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1、本文格式为Word版，下载可任意编辑基于OK6410的嵌入式开发教程(上) 图1 在这里，我们先来解释一下奇怪（Exception）的概念，奇怪指因 为内部或者外部的一些事情，使处理器不得不停下正在处理的事情，转而去处理这些发生的事情。 我们说ARM处理器共有7种工作模式，其中有5种奇怪模式， 而在这些奇怪模式下又有7种奇怪，它们分别是Reset（复位），Undefined instructions（未定义指令），SWI（软中断），Prefetch Abort（指令预取失败），Data Abort（数据预取失败），IRQ（外部中断），FIQ（快速中断）。 我们再来解释一下什么叫奇怪向量，当有奇
2、怪发生时，ARM处理 器会自动跳转到对理应奇怪的一个固定的地址来执行奇怪处理程序，而这个固定地址就是奇怪向量。这个就对应图1后面的address两列，第一列是我们通常处境下使用的地址，后面是高位地址，我们可以通过cp15配置，使cpu选择高位地址还是低位地址，通常我们选用低 11 位的。 有了前面这些概念，我们现在再来看奇怪向量表就分外简朴了： 图2 值得留神的是，我们在编写编译器脚本时里面有一句.=ALIGN(4),这就说明我们接下来的代码是4字节对齐的，所以我们可以看到每一行代码跳4个字节，另外由于中间切实了一片面，所以我们用一个无用的函数名not_used补全，这样就便当了大量。这样就终
3、止了，不懂的可以自己在看一遍或查资料。 12 2.2 设置svc模式 我们前面说过普遍的应用程序是在usr下运行的，而内核和 bootloader是在svc模式下运行，所以要运行bootloader，我们务必先将处理器设置为svc模式。我们之前也提过模式的设置是在CPSR的0-4位，这样我们就能找到设置的方向。 参照2.1里的图1和图3，我们可以领会的看到svc模式是将CPSR0-4位设置为10011。另外还有一点也要说明，我们制作的是相对简朴的bootloader，所以irq和fiq最好也设置为不成用，之前在讲CPSR时，也同样提到I位和F位的作用，在这里我们就可以设置了，我们的目的是将第6
4、，7位设为1，第0-4位设为10011，而其他位不变。 编程如下： 2.3 关闭看门狗 首先我们先来介绍一下关门狗是什么，起到什么作用。Watchdog mrs r0, cpsr bic r0, r0, 0x1f orr r0, r0, 0b11010011 msr r0, cpsr mov pc, lr 也就是我们所称的看门狗，一般是一个硬件模块，在长期无人值守的地方，电子器件可能会展现死机的处境，这是无人干预，就需要系统 13 自己带有一个自动重启的机制，它在硬件上实现了计时功能，启动计时后，需要用户（软件）来在其计时终止前重新开头计时，俗称“喂狗”，否那么watchdog就会认为死机了，
5、就会重启系统。说白了，它的作用就是在死机时使系统自动重启。 好多人看到这里，可能会想这看门狗犹如很有用，那我们为什么 要关闭它？这个结论是我们之前分析U-BOOT时得到的，我们认为bootloader很简朴，一般不会死机，而不关闭它反而在程序运行时要不断喂狗，这样很消耗资源，所以我们就把它直接关闭了。 这里我先给一张看门狗的原理图： 图1 这里的话，我就不对这个原理图多加赘述了。我们直接看如何关闭看门狗吧。 14 我们在这里就得看看门狗的操纵寄放器（WTCON）了，我们要关注一下第0，2位，分别是操纵了看门狗超时后重启和中断的功能，我们都将其设置为0就行。 编程如下： 15 #define W
6、TCON 0x7e004000 ldr r0, =WTCON mov r1, 0x0 str r1, r0 mov pc. Lr U-BOOT编写 （基于OK6410） Written by water 1 1.U-BOOT工作原理及设计蓝图 在全体章节开头务必首先介绍一下U-BOOT，所谓U-BOOT就是 bootloader的一种，可用于多种cpu（x86，ARM等），在不同系统像Linux，Vxworks，QNX等上运行调试。它能起到在上电后能对硬件，存储器，内核等完成初始化，并且引导内核和文件系统正常工作的作用。U-BOOT并不是单纯的裸机程序，在学完此课程后，可以完成大片面裸机程序的
7、调试，移植与开发。结果得说明，我所用的开发板是OK6410，而我所做的学习笔记完全是建立在国嵌视频上的，我会在这个笔记中对视频的内容举行总结，依次会有所调整。 1.1 U-BOOT工作原理 要讲解这个首先需要让大家看一张图（注：这张图是2440的机理图，放在这里是为了能便当讲解和理解）： 这张图共分为两片面，左边片面是用于nor flash启动，而右边这 2 片面就是用于nand flash启动了，这个也是我们讲的重点。首先需要明确一点，上电后第一条程序，断定是从0地址（0x00000000）开头执行的。左图显示0地址是在SROM中，这个我们不去管它，而右图显示第一条指令是从SRAM中执行的，
8、而这个存储器只有4K，在这里我们就需要先明确一下“垫脚石（Stepping Stone）”这个概念了。 在2440选择从nand flash启动刚上电时，系统会自动将nand flash中bootloader的前4K，放入到我们前面所述的0地址，也就是Boot internal SRAM中，此时系统会执行bootloader的前4K，同时系统还会将整个bootloader复制到我们的内存，前4k执行完后，就跳转至内存持续执行剩余的bootloader，而我们这里4K大小的SRAM就是垫脚石（stepping stone）。为什么需要它，这点很简朴，两图比较，我们就能察觉我们的nand flas
9、h没参与我们的统一编址，所以只能借stepping stone作为我们的桥梁。 介绍完2440，我们来看看6410。先给大家几张图： 图1 3 图2 图3 我们先看图2，从图2我们可以看出6410可以从哪些片面启动， 而那些片面又被存放在哪儿，我们可以留神到nand flash是被存放在IROM中的。接下来我们看图2，我们可以看到0地址处放的是一个最大可达成128M的存储器，描述和备注我就不赘述了，可以看出他 4 是个镜像存储器，接下来就是IROM和stepping stone，下面的存储器我们暂时不研究，不说了。 看完两张图，可能最有疑问的是结果一张图，我们说过上电执行 的第一条程序理应在0
10、地址处，为什么那里不像2440一样放的是stepping stone，而是一个镜像存储器呢。其实聪明一些的话，理应已经留神到了，既然是镜像存储器，那当上电后，我们的IROM和stepping stone（两个最大都能达成64M），会被镜像入0地址处的存储器（最大可达128M）中，然后剩下的就和2440一样了。 在这里可能大家还会有疑问，2440是直接从stepping stone中直接 启动，6410前面突然多了个IROM，好象有些不适应。我们来看图1。 图1是6410bootloader的工作原理图，我们可以看到IROM里存 放的是BL0，这个BL0他会首先完成对硬件的初始化，同时会将BL1
11、也就是BL的前8k（6410的steeping stone为8K）放入垫脚石中，然后就和2440一样，将BL放入内存持续执行。 至此，bootloader的工作原理讲解完毕。 现在务必要分析bootloader启动流程以完成我们自己的bootloader的架构设计。我们采用分析U-BOOT的方法，来建立属于我们自己的bootloader。由于分析的过程冗长耗时，在这里我就不分析了，但我会给出一张分析出的结果图： 5 2.U-BOOT编写 2.1 一些需要知道的学识概述 首先大家务必先要了解的是ARM处理器的七种工作模式： 图1 图2 6 两张图说明ARM处理器一共有7种工作模式，在这里我列一张
12、表格来表达其名称及作用： 用户模式 系统模式 管理模式 usr 用于普遍状态下正常执行程序 sys 运行具有特权的操作系统任务 svc 对操作系统的养护模式 数据访问中断abt 当数据或指令预取终止时进入该模式，可用于模式 虚拟存储或存储养护 未定义指令终und 当未定义的指令执行时进入该模式，可用于支止模式 持硬件 外部中断模式 irq 用于通用的中断处理 快速中断模式 fiq 用于高速数据传输或信道处理 有几点需要说明普遍的应用程序是在usr下运行，而我们的内核和bootloader是在svc下运行。 至此，7种工作模式交代完毕，而图1中0bxxxxx，这种东西是用于CPSR，即程序状态寄
13、放器使用的。这也是我们接下来要说的，我们的处理器一共有37个寄放器，如图2，其中有31个通用寄放器和6个程序状态寄放器，r0-r7为不分组寄放器，r8-r14为分组寄放器，结果还有个r15，也就是我们所熟知的程序计数器（pc）。其实这当中还有些特殊的寄放器，譬如r13（堆栈指针sp），r14（链接寄放器）。这个我们以后会说的。这片面内容相对简朴，我也不想细说，如有疑问，请自己查资料。 接下来我们来谈谈CPSR（程序状态寄放器）和SPSR（程序状态 7 保存寄放器），我这里先给出一张表： 图3 然后我们再来谈谈CPSR和SPSR的作用和工作原理，看完图2，再查完一些资料，理应会对这个有确定的了解
14、，先研究图2，图2显示我们所说的7种工作模式下都有CPSR，而SPSR只有5种工作模式下存在，这5种工作模式被我们称为奇怪模式，除usr以外的其他工作模式被称为特权模式，那我们就要问，为什么要这样设计？或者说，这样的设计能反映CPSR和SPSR怎样的工作原理？ 这个问题很好回复，首先当我们在usr下运行时，我们的程序会 在CPSR下存有备份，现在可以把它理解成备份，这个时候展现中断，我们这个时候就切入了奇怪模式，我们会先将状态从CPSR转移至SPSR，等处理器处理完了此次中断，然后在将SPSR的数据返还至CPSR，使状态回复至之前的状态。 解释完了这些，我们现在来看看图3，它反映的是SPSR和CPSR 的寄放器数据格式。这里我们我们不需要全部记录来，但有5位需要留神，分别是N，Z，I，F，M。我这里只做简朴表达，详情请查阅ARM
