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標題: ARM的存儲器映射與存儲器重映射 [打印本頁]

作者: 51黑黑黑 時間: 2016-2-13 00:11
標題: ARM的存儲器映射與存儲器重映射

存儲器映射是指把芯片中或芯片外的FLASH，RAM，外設，BOOTBLOCK等進行統一編址。即用地址來表示對象。這個地址絕大多數是由廠家規定好的，用戶只能用而不能改。用戶只能在掛外部RAM或FLASH的情況下可進行自定義。

ARM7TDMI的存儲器映射可以有0X00000000~0XFFFFFFFF的空間，即4G的映射空間，但所有器件加起來肯定是填不滿的。

一般來說，0X00000000依次開始存放FLASH——0X00000000，SRAM——0X40000000，BOOTBLOCK，外部存儲器0X80000000，VPB（低速外設地址，如GPIO，UART）——0XE0000000，AHB（高速外設：向量中斷控制器，外部存儲器控制器）——從0XFFFFFFFF回頭。他們都是從固定位置開始編址的，而占用空間又不大，如AHB只占2MB，所以從中間有很大部分是空白區域，用戶若使用這些空白區域，或者定義野指針，就可能出現取指令中止或者取數據中止。

由于系統在上電復位時要從0X00000000開始運行，而第一要運行的就是廠家固化在片子里的BOOTBLOCK，這是判斷運行哪個存儲器上的程序，檢查用戶代碼是否有效，判斷芯片是否加密，芯片是否IAP（在應用編程），芯片是否ISP（在系統編程），所以這個BOOTBLOCK要首先執行。而芯片中的BOOTBLOCK不能放在FLASH的頭部，因為那要存放用戶的異常向量表的，以便在運行、中斷時跳到這來找入口，所以BOOTBLOCK只能放在FLSAH尾部才能好找到，呵呵。而ARM7的各芯片的FLASH大小又不一致，廠家為了BOOTBLOCK在芯片中的位置固定，就在編址的2G靠前編址的位置虛擬劃分一個區域作為BOOTBLOCK區域，這就是重映射，這樣訪問<2G即<0X80000000的位置時，就可以訪問到在FLASH尾部的BOOTBLOCK區了。

BOOTBLOCK運行完就是要運行用戶自己寫的啟動代碼了，而啟動代碼中最重要的就是異常向量表，這個表是放在FLASH的頭部首先執行的，而異常向量表中要處理多方面的事情，包括復位、未定義指令、軟中斷、預取指中止、數據中止、IRQ（中斷),FIQ(快速中斷），而這個異常向量表是總表，還包括許多分散的異常向量表，比如在外部存儲器，BOOTBLOCK，SRAM中固化的，不可能都由用戶直接定義，所以還是需要重映射把那些異常向量表的地址映到總表中。

為存儲器分配地址的過程稱為存儲器映射，那么什么叫存儲器重映射呢？為了增加系統的靈活性，系統中有部分地址可以同時出現在不同的地址上，這就叫做存儲器重映射。重映射主要包括引導塊“BootBlock”重映射和異常向量表的重映射。

1.引導塊“Boot Block”及其重映射

BootBlock是芯片設計廠商在LPC2000系列ARM內部固化的一段代碼，用戶無法對其進行修改或者刪除。這段代碼在復位時被首先運行，主要用來判斷運行哪個存儲器上面的程序，檢查用戶代碼是否有效，判斷芯片是否被加密，系統的在應用編程（IAP）以及在系統編程功能（ISP）等。

BootBlock存在于內部Flash，LPC2200系列大小為8kb，它占用了用戶的Flash空間，但也有其他的LPC系列不占用FLash空間的，而部分沒有內部Flash空間的ARM處理器仍然存在BootBlock。

重映射的原因：

BootBlock中有些程序可被用戶調用，如擦寫片內Flash的IAP代碼。為了增加用戶代碼的可移植性，所以最好把BootBlock的代碼固定的某個地址上。但由于各芯片的片內Flash大小不盡相同，如果把BootBlock的地址安排在內部Flash結束的位置上，那就無法固定Boot Block的地址。

為了解決上面的問題，于是芯片廠家將BootBlock的地址重映射到片內存儲器空間的最高端，即接近2Gb的地方，這樣無論片內存儲器的大小如何，都不會影響BootBlock的地址。因此當BootBlock中包含可被用戶調用的IAP操作的代碼時，不用修改IAP的操作地址就可以在不同的LPC系列的ARM上運行了。

2.異常向量表及其重映射

ARM內核在發生異常后，會使程序跳轉到位于0x0000~0x001C的異常向量表處，再經過向量跳轉到異常服務程序。但ARM單條指令的尋址范圍有限，無法用一條指令實現4G范圍的跳轉，所以應在其后面的0x0020~0x003F地址上放置跳轉目標，這樣就可以實現4G范圍內的任意跳轉，因此一個異常向量表實際上占用了16個字的存儲單元。以下為一張中斷向量表：
               LDR PC, ResetAddr
               LDR PC, UndefinedAddr
               LDR PC, SWI_Addr
               LDR PC, PrefetchAddr
               LDR PC, DataAbortAddr
               DCD 0xb9205f80
               LDR PC, [PC, #-0xff0]
               LDR PC, FIQ_Addr

            ResetAddr    DCD ResetInit
               UndefinedAddr  DCD Undefined
               SWI_Addr    DCD SoftwareInterrupt
               PrefetchAddr DCD PrefetchAbort
               DataAbortAdd DCD DataAbort
               Nouse    DCD 0
               IRQ_Addr    DCD 0
               FIQ_Addr    DCD FIQ_Handler

重映射的原因：

由于ARM處理器的存儲器結構比較復雜，可能同時存在片內存儲器和片外存儲器等，他們在存儲器映射上的起始地址都不一樣，因此ARM內核要訪問的中斷向量表可能不在0x0000~0x003F地址上，因此采用了存儲器重映射來實現將存在與不同地方的中斷向量表都映射到0x0000~0x003F地址上。

注意：Boot Block 也存在中斷向量表，而且復位后這段代碼首先映射到0x0000~0x003F地址上，也就是說復位后首先運行的是Boot Block程序。各個存儲區域的中斷向量表也不盡相同。

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