ARM無痛苦起步（S3C44B0X）
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這兩個星期在看arm的資料，在朋友的幫助下弄明白了是怎么回事后，我覺得我原來看的入門資料總有些說的不詳細的地方。所以決定寫一個文檔，總結開始arm開發的入門知識，給后來的朋友參考，也希望得到高手指正我認識上的錯誤。我的開發板是s3c44b0x的，2m NOR FLASH在bank0,8m sdram在bank6.
首先看看我們要解決的問題。有些ARM芯片有內嵌的RAM 和FALSH.這樣可以直接在片內運行程序，44B0X片內只有幾K CACHE，ROM和RAM都是外接的芯片。我們的程序是要寫入FLASH中保存，但執行時是拷到SDRAM中執行的（如在ROM中執行速度會較慢）。要做到這一點需要把程序做成兩個分程序：一個是實現你的系統功能的主程序，如果你用嵌入式系統，那就是UCOS和UCLINUX之類的程序，這個程序的代碼保存在FLASH中，但執行時會拷到RAM中再執行；一個是引導程序，直接在FLASH中執行，負責把初始化芯片和外設，并把主程序從FLASH中拷到RAM中，然后跳到主程序去執行，對應的概念是UBOOT等常見的引導程序，這個程序會被寫入0X0開始的地址，開機后自動執行。
那么我們需要解決以下幾個問題：
1.如何編譯和調試主程序
2.如何使中斷跳到RAM中的中斷服務程序執行
3.如何把引導程序和主程序寫入FLASH中.
以下我們來解決這幾個問題：
1 開始在仿真器中寫代碼和調試
由于主程序會被拷貝到RAM中執行，則我們應該在編譯時就把程序定位到RAM中。這里先要說說幾個ADS的參數的意義,在ADS的ARM LINKER頁有RO,RW兩個參數，此外還有一個ZI沒有在頁中給出，RO是只讀代碼的起始地址，由這個地址開始存放編譯出來的程序指令；RW是程序的讀寫段的開始，即你程序中的數據存放的開始地址，ZI緊跟在RW區后，ZI區存放的是需要在程序運行時初始化為0的數據。
了解這幾個鏈接參數的意義后我們可以設置這幾個參數了：對于我的44B0X板8M SDRAM在0XC00_0000.因此在開發時把ADS中的RO BASE的地址指定為0XC00_0000;置于RW,在程序完成前可以預先估計一下程序的體積有多大，需要用到的數據區有多大，避免數據區太小或代碼區覆蓋掉前面的數據區就是了，我用了0XC10_0000,1M的代碼空間，其他作數據區。這樣，我們編譯出來的程序代碼就是在0XC00_0000中，可以直接由仿真器寫入RAM中運行仿真運行。此外，在linker-〉layout頁有個object symbol和section的選項，要求你填入映像文件最開始的object文件名和段名，這兩個參數在仿真時不填寫也不會影響運行，因為仿真器會自動修改pc指針，但要建立能燒寫的映像文件，則一定要填寫好，具體填寫什么后面分析程序時再講。
2中斷問題
和所有單片機一樣，ARM復位后從地址0X0開始執行，而0X0后是一串默認的中斷向量表。對51這樣的芯片，我們會直接在這個中斷向量表中填入跳轉語句，讓它跳到指定的ISR處理中斷事件。由于我們的主程序是在RAM中執行的，編譯時又和引導程序分開，不可能預先知道我們寫的ISR具體地址，而預留的中斷向量表只夠每個中斷一個跳轉指令，因此我們需要做二次跳轉。在內存中建立一個中斷向量表，每個中斷對應一個字，存放ISR的地址。爾后，對每個中斷寫一段短的代碼，把ISR地址取出，填入PC。而0X0后面中斷向量的跳轉指令，則是跳到這小段程序中。
3燒寫flash,ADX中似乎有個寫入flash的選項，我自己沒有具體用過。但聽說用jtag寫flash會比較慢。由于nor flash或nand flash都是可以編程燒寫的，即我們可以寫個程序擦寫flash,問題是如何讀取編譯出來的映像文件。這個也不用擔心，adx中有個菜單把文件內容寫入指定的地址中，把影響文件指定到一個ram地址，然后就用燒寫程序把ram的內容拷入rom中就是了。我們有個boot程序，一個主程序要映射到rom中.假設我把0xc20_0000開始的2m地址作rom的映像，則把boot程序導入0xc20_0000,boot的程序非常短，在0xc20_1000開始放主程序。然后把0xc20_0000到0xc40_0000的內容全部拷入rom中（當然在導入文件前這些ram應該先被清空或寫入ff.）。
讓我們來看看相關的代碼，具體認識一下該怎么處理前面說的這些問題，還有另外的一些問題。這里使用的代碼是在44b0x的application note的第三章中拿出來的，這個文件在網上應該很容易找到。
程序的入口在44binit.s匯編文件中，其中一個Init 段是整個程序的入口：
AREA Init,CODE,READONLY
ENTRY
b ResetHandler ;for debug
b HandlerUndef ;handlerUndef
b HandlerSWI ;SWI interrupt handler
b HandlerPabort ;handlerPAbort
b HandlerDabort ;handlerDAbort
b . ;handlerReserved
b HandlerIRQ
關鍵字ENTRY告訴編譯器保留這段代碼。從代碼看INIT段就是要寫入0X0地址的原始中斷向量，因此把這個文件編譯生成的44BINIT.O和INTT填入上面提到的LAYOUT頁對應項中。這樣編譯器會把該段代碼編譯到0X0地址。（仿真時你可以試試別填這兩個項目，看看ADX中的反匯編代碼入口被放到哪里）。
這段代碼里除了reset句外，有每句都有一個HandlerXXX的標號，這就是前面提到的中斷處理程序的入口，它是由前面的一個宏來定義的：
MACRO
$HandlerLabel HANDLER $HandleLabel
$HandlerLabel
sub sp,sp,#4 ;decrement sp(to store jump address)
stmfd sp!,{r0}
USH the work register to stack(lr doest push because it return to original address)
ldr r0,=$HandleLabel;load the address of HandleXXX to r0
ldr r0,[r0] ;load the contents(service routine start address) of HandleXXX
str r0,[sp,#4] ;store the contents(ISR) of HandleXXX to stack
ldmfd sp!,{r0,pc} OP the work register and pc(jump to ISR)
MEND
我自己沒有寫過宏，所以還是看編譯出來的代碼比較直接：
HandlerSWI
0x0c000198: e24dd004 ..M. SUB r13,r13,#4
0x0c00019c: e92d0001 ..-. STMFD r13!,{r0}
0x0c0001a0: e59f0458 X... LDR r0,0xc000600
0x0c0001a4: e5900000 .... LDR r0,[r0,#0]
0x0c0001a8: e58d0004 .... STR r0,[r13,#4]
0x0c0001ac: e8bd8001 .... LDMFD r13!,{r0,pc}
這是ads輸出的匯編代碼，就是剛才的宏對應swi的一個實例，其中有兩句
LDR r0,0xc000600
LDR r0,[r0,#0]
是把0x0c000600的內容載入r0,再把r0地址的ram單元載入r0.去看看0xc000600的內容，是0X0c7fff08，這是我設定的內存中的中斷向量表地址之一，中斷向量表的起始地址是0X0c7fff00，因此0X0c7fff08存放的剛好就是swi的isr地址。后面程序就跳到對應的ISR去了。（這段宏程序由于我不熟悉arm的匯編，只看過它怎么執行，實在我不知道中斷向量表地址是如何被放入0x0c000600等地址的。希望有高手能再詳細解釋一下具體的編寫，編譯方法和原理。）
在c程序中，我們需要給每個中斷向量定義一個宏：
#define pISR_SWI (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x08))
_ISR_STARTADDRESS是起始地址0X0c7fff00,假設ISR是以下函數：
void __irq SWI_UserIsr(void){……………}
則在系統初始化時用pISR_EINT0=(unsigned)SWI_UserIsr;這樣的語句把ISR的地址填入中斷向量表中,對所有中斷作同樣的處理，然后開中斷，系統就能經過上面的宏把跳到ISR執行。
44binit.s中還有幾段值得留意的代碼：以下的代碼把rw段的數據拷入ram中，并初始化zi段，即把該段清零：
LDR r0,=|Image$$RO$$Limit|
LDR r1,=|Image$$RW$$Base|
LDR r2,=|Image$$ZI$$Base|
CMP r0,r1
BEQ %F1
0 CMP r1,r3
LDRCC r2,[r0],#4
STRCC r2,[r1],#4
BCC %B0
1 LDR r1,=|Image$$ZI$$Limit|
MOV r2,#0
2 CMP r3,r1
STRCC r2,[r3],#4
BCC %B2
來看反匯編的代碼：
0x0c000ae0: e59f0194 .... LDR r0,0xc000c7c
0x0c000ae4: e59f1194 .... LDR r1,0xc000c80
0x0c000ae8: e59f3194 .1.. LDR r3,0xc000c84
0xc000c7c,開始的三個字的內容是：
0x0c000c7c: 0c000e10 .... DCD 201330192
0x0c000c80: 0c200000 .. . DCD 203423744
0x0c000c84: 0c200000 .. . DCD 203423744
0x0c000c88: 0c200004 .. . DCD 203423748
這些反匯編的代碼是一個點led的程序的，可以看出我的小程序代碼到0x0c000e10就結束了，0x0c200000是我指定的數據區起始地址。這段程序把|Image$$RO$$Limit| 開始的,長|Image$$ZI$$Base| -|Image$$RW$$Base| 的數據區拷到|Image$$RW$$Base|的對應單元，就是0x0c200000開始的一段ram中。后面還有|Image$$ZI$$Limit|，在我的代碼中是0x0c000c88，內容是0x0c200004.這其實表明我的小程序并沒有rw區，只有一個初始為0的變量。
另外還有一段初始化ram控制器的代碼：
;****************************************************
;* Set memory control registers
;****************************************************
ldr r0,=SMRDATA
ldmia r0,{r1-r13}
ldr r0,=0x01c80000 ;BWSCON Address
stmia r0,{r1-r13}，
由于44b0x要求13個控制寄存器要一次完成填入，所以先把參數設定在SMRDATA的地址中，一次載入通用寄存器，在一次填入RAM控制寄存器中。4510的書上介紹調試前需要用SEMEM命令設置這些寄存器，但我自己沒有那么做也可以跑的很好，也許是默認已經用了最保守的配置的原因吧！
其余的代碼解釋比較清晰了，最后摘出我的LED程序和這個小程序的BOOT程序以及燒寫程序。這幾個程序的project都包括了44binit.s, option.s, memcfg.s，option.h,44b.h幾個從app note中抄來的文件，這里只列了我自己寫的主要c代碼。其他這些文件我除了把ram和rom的對應配置改了一下外，都沒有改動。我的引導程序編譯出來是3k,led程序也是3k,因此我把他們分別定位在rom的0x0和0x2000處，一共寫了8k。
LED程序中的44BINTT.S程序功能和LOAD中的44BINTT.S是重復的，主要是我懶得去修改這些匯編，由著他們占用一點時間吧！
load程序負責把從0x20000處開始的4k程序（即led程序）拷到ram 0xc000000中，run函數把pc指到0x0c000000,開始執行led程序：
void (*Run)(void) = (void (*)(void))RAM_ADDR;
void Main(void)
{ INT32U k ;
INT32U *pulSource = (INT32U*)0x2000,;
INT32U *pulDest = (INT32U*)0x0c000000;
rSYSCFG=CACHECFG;
PortInit();
for(k=0;k<2000> *pulDest++ = *pulSource++;
Run();
}
led程序把兩個通用io上連的led作不斷的亮和滅：
void Main(void)
{ INT32U k ;
//INT16U *ptr;
rSYSCFG=CACHECFG;
PortInit();
while(1)
{
LedDisp(0);
for(k=0;k LedDisp(3);
for(k=0;k }
}
最后是燒寫的程序，詳細的代碼網上高手們寫了不少，我只是給出最簡單的實現。燒寫時當程序執行到清理完0X0C30_0000到0X0C30_4000的RAM后，讓程序中斷下來，通過LOAD MEMORY FORM FILE命令把LOAD.BIN導入0X0C30_0000，LED.BIN導入0X0C30_2000中，繼續運行程序直到一個LED亮起，燒寫就完成了。拔去仿真器后再上電，可以看到兩個LED同時亮滅。
＃i nclude "option.h"
＃i nclude "44b.h"
＃i nclude "def.h"
//＃i nclude "romdef.h"
//＃i nclude "stdio.h"
//＃i nclude "stdlib.h"
#define FLASH_ADDR_UNLOCK1 0X5555
#define FLASH_ADDR_UNLOCK2 0X2AAA
#define FLASH_DATA_UNLOCK1 0XAAAA
#define FLASH_DATA_UNLOCK2 0X5555
#define FLASH_DATA_WRITE 0XA0A0
#define FLASH_ERASE 0X8080
#define FLASH_ERASE_SECTOR 0X3030
#define FLASH_ERASE_BLOCK 0X5050
#define FLASH_ERASE_CHIP 0X1010
#define FLASH_SID_QUERY 0X9090
#define FLASH_CFI_QUERY 0X9898
#define FLASH_SID_EXIT 0XF0F0
#define FLASH_OP_TIMEOUT 0Xffff
void (*Run)(void) = (void (*)(void))RAM_ADDR;
void infoFlash(void);
int wait_flash_ready ( INT16U *address, INT16U data );
int writeFlash(INT16U *Address,INT16U Data);
int eraseSector(INT16U* SectorAddr);
int eraseChip(void);
void LedDisp(int LedStatus);
// FLASH WIRTING
//*****************************************
void Main(void)
{ INT32U k ;
INT16U *pdist,*psrc;
rSYSCFG=CACHECFG;
PortInit();
//infoFlash();
eraseChip();
psrc="/blog/(INT16U" *)0xc300000;
for(k=0;k<0x4000> *psrc++=0x0; //clear ram
psrc="/blog/(INT16U" *)0xc300000;
pdist=(INT16U *)0x0;
for(k=0;k<0x4000 k ram to> writeFlash(pdist++,*psrc++);
while(1)
{
LedDisp(0);
for(k=0;k LedDisp(2);
for(k=0;k }
}
//*****************************************
// init the port
//*****************************************
void PortInit(void)
{
rPDATC = 0xffff; //All IO is high
rPCONC = 0x0f55ff54;
rPUPC = 0x3000; //PULL UP RESISTOR should be enabled to I/O
}
// light led
//*****************************************
void LedDisp(int LedStatus)
{
if((LedStatus&0x01)==0x01)
rPDATC &= (~LED_PORTC10); //LED ON
else
rPDATC |= LED_PORTC10; //LED OFF
if((LedStatus&0x02)==0x02)
rPDATC &=(~LED_PORTC11); //LED ON
else
rPDATC |=LED_PORTC11; //LED OFF
}
// show the flash soft id
//*****************************************
void infoFlash()
{
int i,j;
INT16U *pFlash;
*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR)=FLASH_SID_EXIT;
*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK1)=FLASH_DATA_UNLOCK1;
*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK2)=FLASH_DATA_UNLOCK2;
*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK1)=FLASH_SID_QUERY;
for(i=0;i pFlash=FLASH_START_ADDR;
i=0;j=0;
i=(INT16U)*pFlash++;
j=(INT16U)*pFlash;
}
//*****************************************
// erase hold flash
//*****************************************
int eraseChip()
{
*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR)=FLASH_SID_EXIT;
*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK1)=FLASH_DATA_UNLOCK1;
*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK2)=FLASH_DATA_UNLOCK2;
*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK1)=FLASH_ERASE;
*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK1)=FLASH_DATA_UNLOCK1;
*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK2)=FLASH_DATA_UNLOCK2;
*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK1)=FLASH_ERASE_CHIP;
if( wait_flash_ready((INT16U *)FLASH_START_ADDR,0xffff) )
return 1;
else return 0;
}
// write one falsh word( 16bit)
//*****************************************
int writeFlash(INT16U *Address,INT16U Data)
{ *((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR)=FLASH_SID_EXIT;
*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK1)=FLASH_DATA_UNLOCK1;
*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK2)=FLASH_DATA_UNLOCK2;
*((volatile INT16U *)FLASH_START_ADDR+FLASH_ADDR_UNLOCK1)=FLASH_DATA_WRITE;
*Address=Data;
if(wait_flash_ready(Address,Data))
return 1;
else return 0;
}
// wait for operation finish
//*****************************************
int wait_flash_ready ( INT16U *address, INT16U data )
{
INT32U tmp;
INT16U *p;
tmp =0xff;
p=address;
while(((*p)&0x8080)!=(data&0x8080))
{tmp--;
if (tmp==0x0)
return 1; // timeout
}
return 0;
}
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