arm9在嵌入式中的應(yīng)用實(shí)例

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1、ARM9在嵌入式中的應(yīng)用實(shí)例——啟動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)【摘要】：本文給出了基于ARM9嵌入式系統(tǒng)的啟動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)流程,并針對(duì)存儲(chǔ)器控制單元的使用以及目標(biāo)文件的分布裝載等技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析?！娟P(guān)鍵詞】嵌入式系統(tǒng)、啟動(dòng)程序、ARM9嵌入式系統(tǒng)被定義為：以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的核心部件是各種類(lèi)型的嵌入式處理器，隨著嵌入式系統(tǒng)不斷深入到人們生活中的各個(gè)領(lǐng)域，嵌入式處理器得到前所未有的飛速發(fā)展。典型的32位RISC芯片

2、──ARM處理器,不論是在PDA,STB,DVD等消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品中,還是在GPS,航空,勘探,測(cè)量等軍方產(chǎn)品中都得到了廣泛的應(yīng)用。越來(lái)越多的芯片廠商早已看好ARM的前景，如Intel，NS，Ateml，Philips，NEC，CirrusLogic等公司都有相應(yīng)的產(chǎn)品。在1999年，ARM突破1.5億個(gè)，市場(chǎng)份額超過(guò)了50%，已經(jīng)成為業(yè)界的龍頭。在基于ARM9的嵌入式系統(tǒng)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)技術(shù)難點(diǎn)主要在于系統(tǒng)啟動(dòng)程序的編寫(xiě)，為此本文詳細(xì)論述了在ARM9基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)時(shí)啟動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)。1.啟動(dòng)程序流程嵌入式系統(tǒng)

3、的資源有限,程序通常都是固化在ROM中運(yùn)行。ROM中程序執(zhí)行前，需要對(duì)系統(tǒng)硬件和軟件運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行初始化，這些工作由用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的啟動(dòng)程序完成。啟動(dòng)程序是嵌入式程序的開(kāi)頭部分，應(yīng)與應(yīng)用程序一起固化在ROM中，并首先在系統(tǒng)上運(yùn)行。它應(yīng)包含進(jìn)各模塊中可能出現(xiàn)的所有段類(lèi)，并合理安排它們的次序。寫(xiě)好啟動(dòng)程序是設(shè)計(jì)好嵌入式程序的關(guān)鍵,系統(tǒng)啟動(dòng)程序所執(zhí)行的操作依賴(lài)于正在開(kāi)發(fā)其軟件的系統(tǒng)，一般流程如下:2．詳細(xì)步驟（1）設(shè)置入口指針啟動(dòng)程序首先必須定義入口指針，而且整個(gè)應(yīng)用程序只有一個(gè)入口指針。（2）設(shè)置中斷向量ARM7要

4、求中斷向量表必須設(shè)置在從0地址開(kāi)始，連續(xù)8×4字節(jié)的空間，分別是復(fù)位、未定義指令錯(cuò)誤、軟件中斷、預(yù)取指令錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)存取錯(cuò)誤、IRQ、FIQ和一個(gè)保留的中斷向量。如果ROM定位于0地址，向量表包含一系列指令跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序，否則向量必須被動(dòng)態(tài)初始化?？梢栽趩?dòng)程序中添加一段代碼，使其在運(yùn)行時(shí)將向量表拷貝到0地址開(kāi)始的存儲(chǔ)器空間。對(duì)于各未用中斷，使其指向一個(gè)只含返回指令的啞函數(shù)，以防止錯(cuò)誤中斷引起系統(tǒng)的混亂。（2）初始化堆棧和寄存器系統(tǒng)堆棧初始化取決于用戶使用了哪些中斷，以及系統(tǒng)需要處理哪些錯(cuò)誤類(lèi)型。一般來(lái)說(shuō)管

5、理者堆棧必須設(shè)置，如果使用了IRQ中斷，則IRQ堆棧也必須設(shè)置。如果系統(tǒng)使用了DRAM或其它外設(shè)，需要設(shè)置相關(guān)的寄存器，以確定其刷新頻率，數(shù)據(jù)總線寬度等信息。（3）初始化存儲(chǔ)器系統(tǒng)有些芯片可通過(guò)寄存器編程初始化存儲(chǔ)器系統(tǒng)，而對(duì)于較復(fù)雜系統(tǒng)通常集成有MMU來(lái)管理內(nèi)存空間。⑸如有必要改變處理器模式、狀態(tài)如果系統(tǒng)應(yīng)用程序是運(yùn)行在用戶模式下，可在此處將系統(tǒng)改為用戶模式并初始化用戶堆棧指針。（7）初始化C語(yǔ)言所需的存儲(chǔ)器空間。為正確運(yùn)行應(yīng)用程序，在初始化期間應(yīng)將系統(tǒng)需要讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)和變量從ROM拷貝到RAM里；一些要求快

6、速響應(yīng)的程序，如中斷處理程序，也需要在RAM中運(yùn)行；如果使用FLASH，對(duì)FLASH的擦除和寫(xiě)入操作也一定要在RAM里運(yùn)行。ARM公司軟件開(kāi)發(fā)工具包中的鏈接器提供了分布裝載功能，可以實(shí)現(xiàn)這一目的。（8）呼叫C程序。ARM有兩種指令集:16位THUMB指令集和32位ARM指令集。使用16位的存儲(chǔ)器可以降低成本，在這種情況下，Thumb指令集的整體執(zhí)行速度比ARM32位指令集快，而且提高了代碼密度，所以一般用Thumb編譯器將C語(yǔ)言程序編譯成16位的代碼。處理器一開(kāi)始總在arm狀態(tài)，可使用BX指令轉(zhuǎn)換到thumb

7、狀態(tài)呼叫C程序。要注意的是用Ｃ語(yǔ)言編寫(xiě)嵌入式程序時(shí)，要避免使用不能被固化到ＲＯＭ中的庫(kù)函數(shù)。3．技術(shù)難點(diǎn)分析⑴.MMU的使用MMU是存儲(chǔ)器管理單元的縮寫(xiě)，是用來(lái)管理虛擬內(nèi)存系統(tǒng)的器件。MMU通常是CPU的一部分，本身有少量存儲(chǔ)空間存放從虛擬地址到物理地址的匹配表。此表稱(chēng)作TLB(轉(zhuǎn)換旁置緩沖區(qū))。所有數(shù)據(jù)請(qǐng)求都送往MMU，由MMU決定數(shù)據(jù)是在RAM內(nèi)還是在大容量存儲(chǔ)器設(shè)備內(nèi)。如果數(shù)據(jù)不在存儲(chǔ)空間內(nèi)，MMU將產(chǎn)生頁(yè)面錯(cuò)誤中斷。MMU的兩個(gè)主要功能是:1.將虛地址轉(zhuǎn)換成物理地址。2.控制存儲(chǔ)器存取允許。MMU關(guān)掉

8、時(shí)，虛地址直接輸出到物理地址總線。在實(shí)踐中，使用MMU解決了如下幾個(gè)問(wèn)題：①使用DRAM作為大容量存儲(chǔ)器時(shí)，如果DRAM的行列是非平方的，會(huì)導(dǎo)致該DRAM的物理地址不連續(xù)，這將給程序的編寫(xiě)調(diào)試造成極大不便，而適當(dāng)配置MMU可將其轉(zhuǎn)換成虛擬地址連續(xù)的空間。②ARM內(nèi)核的中斷向量表要求放在0地址，對(duì)于ROM在0地址的情況，無(wú)法調(diào)試中斷服務(wù)程序，所以在調(diào)試階段有必要將可讀寫(xiě)的存儲(chǔ)器空間映射到0地址。③系統(tǒng)