嵌入式軟件開發之： 復位和初始化

1．先搬移后映射（Remap after Copy）

圖13.15顯示一種典型的存儲器地址重映射情況。

圖13.15 ROM/RAM重映射（1）

原來RAM和ROM各有自己的地址，進行重映射以后RAM和ROM的地址都發生了變化。這種情況下，可以采用以下方案。

① 上電后，從0x0地址的ROM開始往下執行。

② 根據映射前的地址，對RAM進行必要的代碼和數據拷貝。

③ 拷貝完后，進行remap操作。

④ 因為RAM在remap前準備好了內容，使得PC指針能繼續在RAM里取到正確的指令。

2．先映射后搬移（Copy after Remap）

系統上電后的缺省狀態是0x0地址上放有ROM。這塊ROM有兩個地址：從0起始和從0x10000起始，里面存儲了初始化代碼。當進行地址remap以后，從0x0起始的地址被定向到RAM上，ROM則只保留有惟一的從0x10000起始的地址。

如果存儲在ROM里的復位異常處理程序（Reset-Handler）一直在0x0～0x4000的地址上運行，則當執行完remap以后，下面的指令將從RAM里預取，這必然會導致程序執行流程的中斷。根據系統特點，可以用下面的辦法來解決這個問題。

① 上電后系統從0x0地址開始自動執行，設計跳轉指令在remap發生前使PC指針指向0x10000開始的ROM地址中去，因為不同地址指向的是同一塊ROM，所有程序能夠順利執行。

② 這時候0x0～0x4000的地址空間空閑，不被程序引用，執行remap后把RAM引進。因為程序一直在0x10000起始的ROM空間里運行，remap對運行流程沒有任何影響。

③ 通過在ROM里運行的程序，對RAM進行相應的代碼和數據拷貝，完成應用程序運行的初始化。

圖13.16顯示了ROM和RAM重映射的第二種解決方案。

圖13.16 ROM/RAM重映射（2）

該ROM與RAM地址重映射的方法可以應用于任何具有ROM/RAM重映射機制的平臺，但是內存重映射的地址根據具體平臺的不同而不同。

圖13.16顯示的地址重映射例子中，第一條指令實現從ROM臨時地址（0x0地址）到實際ROM的跳轉。然后，控制寄存器的重映射位，清除ROM的臨時地址設置。該代碼通常在系統復位后立即執行。重新映射必須在執行C庫初始化代碼前完成。

在具有MMU的系統中，可通過在系統啟動時配置MMU來實現重映射。

下面的例子顯示了在ARM的Integrator開發板上實現的ROM/RAM重映射過程。

; --- Integrator CM control reg

CM_ctl_reg EQU 0x1000000C ;定義CM控制寄存器地址

Remap_bit EQU 0x04 ;CM控制寄存器重映射掩碼

ENTRY

;復位異常處理程序開始

; 執行跳轉指令，轉到實際的ROM執行

LDR pc, =Instruct_2

Instruct_2

; 設置CM控制寄存器的重映射位

LDR r1, =CM_ctl_reg

LDR r0, [r1]

ORR r0, r0, #Remap_bit

STR r0, [r1]

; 重映射后，RAM在0x0地址

; 將向量表從ROM拷貝到 RAM (由 __main函數完成)

13.5.3 局部存儲器設置有關的考慮事項

許多ARM處理器內核具有片上存儲器系統，如MMU或MPU。這些設備通常是在系統啟動過程中進行設置并啟用的。因此，帶有局部存儲器系統的內核的初始化序列需要特別地考慮。

在前面所述的代碼啟動的過程中，__main中C庫初始化代碼負責建立代碼執行時的內存映像，在跳轉到__main前，必須建立處理器內核的運行時存儲器視圖。這就是說，在復位處理程序中必須設置并啟用MMU或MPU。

另外，在跳轉到__main前（通常在MMU/MPU設置前），必須啟用緊耦合存儲器TCM（Tightly coupled Memory），因為在通常情況下都是采用分散加載方法將代碼和數據裝入TCM。當TCM啟用后，用戶不必存取由TCM屏蔽的存儲器。

在跳轉到__main前，如果啟用了Cache，可能還會遇到Cache一致性的問題，__main中的函數將程序代碼從其加載域拷貝到執行域，在此過程中將指令作為數據進行處理。這樣，一些指令可能被放入數據Cache中，在執行這些指令時，由于找不到地址路徑而產生錯誤。為了避免Cache一致性的問題，在C庫初始化序列執行完成后再啟用Cache。