ARM7在嵌入式应用中启动程序技术难点分析

2012-03-20 12:47:16来源: 中华电子网

技术难点分析

⑴.MMU的使用

MMU是存储器管理单元的缩写,是用来管理虚拟内存系统的器件。MMU通常是CPU的一部分,本身有少量存储空间存放从虚拟地址到物理地址的匹配表。此表称作TLB(转换旁置缓冲区)。所有数据请求都送往MMU,由MMU决定数据是在RAM内还是在大容量存储器设备内。如果数据不在存储空间内,MMU将产生页面错误中断。

MMU的两个主要功能是:

将虚地址转换成物理地址。 

控制存储器存取允许。MMU关掉时,虚地址直接输出到物理地址总线
 
在实践中,使用MMU解决了如下几个问题:

①使用DRAM作为大容量存储器时,如果DRAM的行列是非平方的,会导致该DRAM的物理地址不连续,这将给程序的编写调试造成极大不便,而适当配置MMU可将其转换成虚拟地址连续的空间。

②ARM内核的中断向量表要求放在0地址, 对于ROM在0地址的情况,无法调试中断服务程序,所以在调试阶段有必要将可读写的存储器空间映射到0地址。

③系统的某些地址段是不允许被访问的,否则会产生不可预料的后果,为了避免这类错误,可以通过MMU匹配表的设置将这些地址段设为用户不可存取类型。

启动程序中生成的匹配表中包含地址映射,存储页大小(1M,64K,或4K)以及是否允许存取等信息。

例如:目标板上的16兆DRAM的物理地址区间为0xc000,0000~0xc07f,ffff;0xc100,0000~0xc17f,ffff;16兆ROM的虚拟地址区间为:0x0000,0000~0x00ff,ffff。匹配表配置如下:

可以看到左边是连续的虚拟地址空间,右边是不连续的物理地址空间,而且将DRAM映射到了0地址区间。 MMU通过虚拟地址和页面表位置信息,按照转换逻辑获得对应物理地址,输出到地址总线上。

应注意到的是使能MMU后,程序继续运行,但是对于程序员来说程序计数器的指针已经改变,指向了ROM所对应的虚拟地址。

⑵目标文件的分布装载分析

首先创建一个文本文件,称为分布装载描述文件。它为应用程序的各部分指定装载区间和执行区间。

举例如下:

FLASH 0x01000000 0x011fffff ;2M FLASH

{

FLASH 0x01000000

{

boot.o(BOOT,+FIRst)

* (+RO)

}

DRAM 0x00000000

vector.0(VECTOR,+First) 

int_handler.o (+RO) 

* (+RW,+ZI)

}

在ARM链接器的命令行里加入“-scov description-file –scf”或“-scatter description-file”,编译链接后,将产生一个分布装载文件。

链接器同时产生一组符号,给出每个分布描述文件中命名的区间的长度,装载地址和执行地址。由于链接器和C库都没有将代码从它的装载区间拷贝到执行区间,或创建一个零初始化区域的功能,所以要由应用程序员利用这组符号产生的信息完成这项工作,这是在呼叫C程序之前必须完成的,举例如下:

LDR r0, = |Load$$DRAM$$Base|

LDR r1, = |Image$$DRAM$$Base|

CMP r0, r1 ; 检查装载地址和执行地址是否相同

BEQ do_zi_init ; 相同,则不拷贝该区间,初始化零数据区

MOV r2, r1 ; 不相同,将装载区拷贝到执行区 

LDR r4, = |Image$$DRAM$$length|

ADD r2, r2, r4

BL copy

do_zi_init

LDR r1, = |Image$$DRAM$$ZI$$Base|

MOV r2, r1

LDR r4, = |Image$$DRAM$$ZI$$length|

ADD r2, r2, r4

MOV r3, #0

BL zi_init ; 调用零初始化子程序

结束语:

本文介绍的启动程序已经在以Cirrus Logic公司的EP7211和Ateml公司的AT91M40400开发的系统上运行并测试通过。今后可以在这一基础上添加串行通信模块和FLASH操作模块,开发系统监控程序,从而实现应用程序的在线升级。

关键字:ARM7

编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2012/0320/article_9364.html
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