S3c2410軟件調(diào)試總結(jié) 這部分介紹下ADS下如何生成可以運(yùn)行的ROM鏡像文件,我們知道當(dāng)程序下載到flash中運(yùn)行的時(shí)候,對(duì)于RW、ZI數(shù)據(jù)就存在著兩個(gè)環(huán)境,一個(gè)load 環(huán)境,一個(gè)是exec環(huán)境,有時(shí)候由于速度的需要RO數(shù)據(jù)也要重新加載,那么對(duì)RO數(shù)據(jù)也是有兩個(gè)環(huán)境。編譯器產(chǎn)生ROM鏡像文件時(shí)候,這三塊數(shù)據(jù)的存放依次為RO、RW、ZI,并且地址空間時(shí)連續(xù)的。但是到了運(yùn)行的時(shí)候,RW數(shù)據(jù)必須被拷貝到SDRAM(SRAM)中以支持讀寫,這就是我們所謂的運(yùn)行環(huán)境。那么就要有一段代碼去完成這個(gè)任務(wù),在本章中我們介紹如何生成這段代碼。
玩過(guò)2410的朋友都知道2410初始化代碼中有一段搬運(yùn)RW和ZI初始化的代碼,沒(méi)錯(cuò),它確實(shí)能夠在一定程度上完成上面所說(shuō)的任務(wù),只要我們?cè)谏啥M(jìn)制可執(zhí)行代碼的時(shí)候在編譯器鏈接項(xiàng)的地方填寫正確的 RO&RW地址,(比如RO = 0, RW = 0x30000000), 那么將程序下到  NOR flash的零地址并從nor flash啟動(dòng),啟動(dòng)代碼會(huì)將RW&ZI數(shù)據(jù)弄到 0x30000000,程序就能跑起來(lái)了。 但是各位有沒(méi)有想過(guò),怎么把RO代碼弄到SDRAM中(有時(shí)候這是必須的,比方后面我將提到用nor flash的bootloader燒寫nor flash)?如果直接設(shè)RO=0x30000000,那么這段代碼下載到0地址肯定跑不起來(lái),除非是ROPI,這個(gè)要求就高了。這里我們有必要從介紹ADS中規(guī)定的C語(yǔ)言入口開始,ADS中從初始化匯編代碼跳到main函數(shù)有兩種方式,main和__main: 1,在__main入口的模式下,匯編代碼的指令為& nbspb __main, 編譯器在跳轉(zhuǎn)到main之前還要作一系列的工作,這其中就包括對(duì)運(yùn)行環(huán)境的初始化,在< ADS COMPILE GUIDE>中提到: copies nonroot (RO&RW) execution regions from load addr to exec addr, and Zeros& nbspZI region. 借助編譯器,我們就可以定義更為復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境,這里要用到scatter文件(.scf),比如我們要的目標(biāo)運(yùn)行環(huán)境是:將啟動(dòng)代碼以外的所有代碼都 拷貝到SDRAM的初始地址中運(yùn)行,比且把RW段設(shè)在0x30800000,那么對(duì)應(yīng)的scf文件如下: FLASH 0x0 0x200000 { EXEC1 0x0 0x200000 { 2410init.o(Init, +First) __main.o(+RO)  copy code * (Region$$Table)  RO/RW addresses to copy * (ZISection$$Table)  ZI addresses to zero } EXEC2 0x30000000 0x00800000 { *(+RO) } SDRAM 0x30800000 0x00800000 { *(+RW,+ZI) } } ;Sections named Region$$Table and ZISection$$Table which contain the addresse s of the code/data to be copied. 當(dāng)然,在這種模式下,有些入口函數(shù)必須自己重定義,比如__user_initial_stackheap,具體參見ADS文檔。 2,  main入口模式即簡(jiǎn)單的跳轉(zhuǎn),這里起始不用“main”這個(gè)名字也無(wú)所謂。那么編譯器不會(huì)作任何的初始化,所有運(yùn)行環(huán)境的建立都要 * 我們自己,這就是大家看到的那段搬運(yùn)代碼存在的理由。但是它實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的運(yùn)行環(huán)境是可取的,如果用scf定義的復(fù)雜環(huán)境,雖然我 相信是可以做到的,但是可能會(huì)比較麻煩。我還沒(méi)深究。 另外,這里提一下semihost,因?yàn)槲覀冊(cè)诳碅DS的東西的時(shí)候經(jīng)常出現(xiàn)這個(gè)詞,我也一直受其困擾。這里我簡(jiǎn)單說(shuō)一下自己的見解,semihost 僅僅是一種調(diào)試手段,它的機(jī)理就是利用MULTI_IDE等工具捕捉目標(biāo)環(huán)境運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的值為0x123456的SWI中斷,然后向上位機(jī)的ADS 軟件發(fā)送對(duì)應(yīng)的調(diào)試信息。對(duì)于我們最后的應(yīng)用代碼來(lái)說(shuō),都是nonsemihost類型的。如果我們?cè)谡{(diào)試中使用semihost,那么只要在最后重定義 ADS中的一些使用到的庫(kù)函數(shù)(比如fputc),代碼就可以從 semihost向nonsemihost的類型轉(zhuǎn)變。不過(guò)到目前為止,我還沒(méi)體會(huì)到semihost的威力。 2410啟動(dòng)代碼分析 這一章主要對(duì)目前廣泛流行的2410啟動(dòng)代碼進(jìn)行分析:S3C2410的初始化代碼主要涉及到對(duì)系統(tǒng)主要模塊的配置、運(yùn)行環(huán)境的建立、系統(tǒng)時(shí)鐘、MMU等模塊的配置,下面按執(zhí)行順序依次都各個(gè)部分進(jìn)行分析: 程序入口:(ResetHandler) 在程序一開始,首先進(jìn)行的一些操作主要保證初始化程序能夠順利的運(yùn)行, 因此主要包括關(guān)閉WDT、中斷,配置鎖相環(huán)等。配置memory接口memory接口是確保數(shù)據(jù)訪問(wèn)正確的基本保障,此處主要配置SFR寄存器中0x48000000開始的memory接口寄存器組, 確保每個(gè)bank的位寬、訪問(wèn)類型(waitable)以及時(shí)序參數(shù)正確。如果沒(méi)有特別的要求,一般來(lái)說(shuō)時(shí)序參數(shù)使用默認(rèn)值即可。 初始化堆棧 ARM有6種運(yùn)行模式,必須為每一種模式提供獨(dú)立的堆??臻g,在堆棧設(shè)置之前是不能進(jìn)行C函數(shù)的調(diào)用的。ARM的堆棧模式 是從高地址遞減的,我的所有代碼統(tǒng)一將堆棧的首地址設(shè)在0x33ff8000處,往低依次為FIQ、IRQ、Abort、Undef、SVC,其中VC和User模式不予區(qū)分。堆棧大小一般可在頭文件或者當(dāng)前文件中修改。 運(yùn)行空間的初始化 這段代碼主要完成兩個(gè)功能,一是將RW數(shù)據(jù)搬運(yùn)到RW空間(我們生成ROM鏡像時(shí),RW數(shù)據(jù)是跟在RO數(shù)據(jù)之后的),二是 初始化ZI數(shù)據(jù)段。當(dāng)然,這段代碼存在的前提是代碼的運(yùn)行環(huán)境只是標(biāo)準(zhǔn)的兩段式:一段RO空間和一段RW空間;并且在C程序 入口時(shí)沒(méi)有調(diào)用編譯器的鏈接庫(kù)(__main)。后者已經(jīng)提供相應(yīng)的功能,并且支持更加復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境定義(使用SCF文件), (關(guān)于這一點(diǎn),我在介紹ADS中C代碼的啟動(dòng)模式時(shí)已經(jīng)詳細(xì)介紹)。 __rt_lib_init 在ADS1.2的環(huán)境中,如果在C入口沒(méi)有調(diào)用編譯器的鏈接庫(kù)(__main),那么在C程序一開始要調(diào)用該函數(shù)以初始化運(yùn)行時(shí)的函數(shù)庫(kù),以保證對(duì)ADS提供的某些庫(kù)函數(shù)能夠正常調(diào)用。從這個(gè)函數(shù)開始,我們已經(jīng)在C語(yǔ)言環(huán)境下了。 MMU初始化 2410的MMU支持1級(jí)&2級(jí)地址映射,在我們目前大部分應(yīng)用中均采用1級(jí)section模式的地址映射,一個(gè)section的大小為1M,也就是說(shuō)從邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)變是這樣的一個(gè)過(guò)程: 一個(gè)32位的地址,高12位決定了該地址在頁(yè)表中的index,這個(gè)index的內(nèi)容決定了該邏輯section對(duì)應(yīng)的物理section; 低20位決定了該地址在section中的偏移(index)。 因此從0x0~0xffffffff的地址空間總共可以分成0x1000(4K)個(gè)section,頁(yè)表中每項(xiàng)的大小為32個(gè)bit,因此頁(yè)表的大小為0x4000(16K)。在我的代碼中所有程序的頁(yè)表統(tǒng)一存放在地址0x33ff8000。 每個(gè)頁(yè)表項(xiàng)的內(nèi)容如下: bit: 31 20 19 12 11 10 9 8 5 4 3 2 1 0 content:  Section對(duì)應(yīng)的物理地址 NULL AP 0& nbspDomain 1 C B 1 0 最低兩位(10)是section分頁(yè)的標(biāo)識(shí)。 AP:Access Permission,區(qū)分只讀、讀寫、SVC&其它模式。 Domain:每個(gè)section都屬于某個(gè)Domain,一個(gè)有16個(gè)Domain,每個(gè)Domain的屬性由CP15的R3寄存器控制。 在我得所有程序中,都只包含兩個(gè)Domain,一個(gè)是SFR地址以下(包括SFR)的空間,可訪問(wèn); 另一個(gè)是SFR以上的空間,不可訪問(wèn)。C、B:這兩位決定了該section的cache&write buffer屬性,這與該段的用途(RO or RW)有密切關(guān)系。不同的用途要做不同的設(shè)置。 C B 具體含義 0 0 無(wú)cache,無(wú)寫緩沖,任何對(duì)memory的讀寫都反映到ASB總線上。 對(duì) memory 的操作過(guò)程中CPU需要等待。 0 1 無(wú)cache,有寫緩沖,讀操作直接反映到ASB總線上。寫操作CPU將數(shù)據(jù)寫入 到寫緩沖后繼續(xù)運(yùn)行,由寫緩沖進(jìn)行ASB操作。1 0 有cache,寫通模式,讀操作首先考慮cache hit;寫操作時(shí)直接將數(shù)據(jù)寫入 寫緩沖,如果同時(shí)出現(xiàn)cache hit,那么也更新cache。1 1 有cache,寫回模式,讀操作首先考慮cache hit;寫操作也首先考慮cache, 如果hit,則只修改cache,并將cache對(duì)應(yīng)半行的dirty比特置位;如果miss,則寫入寫緩沖,觸發(fā)ASB總線操作。 在我的程序中內(nèi)存空間的分配統(tǒng)一采用了文末的MEMORY圖。雖然MMU只是使用了邏輯地址到物理地址的linear transfer (值不改變),但是由于MMU能夠引入cache&write buffer,因此系統(tǒng)性能有很大的提高! 配置時(shí)鐘比、重新設(shè)置PLL 2410內(nèi)部有三個(gè)時(shí)鐘:FCLK、HCLK、PCLK,分別供CPU、AHB總線和APB總線使用,為了降低功耗,一般都選擇周期比為1:2:4的合理配置。 同時(shí)將PLL配置為運(yùn)行環(huán)境時(shí)鐘,一般都達(dá)到最高202M。 IO初始化 將IO口配置為對(duì)應(yīng)的功能選項(xiàng),同時(shí)一般會(huì)點(diǎn)亮相應(yīng)的LED燈。 中斷初始化 2410的內(nèi)存空間沒(méi)有remap的機(jī)制,應(yīng)該中斷入口時(shí)鐘位于零地址。因此中斷服務(wù)機(jī)制可以描述如下: 首先,不管使用那種啟動(dòng)方式,必須確保一下代碼段位于內(nèi)存的0x0地址: b ResetHandler b HandlerUndef handler for Undefined mode b HandlerSWI handler for SWI interrupt b HandlerPabort handler for PAbort b HandlerDabort handler for DAbort b . reserved b HandlerIRQ handler for IRQ interrupt b HandlerFIQ handler for FIQ interrupt 除ResetHandler外,其余各項(xiàng)都是由如下的宏定義的一段代碼: HandlerFIQ HANDLER HandleFIQ MACRO $HandlerLabel HANDLER $HandleLabel $HandlerLabel sub sp,sp,#4 decrement sp(to store jump address) stmfd sp!,{r0} PUSH the work register to stack ldr r0,=$HandleLabel load the address of HandleXXX to r0 ldr r0,[r0] load the contents str r0,[sp,#4] store the contents(ISR) of HandleXXX to stack ldmfd sp!,{r0,pc} POP the work register and pc(jump to ISR) MEND 這段代碼的含義是通過(guò)堆棧將中斷向量表中的內(nèi)容賦給PC指針(如HandleFIQ是存放著FIQ服務(wù)程序入口地址的地址),自然程序就跳到相應(yīng)的入口地址。 可見,中斷向量表存放的是各個(gè)中斷服務(wù)程序的入口地址,它是用來(lái)被加載的,而并不是可執(zhí)行代碼。為了統(tǒng)一,所有示例程序都將中斷向量表放在0x33ffff00開始的地址,并根據(jù)入口地址依次排列。 需要注意的是如果各種模式的服務(wù)程序用C語(yǔ)言定義,那么類型必須用__irq定義,以保證能夠正確返回。 初始化串口 串口統(tǒng)一選用UART0,模式采用115200、1bit STOP、No Parity。 最后跳轉(zhuǎn)到我們自己的應(yīng)用程序! 附:我得程序所使用的地址空間結(jié)構(gòu)以及MMU中C、B的設(shè)置: Blank Area: RW_FAULT 0x5b000000 ~ 0xffffffff Sram & SFR: NCNB 0x40000000 ~ 0x4affffff Blank Area: RW_FAULT 0x34000000 ~ 0x3fffffff Int_Vec, Stack, MTT: CNB 0x33f00000 ~ 0x33ffffff SDRAM Download: NCNB 0x31000000 ~ 0x33efffff SDRAM Exec RW: CB 0x30800000 ~ 0x30ffffff SDRAM Exec R CNB 0x30000000 ~ 0x307fffff Bank5, FPGA: NCNB 0x28000000 ~ 0x2fffffff Bank4, FPGA: NCNB 0x20000000 ~ 0x27ffffff Bank3, Bottom NIC: NCNB 0x18000000 ~ 0x1fffffff Bank2, Bottom Flash: CNB 0x10000000 ~ 0x17ffffff Bank1, Bottom Sram: CNB 0x08000000 ~ 0x0fffffff Bank0, Flash or Sram: CNB 0x00000000 ~ 0x07ffffff Nor Flash Bootloader 這是我著手寫的第一個(gè)程序,我的想法是讓這個(gè)程序同時(shí)支持通過(guò)串口對(duì)Nand 和 Nor FLASH的燒寫,如果不進(jìn)行任何燒 寫,那么就跳到Nor Flash的第二個(gè)section啟動(dòng)應(yīng)用程序,這樣一來(lái),即使脫離JTGA,我也可以使用串口進(jìn)行盲調(diào)。 由于有現(xiàn)成的初始化文件和flash燒寫的示例程序,開發(fā)起來(lái)還比較快。當(dāng)然也遇到了一些問(wèn)題,一開始連flash的device ID都讀 不出來(lái),后來(lái)發(fā)現(xiàn)我指針沒(méi)有定義成volatile類型,flash的操作時(shí)序被編譯器優(yōu)化了;再者,在對(duì)Nor Flash進(jìn)行操作時(shí),bank0 在MMU中的類型一定要設(shè)為NCNB,這樣比較保險(xiǎn)。 遇到最大的問(wèn)題就是下面的了,一開始我用jtag把程序下載到 0x30000000的地方運(yùn)行,對(duì)Nor Flash的燒寫完全正常,但是當(dāng) 把程序下載到Nor Flash中啟動(dòng)運(yùn)行后,再對(duì)Nor Flash的section 2進(jìn)行燒寫時(shí),就出現(xiàn)了問(wèn)題。所幸沒(méi)多久我就意 識(shí)到了問(wèn)題,將程序放在 Nor Flash中運(yùn)行,同時(shí)有對(duì)同一片flash進(jìn)行操作,那么操作時(shí)序勢(shì)必會(huì)被CPU的指令讀取時(shí)序所破 壞,因此程序必須搬運(yùn)到 SDRAM中運(yùn)行。 但是啟動(dòng)地址有必須是零地址,所以我采用了前文提到的scatter文件的方法,將非必要的代碼全部搬到sdram中運(yùn)行,scf文件格式 就是前文中的那個(gè)。當(dāng)然采用了__main的入口,調(diào)用了ADS的鏈接庫(kù),讓它幫忙建立程序的運(yùn)行環(huán)境。 |
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