ARM啟動代碼研究

Reguire8和Preserve8
C和匯編有8位對齊的要求，這兩個偽指令可以滿足此要求，存在REQUIRE8<——> PRESERVE8的對應關系，但不是說有一個REQUIRE8就要有一個 PRESERVE8，如果是一個c文件和一個匯編文件的調用，也就涉及一個PRESERVE8或者是一個REQUIRE8.
另外，REQUIRE8和PRESERVE8并不完成8 byte 對齊的操作，對齊由ALIGN完成。
將ADS的代碼移植到KEIL MDK上需要做的修改:
當用戶擁有ADS遺留工程的所有源代碼時,使用MDK重新編譯鏈接全部代碼是最好的解決方法,MDK中的新版本編譯工具會重新生成滿足堆棧8BYTE對齊要求的目標文件,避免由于堆棧不對齊引起的鏈接錯誤.
從ADS到KEIL很重要的一個修改的地方就是這里的8BYTE對齊,想要編譯通過,在startup.s里面我們必須加入PRESERVE8指令,使得寄存器8BYTE對齊.
代碼:
CODE32
PRESERVE8 ;這個在KEIL里面是必須的,要求8BYTE對齊.在ADS的啟動代碼中就沒有.
AREA vectors,CODE,READONLY
2: ARM的處理器可工作于多種模式,下面設置個模式的一些參數.
Mode_USR EQU 0x10 用戶模式
Mode_FIQ EQU 0x11 快中斷模式
Mode_IRQ EQU 0x12 中斷模式
Mode_SVC EQU 0x13 管理模式
Mode_ABT EQU 0x17 中止模式
Mode_UND EQU 0x1B 未定義模式
Mode_SYS EQU 0x1F 系統模式
參數的由來:這里各個模式的參數是由寄存器CPSR的模式位設置M[4:0]得來的,比如這里的用戶模式,CPSR的M[4:0]設置為10000就是0x10,同理其他.詳見<嵌入式系統基礎教程>>P47頁,CPSR設置很關鍵!
3:
I_Bit EQU 0x80 ; when I bit is set, IRQ is disabled
F_Bit EQU 0x40 ; when F bit is set, FIQ is disabled
也和CPSR寄存器的設置有關,這里兩位是禁止/開啟快速中斷和一般中斷的設置.
4: 各模式下定義的堆棧地址.
UND_Stack_Size EQU 0x00000000
SVC_Stack_Size EQU 0x00000100
ABT_Stack_Size EQU 0x00000000
FIQ_Stack_Size EQU 0x00000000
IRQ_Stack_Size EQU 0x00000100
USR_Stack_Size EQU 0x00000200
設置堆棧大小
Stack_Size EQU (UND_Stack_Size + SVC_Stack_Size + ABT_Stack_Size +
FIQ_Stack_Size + IRQ_Stack_Size + USR_Stack_Size)
AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
Stack_Mem SPACE Stack_Size
Stack_Top EQU Stack_Mem + Stack_Size
堆棧大小的設置,各公司寫的啟動代碼有所不同,但是不影響大局,可以借鑒一些你認為比較簡單的啟動代碼,然后寫自己的堆棧地址和大小設置程序.
5:堆的設置
Heap_Size EQU 0x00000000
AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
Heap_Mem SPACE Heap_Size
AREA Init,CODE,READONLY,ALIGN=3 //指定后面的指令為8位對齊(2的3次方)
align n
它的含義就是使得下面的代碼按一定規則對齊，.align n 指令的對齊值有兩種方案，n 或 2^n ，各種平臺最初的匯編器一般都不是gas，采取方案1或2的都很多，gas的目標是取代原來的匯編器，必然要保持和原來匯編器的兼容，因此在gas中如何解釋 .align指令會顯得有些混亂，原因在于保持兼容。arm-linux是按照2^n的方案對齊的. ARM的.align 5就是2的5次方(32位)對齊，也就是4字節(32位)對齊.
6: AREA RESET, CODE, READONLY
ARM
下面的是ARM的代碼,不是THUMB.
7: 中斷向量表
Reset
LDR PC, ResetAddr
LDR PC, UndefinedAddr
LDR PC, SWI_Addr
LDR PC, PrefetchAddr
LDR PC, DataAbortAddr
DCD 0xb9205f80
LDR PC, [PC, #-0xff0]
LDR PC, FIQ_Addr

ResetAddr DCD ResetInit
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

;未定義指令
Undefined
B Undefined
;軟中斷
SoftwareInterrupt
B SoftwareInterrupt
;取指令中止
PrefetchAbort
B PrefetchAbort
;取數據中止
DataAbort
B DataAbort
;快速中斷
FIQ_Handler
STMFD SP!, {R0-R3, LR}
BL FIQ_Exception
LDMFD SP!, {R0-R3, LR}
SUBS PC, LR, #4
8: InitStack
MOV R0, LR
;Build the SVC stack
;設置管理模式堆棧
MSR CPSR_c, #0xd3
LDR SP, StackSvc
;Build the IRQ stack
;設置中斷模式堆棧
MSR CPSR_c, #0xd2
LDR SP, StackIrq
;Build the FIQ stack
;設置快速中斷模式堆棧
MSR CPSR_c, #0xd1
LDR SP, StackFiq
;Build the DATAABORT stack
;設置中止模式堆棧
MSR CPSR_c, #0xd7
LDR SP, StackAbt
;Build the UDF stack
;設置未定義模式堆棧
MSR CPSR_c, #0xdb
LDR SP, StackUnd
;Build the SYS stack
;設置系統模式堆棧
MSR CPSR_c, #0x5f ;#0xdf
LDR SP, =StackUsr
MOV PC, R0

9: BL InitStack ;初始化堆棧 Initialize the stack
BL TargetResetIni;目標板基本初始化 ;跳轉到c語言入口 Jump to the entry point of C program
B __main

周立功啟動代碼:
;

;define the stack size
;定義堆棧的大小
SVC_STACK_LEGTH EQU 0
FIQ_STACK_LEGTH EQU 0
IRQ_STACK_LEGTH EQU 256
ABT_STACK_LEGTH EQU 0
UND_STACK_LEGTH EQU 0

NoInt EQU 0x80

;定義處理器模式,用戶/管理/系統/中斷
USR32Mode EQU 0x10
SVC32Mode EQU 0x13
SYS32Mode EQU 0x1f
IRQ32Mode EQU 0x12
FIQ32Mode EQU 0x11

PINSEL2 EQU 0xE002C014//定義PINSEL2地址,這個地址的值一般用戶不需要改變,和芯片的加密有關
//更改后有可能使得JTAG調試失效,進入芯片加密狀態.
BCFG0 EQU 0xFFE00000
BCFG1 EQU 0xFFE00004
BCFG2 EQU 0xFFE00008
BCFG3 EQU 0xFFE0000C//定義存儲器組配置寄存器

BCFG_16DEF EQU 0x10000400 ;// 16Bit Bus
BCFG_CS3 EQU (BCFG_16DEF | (0x01<<00) | (0x07<<05) | (0x07<<11)) ;// 分別是IDCY/WST1/WST2對應讀寫速率等
;//從第0位開始對其寫入0001，
;//從第5位開始寫入0111
;//從11位開始寫入0111(0x07)/11111(0x1f)
IMPORT __use_no_semihosting_swi

;The imported labels
;引入的外部標號在這聲明
IMPORT FIQ_Exception ;Fast interrupt exceptions handler 快速中斷異常處理程序
IMPORT __main ;The entry point to the main function C語言主程序入口
IMPORT TargetResetInit ;initialize the target board 目標板基本初始化

;The emported labels
;給外部使用的標號在這聲明
EXPORT bottom_of_heap
EXPORT StackUsr

EXPORT Reset
EXPORT __user_initial_stackheap

CODE32

AREA vectors,CODE,READONLY
ENTRY

;interrupt vectors
;中斷向量表
Reset
LDR PC, ResetAddr
LDR PC, UndefinedAddr
LDR PC, SWI_Addr
LDR PC, PrefetchAddr
LDR PC, DataAbortAddr
DCD 0xb9205f80
LDR PC, [PC, #-0xff0]
LDR PC, FIQ_Addr

ResetAddr DCD ResetInit
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

;未定義指令
Undefined
B Undefined

;軟中斷
SoftwareInterrupt
B SoftwareInterrupt

;取指令中止
PrefetchAbort
B PrefetchAbort

;取數據中止
DataAbort
B DataAbort

;快速中斷
FIQ_Handler
STMFD SP!, {R0-R3, LR}
BL FIQ_Exception
LDMFD SP!, {R0-R3, LR}
SUBS PC, LR, #4

;
InitStack
MOV R0, LR
;Build the SVC stack
;設置管理模式堆棧
MSR CPSR_c, #0xd3
LDR SP, StackSvc
;Build the IRQ stack
;設置中斷模式堆棧
MSR CPSR_c, #0xd2
LDR SP, StackIrq
;Build the FIQ stack
;設置快速中斷模式堆棧
MSR CPSR_c, #0xd1
LDR SP, StackFiq
;Build the DATAABORT stack
;設置中止模式堆棧
MSR CPSR_c, #0xd7
LDR SP, StackAbt
;Build the UDF stack
;設置未定義模式堆棧
MSR CPSR_c, #0xdb
LDR SP, StackUnd
;Build the SYS stack
;設置系統模式堆棧
MSR CPSR_c, #0x5f ;#0xdf
LDR SP, =StackUsr

MOV PC, R0

;
ResetInit
;初始化外部總線控制器，根據目標板決定配置
;
; LDR R0, =PINSEL2
; IF :DEF: EN_CRP
; LDR R1, =0x0f814910
; ELSE
; LDR R1, =0x0f814914
; ENDIF
; STR R1, [R0]

LDR R0, =BCFG0
LDR R1, =0x1000ffef ;0x00001046
STR R1, [R0]

LDR R0, =BCFG1
LDR R1, =BCFG_CS3 ;0x1000ffef ;0x1000ffef;;
STR R1, [R0]

LDR R0, =BCFG2
LDR R1, =0x2000ffef
STR R1, [R0]

; LDR R0, =BCFG3
; LDR R1, =0x00000CA0 ;0x2000ffef
; STR R1, [R0]

BL InitStack ;初始化堆棧 Initialize the stack
BL TargetResetInit ;目標板基本初始化 Initialize the target board
;跳轉到c語言入口 Jump to the entry point of C program

B __main

;
__user_initial_stackheap
LDR r0,=bottom_of_heap
; LDR r1,=StackUsr
MOV pc,lr

StackSvc 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

;
IF :DEF: EN_CRP
IF . >= 0x1fc
INFO 1," The data at 0x000001fc must be 0x87654321. Please delete some source before this line."
ENDIF
CrpData
WHILE . < 0x1fc
NOP
WEND
CrpData1
DCD 0x87654321 ;
ENDIF

;
AREA MyStacks, DATA, NOINIT, ALIGN=2
SvcStackSpace SPACE SVC_STACK_LEGTH * 4 ;Stack spaces for Administration Mode 管理模式堆棧空間
IrqStackSpace SPACE IRQ_STACK_LEGTH * 4 ;Stack spaces for Interrupt ReQuest Mode 中斷模式堆棧空間
FiqStackSpace SPACE FIQ_STACK_LEGTH * 4 ;Stack spaces for Fast Interrupt reQuest Mode 快速中斷模式堆棧空間
AbtStackSpace SPACE ABT_STACK_LEGTH * 4 ;Stack spaces for Suspend Mode 中止義模式堆棧空間
UndtStackSpace SPACE UND_STACK_LEGTH * 4 ;Stack spaces for Undefined Mode 未定義模式堆棧

AREA Heap, DATA, NOINIT
bottom_of_heap SPACE 1

AREA Stacks, DATA, NOINIT
StackUsr

END
;