一个ram地址,然后就用烧写程序把ram的内容拷入rom中就是了。我们有个boot程序,一个主程序要映射到rom中.假设我把0xc20_0000开始的2m地址作rom的映像,则把boot程序导入0xc20_0000,boot的程序非常短,在0xc20_1000开始放主程序。然后把0xc20_0000到0xc40_0000的内容全部拷入rom中(当然在导入文件前这些ram应该先被清空或写入ff.)。
   让我们来看看相关的代码,具体认识一下该怎么处理前面说的这些问题,还有另外的一些问题。这里使用的代码是在44b0x的application note的第三章中拿出来的,这个文件在网上应该很容易找到。
  程序的入口在44binit.s汇编文件中,其中一个Init 段是整个程序的入口:
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
关键字ENTRY告诉编译器保留这段代码。从代码看INIT段就是要写入0X0地址的原始中断向量,因此把这个文件编译生成的44BINIT.O和INTT填入上面提到的LAYOUT页对应项中。这样编译器会把该段代码编译到0X0地址。(仿真时你可以试试别填这两个项目,看看ADX中的反汇编代码入口被放到哪里)。
这段代码里除了reset句外,有每句都有一个HandlerXXX的标号,这就是前面提到的中断处理程序的入口,它是由前面的一个宏来定义的:
MACRO
$HandlerLabel HANDLER $HandleLabel
$HandlerLabel
sub sp,sp,#4 ;decrement sp(to store jump address)
stmfd sp!,{r0}
titter.gifUSH the work register to stack(lr does't push because it return to original address)
ldr r0,=$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} titter.gifOP the work register and pc(jump to ISR)
MEND
  我自己没有写过宏,所以还是看编译出来的代码比较直接:
  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}
这是ads输出的汇编代码,就是刚才的宏对应swi的一个实例,其中有两句
  LDR   r0,0xc000600
  LDR   r0,[r0,#0]
是把0x0c000600的内容载入r0,再把r0地址的ram单元载入r0.去看看0xc000600的内容,是0X0c7fff08,这是我设定的内存中的中断向量表地址之一,中断向量表的起始地址是0X0c7fff00,因此0X0c7fff08存放的刚好就是swi的isr地址。后面程序就跳到对应的ISR去了。(这段宏程序由于我不熟悉arm的汇编,只看过它怎么执行,实在我不知道中断向量表地址是如何被放入0x0c000600等地址的。希望有高手能再详细解释一下具体的编写,编译方法和原理。)
在c程序中,我们需要给每个中断向量定义一个宏:
  #define pISR_SWI (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x08))
_ISR_STARTADDRESS是起始地址0X0c7fff00,假设ISR是以下函数:
void __irq SWI_UserIsr(void){……………}
则在系统初始化时用pISR_EINT0=(unsigned)SWI_UserIsr;这样的语句把ISR的地址填入中断向量表中,对所有中断作同样的处理,然后开中断,系统就能经过上面的宏把跳到ISR执行。
  44binit.s中还有几段值得留意的代码:以下的代码把rw段的数据拷入ram中,并初始化zi段,即把该段清零:
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
来看反汇编的代码:
  0x0c000ae0:  e59f0194  ....  LDR   r0,0xc000c7c
  0x0c000ae4:  e59f1194  ....  LDR   r1,0xc000c80
  0x0c000ae8:  e59f3194  .1..  LDR   r3,0xc000c84
0xc000c7c,开始的三个字的内容是:    
  0x0c000c7c:  0c000e10  ....  DCD  201330192
  0x0c000c80:  0c200000  .. .  DCD  203423744
  0x0c000c84:  0c200000  .. .  DCD  203423744
  0x0c000c88:  0c200004  .. .  DCD  203423748
这些反汇编的代码是一个点led的程序的,可以看出我的小程序代码到0x0c000e10就结束了,0x0c200000是我指定的数据区起始地址。这段程序把|Image$$RO$$Limit| 开始的,长|Image$$ZI$$Base| -|Image$$RW$$Base| 的数据区拷到|Image$$RW$$Base|的对应单元,就是0x0c200000开始的一段ram中。后面还有|Image$$ZI$$Limit|,在我的代码中是0x0c000c88,内容是0x0c200004.这其实表明我的小程序并没有rw区,只有一个初始为0的变量。
  另外还有一段初始化ram控制器的代码:
  ;****************************************************
  ;*  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个控制寄存器要一次完成填入,所以先把参数设定在SMRDATA的地址中,一次载入通用寄存器,在一次填入RAM控制寄存器中。4510的书上介绍调试前需要用SEMEM命令设置这些寄存器,但我自己没有那么做也可以跑的很好,也许是默认已经用了最保守的配置的原因吧!
  其余的代码解释比较清晰了,最后摘出我的LED程序和这个小程序的BOOT程序以及烧写程序。这几个程序的project都包括了44binit.s, option.s, memcfg.s,option.h,44b.h几个从app note中抄来的文件,这里只列了我自己写的主要c代码。其他这些文件我除了把ram和rom的对应配置改了一下外,都没有改动。我的引导程序编译出来是3k,led程序也是3k,因此我把他们分别定位在rom的0x0和0x2000处,一共写了8k。
LED程序中的44BINTT.S程序功能和LOAD中的44BINTT.S是重复的,主要是我懒得去修改这些汇编,由着他们占用一点时间吧!
  load程序负责把从0x20000处开始的4k程序(即led程序)拷到ram 0xc000000中,run函数把pc指到0x0c000000,开始执行led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程序把两个通用io上连的led作不断的亮和灭:
void Main(void)
{  INT32U k ;
  //INT16U *ptr;
  rSYSCFG=CACHECFG;
  PortInit();  
  while(1)
  {
  LedDisp(0);
  for(k=0;k       LedDisp(3);  
  for(k=0;k     }
}
最后是烧写的程序,详细的代码网上高手们写了不少,我只是给出最简单的实现。烧写时当程序执行到清理完0X0C30_0000到0X0C30_4000的RAM后,让程序中断下来,通过LOAD MEMORY FORM FILE命令把LOAD.BIN导入0X0C30_0000,LED.BIN导入0X0C30_2000中,继续运行程序直到一个LED亮起,烧写就完成了。拔去仿真器后再上电,可以看到两个LED同时亮灭。
#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_START_ADDR  0X0000
#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

   #define LED_PORTC10   (1 #define LED_PORTC11    (1 #define RAM_ADDR     0xc000000
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 PortInit(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;
}

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