ARM7TDMI-S在嵌入式体系中的Bootloader代码计划

    ARM7TDMI-S是ARM公司计划的一款32位精简指令集处理惩罚器内核，LPC210x系列是飞利浦半导体公司生产的基于ARM7TDMI-S内核的芯片。在嵌入式体系计划中，针对嵌入式处理惩罚器和操纵体系的Bootloader代码的计划是一个难点。本文根据用LPC2106举行嵌入式体系计划的实际经历，总结出基于ARM7TDMI-S内核的嵌入式处理惩罚器芯片的Bootloader代码计划的一样平常流程；给出LPC2106芯片在基于μC/OS-II操纵体系的嵌入式应用中，BootLoader步伐的细致计划流程及此中的一些关键技能和代码。 
     
          
    小序 
     
    芯片的Bootloader代码（即启动代码）便是芯片复位掉队入操纵体系之前实行的一段代码，重要是为运行操纵体系提供根本的运行环境，如初始化CPU堆栈、初始化存储器体系等。Bootloader代码与CPU芯片的内核布局、详细芯片和利用的操纵体系等因素有关。其成果有点雷同于PC机的BIOS（Basic Input/Output System,根本输入输出体系）步伐，但是由于嵌入式体系的软硬件都要比PC机的大略，以是它的Bootloader代码要比BIOS步伐大略得多。 
     
    嵌入式体系被定义为：以应用中为心，以谋略机技能为底子，软件硬件可裁剪，实用于体系对成果、可靠性、本钱、何种、功耗有严格请求的专用谋略机体系。嵌入式体系的内核部件是嵌入式处理惩罚器。随着嵌入式体系在人们一样平常生存中的遍及运用，嵌入式处理惩罚器得到空前未有的飞速生长。基于ARM核的嵌入式处理惩罚器芯片种类繁多。由于ARM公司只计划内核的不生产详细的芯片，即便是基于同一种内核，差别厂家生产的芯片差别很大，因此不易编写出同一的Bootloader代码。ARM公司针对这一题目而采取的战略是，不提供完事的Bootloader代码（ARM公司的开辟东西ADS提供了一些成果代码），Bootloader代码不敷的部分由芯片厂商提供大概由用户本身编写。飞利浦公司没有提供LPC210x系列的Bootloader代码，以是用户只能本身编写Bootloader代码。 
     
    1 ARM7TDMI-S和LPC210x 
     
    ARM7TDMI-S是如今比较低真个ARM核—ARM核不是芯片，它与别的部件如RAM、ROM、片表里设组合在一起才构成实际的芯片。ARM7是用于对本钱和功耗都非常敏感的斲丧应用的低价位、低功耗的32位核。其重要特点如下：冯.诺依曼布局、3段流水线、0.9MIPS/MHz；非常低的功耗；嵌入式ICE-RT（In Circuit Emulation-Real Time，及时在线仿真）逻辑。 
     
    LPC2104/2105/2106基于一个支持及时仿真和跟踪的ARM7TDMI-S内核，并带有128KB的高速Flash存储器，128位宽度的存储器接口和独特的加快布局，使32位代码可以或许在最大时钟速率下运行。由于LPC2104/2105/2106具有非常小的尺寸和极低的功耗，它们非常得当于那些将小型化作为重要请求的应用，比方存储取控制和POS机。带有宽范畴的串行通讯接口、片内多达64KB的SRAM，由于具有大的缓冲区和强大的处理惩罚器本领，它们非常得当于通讯网关和协议转换器、软件调制解调器、声音辨认以及低真个图像处理惩罚。而多个32位定时器、PWM输出和32个GPIO，使它们分外实用于产业控制和医疗体系。LPC2106是LPC210x系列的一种，别的两种为LPC2104/2105。它们都基于ARM7TDMI-S内核。三种芯片唯一的区别便是SRAM的容量大小：LPC2106是64KB，而LPC2104是16KB，LPC2105是32KB。 
     
    2 Bootloader代码 
     
    2.1 Bootloader代码的作用 
     
    嵌入式体系的资源有限，应用步伐通常都是固化在ROM中运行。ROM中的步伐实行前，必要对体系硬件和软件运行环境举行初始化。这些事变是用汇编语言和C语言编写的Bootloader代码完成的。在ARM处理惩罚器的嵌入式体系中，Bootloader代码的作用重要有以下几点： 
     
    *初始化CPU种种模式的堆栈和寄存器； 
     
    *初始化体系中要利用的种种片表里设； 
     
    *初始化目标板； 
     
    *引导操纵体系。 
     
    2.2 Bootlader代码计划的一样平常流程 
     
    Bootloader代码是嵌入式体系中应用步伐的开头部分，它与应用步伐一起固化在ROM中，并起首在体系上运行。计划好Bootloader代码是计划嵌入式步伐的关键，也是体系可以或许正常事变的条件。Bootloader代码所实行的操纵重要信托于CPU内核的范例，以及正在开辟的嵌入式体系软件中必要利用CPU芯片上的哪些资源。Bootloader代码的一样平常流程（即Bootloader代码应该举行的操纵）如图1所示。 
     
    2.3 基于LPC2104和μC/OS-II是多任务的及时操纵体系。针对该款芯片和多任务及时操纵体系的Bootloader步伐的流程如图2所示。 
     
    2．3．2 关键代码阐发 
     
    ；停止向量表，给出了CPU芯片出现非常时应该转去实行的步伐地点 
     
    Vectors 
     
    LDR PC,ResetAddr 
     
    LDR PC,UndefinedAddr 
     
    LDR PC,SWI_Addr 
     
    LDR PC,SWI_Addr 
     
    LDR PC,PrefetchAddr 
     
    LDR PC,DataAbortAddr 
     
    DCD 0xb9205f80 
     
    LDR PC,[PC,#-0xff0] 
     
    LDR PC,FIQ_Addr 
     
    ResetAddr DCD Reset 
     
    UndefinedAddr DCD Undefined 
     
    SWI_Addr DCD SoftwareInterrupt 
     
    PrefetchAddr DCD PrefetchAbort 
     
    DataAbortAddr DCD DataAbort 
     
    Nouse DCD 0 
     
    IRQ_Addr DCD 0 
     
    FIQ_Addr DCD FIQ_Handler 
     
    InitStack函数，其成果是初始化CPU种种模式的堆栈 
     
    InitSatck 
     
    MOV R0,LR ；因芯片模式切换，故将步伐返回地点生存至R0，同时在初始化堆栈完成后利用R0返回 
     
    MSR CPSR_c,#0xd3 设置办理模式堆栈 
     
    LDR SP，StackSvc 
     
    MSR CPSR_c,#0xd2 设置停止模式堆栈 
     
    LDR SP，StackIrq 
     
    MSR CPSR_c,#0xd1 设置快速停止模式堆栈 
     
    LDR SP，StackFiq 
     
    MSR PSR_c,#0xd7 设置中断模式堆栈 
     
    LDR SP，StackAbt 
     
    MSR CPSR_c,#0xdb 设置未定义模式堆栈 
     
    LDR SP，StackUnd 
     
    MSR CPSR_c,#0xdf 设置体系模式堆栈 
     
    LDR SP，StackUsr 
     
    MOV PC,R0 
     
    StackUsr DCD UsrStackSpace+(USR_STACK_LEGTH-1)*4 
     
    StackRvc DCD SvcStackSpace+(SVC_STACK_LEGTH-1)*4 
     
    StackIrq DCD IrqStackSpace+(IRQ_STACK_LEGTH-1)*4 
     
    StackFiq DCD FiqStackSpace+(FIQ_STACK_LEGTH-1)*4 
     
    StackAbt DCD AbtStackSpace+(ABT_STACK_LEGTH-1)*4 
     
    StackUnd DCD UndtStackSpace+(UND_STACK_LEGTH-1)*4 
     
    体系初始化代码 
     
    Reset 
     
    BL InitStack 调用InitStack函数初始化芯片种种模式的堆栈 
     
    BL TargetResetInit ；调用TargetResetInit函数对体系举行根本初始化 
     
    B _main ；跳转到ADS提供的启动代码_main函数处，它初始化函数库并终极引导CPU进入操纵体系的main()函数 
     
     上面的步伐代码只包括了流程图中的几个主机步调。这些步调都是必不可少的，别的的步调都在TargetResetInit函数中加以实现。本例中的TargerReset Init函数如下： 
     
    void TargetResetInit(void) 
     
    {/*设置体系各部分时钟*/ 
     
    PLLCON=1； 
     
    #if((Fcclk /4)/Fpclk==1 
     
    VPBDIV=0; 
     
    #endif 
     
    #if((Fcclk/4)/Fpclk==2 
     
    VPBDIV=2; 
     
    #endif 
     
    #if((Fcclk/4)/Fpclk==4 
     
    VPBDIV=1; 
     
    #endif 
     
    #if(Fcco/Fcclk)==1 
     
    PLLCFG=((Fcclk/Fosc)-1)|(1<<5); 
     
    #endif 
     
    #if(Fcco/Fcclk)==2 
     
    PLLCFG=((Fcclk/Fosc)-1|(2<<5); 
     
    #endif 
     
    #if(Fcco/Fcclk)==4 
     
    PLLCFG=((Fcclk/Fosc)-1|(3<<5); 
     
    #endif 
     
    #if(Fcco/Fcclk)==8 
     
    PLLCFG=((Fcclk/Fosc)-1)|(4<<5); 
     
    #endif 
     
    PLLFEED=0xaa; 
     
    PLLFEED=0x55; 
     
    while(PLLSTAT &(1<<10)==0) 
     
    PLLCON=3; 
     
    PLLFEED=0xaa; 
     
    PLLFEED=0x55; 
     
    /*设置存储器加快模块*/ 
     
    MAMCR=2； 
     
    #if Fcclk<20000000 
     
    MAMTIM=1; 
     
    #else 
     
    #if Fcclk<40000000 
     
    MAMTIM=2; 
     
    #else 
     
    MAMTM=3; 
     
    #endif 
     
    #endif 
     
    /*初始化VIC，使芯片在进入μC/OS-II多任务环境前关停止*/ 
     
    VICIntEnClr=0xffffffff; 
     
    VICVectAddr=0; 
     
    VICIntSelect=0; 
     
    /*别的步调的代码与实际的软件成果相干，不具有代表性，故在此不列出*/ 
     
    } 
     
    3 结论 
     
    本文先容的Bootloader代码已经在基于Philips公司的LPC2106芯片开辟的体系上运行并测试通过。针对差别的CPU芯片编写Bootloader代码，起重要相识该CPU的内核布局、指令体系，其次是详细芯片的结会商种种片上资源，以及所采取的操纵体系。以上所列的计划流程不是一成稳固的，在详细应用中要衡量弃取。