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1、我主要遇到了这样一个问题，启动代码和Bootloader的区别以及它们在ARM上运行操作系统和不运行操作系统（只有用户程序）的关系。启动代码是Bootloader，但不能说Bootloader是启动代码。当然这也不是绝对的，只在某些情况下可以这么说。启动代码是指CPU复位后到main函数之前需要执行的汇编代码。需要这段代码是为了给C语言程序准备好堆栈空间，中断入口和外部数据等。而且这段汇编代码可以直接对硬件进行操作，效率很高。Bootloader就是在操作系统内核运行之前的一小段程序，通过这段小程序，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为调用
2、操作系统内核、运行用户应用程序准备好正确的环境。嵌入式系统建立一个通用、标准的Bootloader是非常困难的。Bootloader也依赖于具体的嵌入式板级设备的配置，这也就是说，对于两块不同的嵌入式主板而言，即使它们是基于同一CPU而构建，要想让运行在一块板子上的Bootloader程序也能运行在另一块板子上，通常都需要修改Bootloader的源程序。启动代码内容流程：1.启动代码的第一步是设置中断和异常向量。2.完成系统启动所必须的最小配置，某些处理器芯片包含一个或几个全局寄存器，这些寄存器必须在系统启动的最初进行配置。3.设置看门狗，用户设计的部分外围电路如果必须在系统启动时初始化，就
3、可以放在这一步。4.配置系统所使用的存储器，包括Flash，SRAM和DRAM等，并为他们分配地址空间。如果系统使用了DRAM或其它外设，就需要设置相关的寄存器，以确定其刷新频率，数据总线宽度等信息，初始化存储器系统。有些芯片可通过寄存器编程初始化存储器系统，而对于较复杂系统通常集成有MMU来管理内存空间。5.为处理器的每个工作模式设置栈指针，ARM处理器有多种工作模式，每种工作模式都需要设置单独的栈空间。6.变量初始化，这里的变量指的是在软件中定义的已经赋好初值的全局变量，启动过程中需要将这部分变量从只读区域，也就是Flash拷贝到读写区域中，因为这部分变量的值在软件运行时有可能重新赋值。还
4、有一种变量不需要处理，就是已经赋好初值的静态全局变量，这部分变量在软件运行过程中不会改变，因此可以直接固化在只读的Flash或EEPROM中。7.数据区准备，对于软件中所有未赋初值的全局变量，启动过程中需要将这部分变量所在区域全部清零。8.最后一步是调用高级语言入口函数，比如main函数等。摘要：本文总结了基于S3C44B0X芯片的Bootloader代码设计的一般流程，具体说明了Bootloader完成的主要任务，实现方法和地址重映射的概念；给出了S3C44B0X在基于uCLinux操作系统的嵌入式应用中，Bootloader的引导过程及关键技术和代码，有着很好的借鉴价值。关键词： 嵌入式系
5、统Bootloader代码地址重映射S3C44B0XuCLinux 1 引言近年来，ARM在嵌入式设备中的应用越来越广泛。S3C44B0X就是Samsung公司生产的基于ARM7架构的微处理器。uCLinux是专门为无MMU处理器设计的嵌入式操作系统，支持ARM、Motorola等处理器。采用ARM+uCLinux作为嵌入式开发平台，吸取了两者优点，是一种比较流行的开发方式。在ARM程序设计中，启动代码是至关重要的，它不仅初始化硬件系统本身，而且最终引导进入操作系统，所以启动代码的设计直接影响整个开发的正常进行。本文结合S3C44B0X的特点详细给出了Bootloader设计和启动过程。2 B
6、ootLoader代码 Bootloader代码是芯片复位后进入操作系统之前执行的一段代码，主要是为操作系统提供基本的运行环境，由它最终将操作系统启动起来并将控制权交给操作系统内核。Bootloader代码由汇编代码和C代码两部分组成。由于资源有限，Bootloader、uCLinux内核映象、文件系统(Ramdisk压缩映象)通常都是固化在Flash中的。在S3C44B0X架构的嵌入式系统中，为了保证上电或复位时正常运行，Bootloader必须存放在Flash(0x0-0x400000,4M)中的0x0处，则在硬件设计中把Flash接在CPU的nGCS0处1。上电后Bootloader首先
7、完成存储器、堆栈、寄存器、全局变量和基本硬件模块的初始化，这由汇编代码完成，然后将操作系统内核与文件系统调入SDRAM(0x0c000000-0x0c800000,8M)中,并将PC指针指向操作系统内核的入口处,为操作系统的运行作好准备，这由C代码完成。3 BootLoader代码设计流程 ARM芯片多数为复杂的片上系统(SOC)，系统里许多硬件模块都可由软件来设置。系统的初始化直接联系到处理器内核和硬件控制器，进行编程一般用汇编语言。根据具体的目标系统，Bootloader的设计流程包括：设置异常向量表 初始化存储器系统 堆栈初始化 C例程全局变量初始化 呼叫主程序3.1 设置异常中断向量表
8、ARM处理器的中断向量表从地址0x0处开始存放，连续有84字节的空间。在ARM存储空间里每个字32位，占4个字节。可以通过图1来描述中断向量表的地址分配。每当有中断或者异常发生时，ARM处理器便强制把PC指针指向向量表中对应中断类型的地址值。为了加快中断响应，我们在Flash的0x0地址存放能跳转到0x0c000008地址处中断向量的跳转指令，即在RAM中建立一个二级中断向量表，起始地址为0x0c000008，除复位外，其它异常入口地址由Flash跳转得到，如表1所示： 图 1 中断向量表 表 1 异常向量表跳转关系3.2 初始化存储器系统存储器系统的初始化是指对Flash、RAM存储器的地址
9、范围，数据总线宽度及DRAM的刷新等进行软件设置。设置对象是存储器控制寄存器，芯片不同具体的设置不同。本文仅以开发中用到S3C44B0X为例，说明这部分程序设计的过程。memsetup:ldr r0, =MEMORY_CONFIG ldmia r0, r1-r13 ldr r0, =0x01c80000 stmia r0, r1-r13其中MEMORY_CONFIG地址处定义了配置rBWSCON, rBANKCONn(n=0-7),rREFRESH,rBANKSIZE,rMRSRB6,rMRSRB7寄存器的值（依次为0x11000100,0x700,0x700,0x7ffc,0x7568,0x
10、700,0x700,0x18008,0x18000,0xac03e1,0x16,0x020,0x020)。图 2 地址映射关系地址重映射通常把位于Flash的0x0处异常向量表映射到更快、更宽(32bit/16bit)的RAM中，并把0地址重新指向到RAM中去.图2描述了Remap前后的地址映射关系,复位时ROM定位到0x0，实际的跳转地址为ROM的Reset Handler处，Remap后0x0的ROM替换为RAM，并把中断向量表拷贝到0x0。Remap的实现和ARM处理器硬件特性相关。在S3C44B0X系统中，既没有MMU也不支持Remap，为了实现快的启动和异常处理速度，在Bootloa
11、der程序设计中，我们把RAM中的0x0c000008地址当成0x0地址处理，即在这里开始存放程序中断向量，而在Flash的0x0地址存放能跳转到0x0c000008地址处中断向量的跳转指令。支持Remap的处理器有的通过寄存器的相应Bit位置1来完成，有的通过软件设计改写Memory起始地址的Bank寄存器完成2。3.3 初始化堆栈ARM处理器有7种工作模式，每种模式都有独立的堆栈指针寄存器(SP)，并定义相应地址。改变状态寄存器(CPSR)的状态位，可使处理器切换到不同模式，然后给SP赋值，就实现了堆栈的初始化。需注意的是：不要切换到用户模式进行本模式的堆栈设置，因为进入该模式后就不能修改
12、CPSR回到别的模式了,会影响程序的顺利执行3。初始化堆栈的代码如下所示：（以2个不同的SP寄存器SP_IRQ、SP_FIQ为例）InitStacks:mrsr0,cpsr ；CPSR=R0 bicr0,r0,#MODEMASK|NOINT ；屏蔽模式位和中断orrr1,r0,#IRQMODE|NOINT ；MODEMASK =0x1f, NOINT = 0x80 msrcpsr_cxsf,r1 ；转到IRQ模式 ldrsp,=IRQStack ；设置SP_irq orrr1,r0,#FIQMODE msrcpsr_cxsf,r1 ；转到FIQ模式 ldrsp,=FIQStack 3.4 C例
13、程全局变量初始化全局变量的初始化，就是完成从ROM到RAM的数据传输和内容清零。可执行程序的映像结构由RO段、RW段和ZI段三部分组成，分别为只读数据段、可写数据段和堆栈段。其中RO段在Flash和RAM里都可运行；而RW和ZI段是必须转移到RAM中去的。尽管RAM的运行速度比Flash快的多，但由于RO段比较小，拷贝到RAM也需要时间，还要程序跳转，一比较两者的启动时间差不多，最终我们选择让RO段在Flash中运行。开发工具中的链接器(Linker)提供了一定的机制来帮助我们完成这部分工作，其中|Image$ZI$Base|，|Image$ZI$Limit|，|Image$RW$Base|，|Image$RO$Limit|是由链接器定义输出的。主要是输出段的起始和终止定位信息，具体程序实现如下：startram :LDR a1,=|Image$ZI$Base| ；ZI段在RAM里面的起始地址 MOV a3,#0 ；寄存器清0 LDR a2,=|Image$ZI$Limit| ；ZI段在RAM里面的结束地址 CMP a1,a2 BEQ move_data clear_loop : STR a3,a1,#4 ；清一个字为0, a1 += 4 CMP a1,a2 BNE clear_loop
