Cirrus Logic的clps7111~Ep9312 系列ARM core的CPU内置128 字节的boot 程
序。这个boot程序为把操作系统下载到裸机提供了极大的方便。这样再焊接电路
板之前不用把操作系统预先写入Flash,而且日后升级操作系统也非常方便。
这个boot程序的功能是:
1. 设置串行口的参数为:9600, 8N1,No FlowControl。
2. 然后送出一个< 字符
3. 开始接收2K 字节程序(Bootloader)
4. 送出一个> 字符
5. 跳转去执行这2K 的程序。
烧写操作系统的过程是:
1. 连接ARM target的产性口和PC的串行口
ARM PC
RX ------------------- TX
TX ------------------- RX
GND ---------------- GND
2. 从BOOT程序引导ARM target
3. 在Windows NT4.0 的console中, 设置串行口的参数9600 8N1
C:>mode COM2: baud=9600 data=8 parity=n stop=1
4. 在console中把bootloader送到串行口。/b表示以二进制方式
C:>copy /b bootldr.bin COM1:
5. 在console中, 根据bootloader的设置来调整串行口的参数115200 8N1
C:>mode COM2: baud=115200 data=8 parity=n stop=1
6. 在console中把vxworks image送到串行口。/b表示以二进制方式
C:>copy /b vxworks COM1:
7. Power off ARM target,设置其从Flash启动。
8. reboot,进入VxWorks
这2K字节的程序就是我们说的ARM Bootloader,它的任务一般是:
1. 必要的硬件初始化
2. 从串行口接收VxWorks的二进制文件,并写入Flash
3. 在这过程中,显示一些提示信息。
像Bootloader 这样底层的程序一般认为是要用纯汇编来写的。但是用汇编写的程序
可读性肯定没有用C写的程序好。汇编程序不宜维护,没办法向其它类型的CPU
去移植。这些方面C的程序是没有问题的!_
那么Bootloader能否用纯C语言去写呢?不可能。因为有些操作特殊寄存器的指
令也是特殊指令,用C是实现不了的。有些功能用C也是不能实现的。用C不能
作的有:
1. 操作CP15寄存器的指令
2. 中断使能
3. 堆栈地址的设定
所以,只要知道这几条汇编指令可以了,不必学习所有的汇编指令。是不是上手很
快呀。下面来看看我们在Bootloader中所用到的汇编部分:
asm ("_my_start:
mov r14, #0x70
mcr p15, 0, r14, c1, c0, 0 /* MMU disabled, 32 Bit mode, Little endian */
mrs r14, cpsr
bic r14, r14, #0x1f /* Mask */
orr r14, r14, #0xc0 + 0x13 /* Diasble IRQ and FIQ, SVC32 Mode */
msr cpsr, r14
ldr r13, =0xc0020000 /* Setup Stack */
");
简单吧,比看几十K的汇编程序感觉好得多吧。
也许你会问:硬件的初始化怎么办?那是要操作寄存器的。
我说:看看这段C的代码:
*((DWORD*)(dwHardwareBase + HW1_SYSCON1)) = SYSCON1_VALUE;
明白了吧,ARM中把寄存器映射在内存中了,就跟读写内存没有区别。
现在编写程序的问题已经全部解决了,但是否就没有问题了呢?不是。你的程序应
该写成什么样呢?怎么编译生成二进制文件呢?
让我们先写一个程序试一下吧:
#define DWORD unsigned int
int main(void)
{
register DWORD dwHardwareBase;
asm ("_my_start:
mov r14, #0x70
mcr p15, 0, r14, c1, c0, 0 /* MMU disabled, 32 Bit mode, Little endian */
mrs r14, cpsr
bic r14, r14, #0x1f /* Mask */
orr r14, r14, #0xc0 + 0x13 /* Diasble IRQ and FIQ, SVC32 Mode */
msr cpsr, r14
ldr r13, =0xc0020000 /* Setup Stack */
");
dwHardwareBase = (DWORD)0x80000000;
return 0;
}
编译一下:
C:>ccarm -c -O2 -mcpu=arm710 -mlittle-endian -nostdlib -fvolatile -nostdinc –static
sam1.c
C:>ldarm -o sam1.out -Ttext 10000000 sam1.o
ldarm: warning: cannot find entry symbol _start; defaulting to 10000000
sam1.o(.text+0xc):fake: undefined reference to `__gccmain'
sam1.o(.text+0xc):fake: relocation truncated to fit: ARM_26 __gccmain
我们发现应该把main定义成_start
#define DWORD unsigned int
void start(void) //gcc需要把它定义成_start,vxworks的egcs要把它定义成start。
{
register DWORD dwHardwareBase;
asm ("_my_start:
mov r14, #0x70
mcr p15, 0, r14, c1, c0, 0 /* MMU disabled, 32 Bit mode, Little endian */
mrs r14, cpsr
bic r14, r14, #0x1f /* Mask */
orr r14, r14, #0xc0 + 0x13 /* Diasble IRQ and FIQ, SVC32 Mode */
msr cpsr, r14
ldr r13, =0xc0020000 /* Setup Stack */
");
dwHardwareBase = (DWORD)0x80000000;
}
编译一下:
C:>ccarm -c -O2 -mcpu=arm710 -mlittle-endian -nostdlib -fvolatile -nostdinc –static
sam1.c
C:>ldarm -o sam1.out -Ttext 10000000 sam1.o
C:>objdumparm -d sam1.out > sam1.asm
现在来看看汇编的源代码:
sam1.out: file format coff-arm-little
Disassembly of section .text:
10000000 <_start>:
10000000: e1a0c00d mov ip, sp
10000004: e92dd800 stmdb sp!, {fp, ip, lr, pc}
10000008: e24cb004 sub fp, ip, #4
1000000c <_my_start>:
1000000c: e3a0e070 mov lr, #70
10000010: ee01ef10 mcr 15, 0, lr, cr1, cr0, {0}
10000014: e10fe000 mrs lr, cpsr
10000018: e3cee01f bic lr, lr, #1f
1000001c: e38ee0d3 orr lr, lr, #d3
10000020: e129f00e msr cpsr, lr
10000024: e59fd000 ldr sp, 1000002c <$$lit__1>
10000028: e91ba800 ldmdb fp, {fp, sp, pc}
1000002c <$$lit__1>:
1000002c: c0020000 andgt r0, r2, r0
10000030 <__CTOR_LIST__>:
10000030: ffffffff swinv 0x00ffffff
10000034: 00000000 andeq r0, r0, r0
10000038 <__DTOR_LIST__>:
10000038: ffffffff swinv 0x00ffffff
1000003c: 00000000 andeq r0, r0, r0
哈哈!在<_start>和<_my_start>之间的代码在干什么?是在保存现场吧,还用到了
堆栈。而这时堆栈还没初始化,向堆栈里写东西那不乱套了!应该屏蔽这段代码。
那就在<_start>之前放一个跳转指令跳到<_my_start>吧。
#define DWORD unsigned int
asm ("
.text
.global _start
_start:
bl _my_start /* Omit the entry code for function c_start() */
");
void c_start(void)
{
register DWORD dwHardwareBase;
asm ("_my_start:
mov r14, #0x70
mcr p15, 0, r14, c1, c0, 0 /* MMU disabled, 32 Bit mode, Little endian */
mrs r14, cpsr
bic r14, r14, #0x1f /* Mask */
orr r14, r14, #0xc0 + 0x13 /* Diasble IRQ and FIQ, SVC32 Mode */
msr cpsr, r14
ldr r13, =0xc0020000 /* Setup Stack */
");
dwHardwareBase = (DWORD)0x80000000;
}
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