ARM體系的嵌入式系統BSP的程序設計

　　1．6 初始化有特殊要求的端口、設備

　　有些關鍵的I/O部件必須在使能IRQ和FIQ之前進行初始化。因為如果在使能IRQ和FIQ之前沒有進行初始化，可以產生假的異常中斷信號。程序中初始化了HMS30C7202的串口1用來調試程序與其它設備通信。串口1是一個通用全雙工異步接收/發送器（UART），它支持16C550的大部分功能。UART有接收緩沖/發送保持寄存器、波特率除數鎖存器、中斷允許寄存器等9個寄存器。對串口1的初始化主要是對各寄存器的設置，其實現代碼如下所示：

　　_outb(ser_base+0x30,1);

　　_outw(0x8002301c,0xffff9f9f) ;GPIO PORT A Enable

　　Register

　　_outw(0x800230A4,0x6060) ;GPIO PORT A MultiFunction elect-Register

　　serial_outb(SERIAL_LCR,0x80);

　　serial_outb(SERIAL_LCR,0x80);

　　serial_outb(SERIAL_DLL,baud_data[cur_baud]);

　　serial_outb(SERIAL_DLM,0x0);

　　serial_outb(SERIAL_LCR,0x03);

　　seial_outb(SERIAL_FCR,0x01);

　　serial_outb(SERIAL_IER,0x00);

　　serial_outb(SERIAL_MCR,0x03);

　　1.7 切換處理器模式，開中斷

　　最后轉換到應用程序運行所需的最終模式，一般是User模式。不要過早切換到User模式進行User模式的堆棧設備。因為進入User模式后就不能再操作CPRS回到別的模式了，可能會對接下去的程序執行造成影響。

　　這時才使能異常中斷，通過清除CPRS寄存器中的中斷禁止位實現。如果過早地開中斷，在系統初始化之前就觸發了有效中斷，會導致系統的死機。

　　1．8 呼叫主應用程序

　　當所有的系統初始化工作完成后，就需要把程序流程轉入主應用程序。

　　2 技術難點分析

　　2．1 多種語言的混合編程

　　ARM有兩種匯編指令集：16位THUMB指令集和32位ARM指令集。使用16位的寄存器可以降低成本，而且16位THUMB指令集整體執行速度比ARM 32位指令集快，提高了代碼密度。為了滿足arm子程序和Thumb子程序互相調用，必須保證編寫的代碼遵循ATPCS。ATPCS規定了子程序調用的基本規則。

　　arm系統結構也支持C、C++以及匯編語言的混合編程。匯編語言和C/C++語言的混合編程，在一個追求效率的程序中比較常見。許多人認為像BSP這樣底層的程序應該用純匯編語言編寫，其實不然。用匯編語言編寫的程序可讀性不高，而且不宜維護，不便于向其它類型的CPU移植，而這些方面卻是C語言程序的優勢。BSP能否用純C語言去寫呢？也不行。因為某些操作是用C實現不了的。例如操作特殊寄存器的指令、CP15寄存器的指令、中斷使能及堆棧地址的設定等。在匯編和C/C++之間的函數調用時，也要遵循ATPCS的定義，還要注意的是用C語言編寫嵌入式程序時，要避免使用不能被固化到ROM中的庫函數。

　　混合編程情況下的程序編譯及鏈接后的輸出代碼與沒有混合編程時是不同的。所以當多個源文件如果使用了不同的設置進行編譯，相互之間的調用可能產生兼容性問題，對此一定要加以仔細考慮。編譯時，要告訴編譯器和鏈接器足夠的信息，一方面，讓編譯器能夠使用正確的指令碼進行編譯；另一方面，在不同的狀態之間發生函數調用時，鏈接器將插入一段鏈接代碼（veneers）來實現狀態轉換。

　　2．2 MMU的實現過程

　　頁表是實現MMU的重要手段。頁表存放在內存中，從虛擬地址到物理地址的變換過程其實就是查詢頁表的過程。大小為1MB的存儲塊通常被稱為段，圖2說明了如何查表進行段式尋址的全過程：32位的虛擬地址可分為12位的一級頁表序號和20位的段內地址偏移。12位的一級頁表序號和CP15寄存器的C2中的18位變換表基址合并成一級描述符地址查表找出相應的一級描述符；然后，段對應的物理基地址與段內地址偏移量合并成為真正的存儲器存取地址即物理地址，讀出相應數據。

　　本文介紹的BSP程序已經在以HMS30C7202為主芯片的開發系統上運行并測試通過，并且成功地引導了Linux內核，文中引用代碼可以直接使用。今后可以在此基礎上添加命令行解釋程序，在引導操作系統前進行存存儲器的讀寫等，擴展開發系統的功能。