一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/div>
1. 掌握ARM啟動(dòng)的基本知識和流程
二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1. 認(rèn)真學(xué)習(xí)ARM啟動(dòng)的流程，單步執(zhí)行程序，查看各寄存器的變化。
三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備
EL-ARM-830教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱，PentiumII以上的PC機(jī)。
PC操作系統(tǒng)WIN98或WIN2000或WINXP，ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境。
四、實(shí)驗(yàn)步驟
本實(shí)驗(yàn)僅使用實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的CPU板。在進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)時(shí)，LCD電源開關(guān)、音頻的左右聲道開關(guān)、AD通道選擇開關(guān)、觸摸屏中斷選擇開關(guān)等均應(yīng)處在關(guān)閉狀態(tài)。
ARM的啟動(dòng)。該實(shí)驗(yàn)不是演示實(shí)驗(yàn)，是學(xué)習(xí)啟動(dòng)流程的實(shí)驗(yàn)
基于ARM芯片的應(yīng)用系統(tǒng)，多數(shù)為復(fù)雜的片上系統(tǒng)，該復(fù)雜系統(tǒng)里，多數(shù)硬件模塊都是可配置的，需要由軟件來預(yù)先設(shè)置其需要的工作狀態(tài)，因此在用戶的應(yīng)用程序之前，需要由專門的一段代碼來完成對系統(tǒng)基本的初始化工作。由于此類代碼直接面對處理器內(nèi)核和硬件控制器進(jìn)行編程，故一般均用匯編語言實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的基本初始化內(nèi)容一般包括：
1. 分配中斷向量表
2. 初始化存儲器系統(tǒng)
3. 初始化各工作模式的堆棧
4. 初始化有特殊要求的硬件模塊
5. 初始化用戶程序的執(zhí)行環(huán)境
6. 切換處理器的工作模式
7. 呼叫主應(yīng)用程序
ARM要求中斷向量表必須放置在從0x00000000地址開始，連續(xù)32個(gè)字節(jié)的空間內(nèi)。每當(dāng)一個(gè)中斷發(fā)生后，ARM處理器便強(qiáng)制把PC指針指向?qū)?yīng)中斷類型的向量表中的地址。因?yàn)槊總�(gè)中斷只占據(jù)向量表中4個(gè)字節(jié)的存儲空間，只能放置一條ARM指令，所以，通常放一條跳轉(zhuǎn)指令讓程序跳轉(zhuǎn)到存儲器的其他地方，再執(zhí)行中斷處理。
1.分配中斷向量表
中斷向量表的程序通常如下表示：
AREA Init ,CODE, READONLY
ENTRY
B ResetHandler
B UndefHandler
B SWIHandler
B PreAbortHandler
B DataAbortHandler
B．
B IRQHandler
B FIQHandler
其中關(guān)鍵字ENTRY是指定編譯器保留這段代碼，鏈接的時(shí)候要確保這段代碼被鏈接在整個(gè)程序的入口地址，該地址也就是RO的連接地址。當(dāng)ARM啟動(dòng)時(shí)，PC指針會自動(dòng)尋找該關(guān)鍵字從該關(guān)鍵字處執(zhí)行，該關(guān)鍵字的地址應(yīng)滿足4字節(jié)對齊的地址。
當(dāng)中斷控制器使能外設(shè)模塊為向量中斷時(shí)，如定時(shí)器向量中斷，ADC向量中斷，外部中斷向量中斷等等，外設(shè)中斷向量表同理需要相應(yīng)的跳轉(zhuǎn)指令，以發(fā)生相應(yīng)中斷時(shí)從對應(yīng)的中斷向量表跳到存儲器的某個(gè)地方，一般可選擇讓其跳到SDRAM的高端地址，然后，再跳入中斷服務(wù)程序的地址，往下執(zhí)行。
2. 初始化存儲器系統(tǒng)
存儲器類型,存儲的容量以及時(shí)序配置、總線寬度等等。通常Flash和SRAM同屬于靜態(tài)存儲器類型，可以合用同一個(gè)存儲器端口；而DRAM因?yàn)橛袆?dòng)態(tài)刷新和地址線復(fù)用等特性，通常配有專用的存儲器端口。除存儲器外，網(wǎng)絡(luò)芯片的存儲器相關(guān)配置，外接大容量的存儲卡的配置均在此處實(shí)現(xiàn)。
存儲器端口的接口時(shí)序優(yōu)化是非常重要的，這會影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能。因?yàn)橐话阆到y(tǒng)運(yùn)行的速度瓶頸都存在于存儲器訪問，所以存儲器訪問時(shí)序應(yīng)盡可能的快；而同時(shí)又要考慮到由此帶來的穩(wěn)定性問題。
3. 初始化堆棧
因?yàn)?font face="Times New Roman">ARM有7種執(zhí)行狀態(tài)，每一種狀態(tài)的堆棧指針寄存器（SP）都是獨(dú)立的。所以，對程序中需要用到的每一種模式都要給SP定義一個(gè)堆棧地址。方法是改變狀態(tài)寄存器內(nèi)的狀態(tài)位，使處理器切換到不同的狀態(tài)，然后給SP賦值。注意：不要切換到User模式進(jìn)行User模式的堆棧設(shè)置，因?yàn)檫M(jìn)入User模式后就不能再操作CPSR回到別的模式了，可能會對接下去的程序執(zhí)行造成影響。
這是一段堆棧初始化的代碼示例：
;// 預(yù)定義處理器模式常量
USERMODE EQU 0x10
FIQMODE EQU 0x11
IRQMODE EQU 0x12
SVCMODE EQU 0x13
ABORTMODE EQU 0x17
UNDEFMODE EQU 0x1b
SYSMODE EQU 0x1f
NOINT EQU 0xc0 // 屏蔽中斷位
InitStacks
mrs r0,cpsr
bic r0,r0,#MODEMASK
orr r1,r0,#UNDEFMODE|NOINT
msr cpsr_cxsf,r1 ;//未定義模式堆棧
ldr sp,=UndefStack
orr r1,r0,#ABORTMODE|NOINT
msr cpsr_cxsf,r1 ;//終止模式堆棧
ldr sp,=AbortStack
orr r1,r0,#IRQMODE|NOINT
msr cpsr_cxsf,r1 ;//中斷模式堆棧
ldr sp,=IRQStack
orr r1,r0,#FIQMODE|NOINT
msr cpsr_cxsf,r1 ;//快中斷模式堆棧
ldr sp,=FIQStack
bic r0,r0,#MODEMASK|NOINT
orr r1,r0,#SVCMODE
msr cpsr_cxsf,r1 ;//服務(wù)模式堆棧
ldr sp,=SVCStack
mov pc,lr
LTORG
4. 初始化有特殊要求的硬件模塊
比如，時(shí)鐘模塊，看門狗模塊等。
5. 初始化應(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境
映像一開始總是存儲在ROM／Flash里面的，其RO部分即可以在ROM／Flash里面執(zhí)行，也可以轉(zhuǎn)移到速度更快的RAM中執(zhí)行；而RW和ZI這兩部分是必須轉(zhuǎn)移到可寫的RAM里去。所謂應(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境的初始化，就是完成必要的從ROM到RAM的數(shù)據(jù)傳輸和內(nèi)容清零。
下面是在ADS下，一種常用存儲器模型的直接實(shí)現(xiàn)：
LDR r0,=|Image$$RO$$Limit| 得到RW數(shù)據(jù)源的起始地址
LDR r1,=|Image$$RW$$Base| RW區(qū)在RAM里的執(zhí)行區(qū)起始地址
LDR r3,=|Image$$ZI$$Base| ZI區(qū)在RAM里面的起始地址
CMP r0,r1 比較它們是否相等
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
程序?qū)崿F(xiàn)了RW數(shù)據(jù)的拷貝和ZI區(qū)域的清零功能。其中引用到的4個(gè)符號是由鏈接器輸出的。
|Image$$RO$$Limit|：表示RO區(qū)末地址后面的地址，即RW數(shù)據(jù)源的起始地址
|Image$$RW$$Base|：RW區(qū)在RAM里的執(zhí)行區(qū)起始地址，也就是編譯器選項(xiàng)RW_Base指定的地址
|Image$$ZI$$Base|：ZI區(qū)在RAM里面的起始地址
|Image$$ZI$$Limit|：ZI區(qū)在RAM里面的結(jié)束地址后面的一個(gè)地址
程序先把ROM中|Image$$RO$$Limt|的地址開始的RW初始數(shù)據(jù)拷貝到RAM里面|Image$$RW$$Base|開始的地址，當(dāng)RAM這邊的目標(biāo)地址到達(dá)|Image$$ZI$$Base|后就表示RW區(qū)的結(jié)束和ZI區(qū)的開始，接下去就對這片ZI區(qū)進(jìn)行清零操作，直到遇到結(jié)束地址|Image$$ZI$$Limit|
詳細(xì)請參閱ADS1.2的PDF文件夾內(nèi)ADS_LINKERGUIDE_A.PDF文檔。
6. 改變處理器模式
因?yàn)樵诔跏蓟^程中，許多操作需要在特權(quán)模式下才能進(jìn)行（比如對CPSR的修改），所以要特別注意不能過早的進(jìn)入用戶模式。
內(nèi)核級的中斷使能也可以考慮在這一步進(jìn)行。如果系統(tǒng)中另外存在一個(gè)專門的中斷控制器，比如三星的S3C2410，這么做總是安全的。
7. 呼叫主應(yīng)用程序
當(dāng)所有的系統(tǒng)初始化工作完成之后，就需要把程序流程轉(zhuǎn)入主應(yīng)用程序。最簡單的一種情況是：
IMPORT Main
B Main
直接從啟動(dòng)代碼跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序的主函數(shù)入口，當(dāng)然主函數(shù)名字可以由用戶隨便定義。
在ARM ADS環(huán)境中，還另外提供了一套系統(tǒng)級的呼叫機(jī)制。
IMPORT __main
B __main
__main()是編譯系統(tǒng)提供的一個(gè)函數(shù)，負(fù)責(zé)完成庫函數(shù)的初始化和初始化應(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境，最后自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到main()函數(shù)。但這要進(jìn)一步設(shè)置一些參數(shù)，使用起來較復(fù)雜，隨著對ARM的進(jìn)一步的應(yīng)用，可以以后使用該種方式。
可以單步執(zhí)行工程文件, 認(rèn)真學(xué)習(xí)代碼的注釋,觀察各存儲器的變化。建議用實(shí)驗(yàn)程序\HARDWARE\ADS\實(shí)驗(yàn)四\boot.mcp在ADS的開發(fā)環(huán)境的AXD Debugger中運(yùn)行,運(yùn)行之前，首先配置options\configure target\ARMUL，選ARMUL是使用軟件仿真。
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