ARM启动过程

ARM 启动过程

    对于一般的嵌入式系统来讲，考虑到系统成本，运行速度等因素，往往联合使用好几种存储器件。在下面讲到的例子中，是开发中用到的一个 ARM9EJ 的处理器，系统中采用了SDRAM, ROM, Nand FLASH, ITCM ,DTCM 等。  

    SDRAM: 程序正常运行时所在的存储器， 物理地址 0x24000000 － 0x24800000 （以8M 为例）；

    ROM:   复位后， ARM 从 ROM 启动， ROM 是只读的，出厂时就烧好了，不可更改，正常运行时，物理地址：

            0x2C000000 - 0x2C006000 (24KB);

    Nand FLASH: 外接存储器件，正常运行的程序会通过烧录工具先放在这里。也可以做为用户的数据存储区，通过文件系统来访问。

    ITCM, DTCM: 类似与 SDRAM ,但是速度比 SDRAM 快很多，当进行大量，繁琐，且实时性要求较高的运算时，使用该存储。

    从开机，即对处理器发送一个 RESET 信号后， ARM 处理器就进入中断模式，从中断向量 RESET 处理，即地址0x00000000 处开始执行。但是，我们看到，整个系统在物理地址 0 处是没有存储器件的。实际上是， 对与大多数的ARM处理器来讲，有一个硬件映射的机制。对与这个处理器来说，开始时，默认将 ROM （0x2C000000 － 0x2C006000) 映射到地址零处，注意，此动作是由硬件达成的，软件不用考虑。此时，送到地址总线的地址是 0x00000000, 但是对应的却是ROM
中offset 为0处的代码。 看看ROM 中代码是怎么考虑的：

    .section .boot                  #1

    __RESET_ADDR:

 /* Move PC to ROM address */

  LDR PC, =0x2C000024            #2

 /* Hardward init */

 BL  __HARDWARD_INIT          

 /* Detect SDRAM size */

 BL  __SDRAM_DETECT

 /* SDRAM init */

 BL  __SDRAM_INIT

 /* Data section init */

 BL  __DATA_INIT                #3

 /* BSS section init */

 BL  __BSS_INIT                 #4

 

 /* ARM mode stacks init */

 BL  __STACK_INIT               #5

 /* Enter C code */

 B __MMU_START_MAIN              #6

   

    需要注意的是上面标出来的6个地方，下面分别解释：

    #1

    GCC 会把以下的代码放到 .boot 段中，通过 ld 中对 .boot 的安排，可将该段放在指定的地址空间,参见后面的 ld 描述；

   

    #2

    此处将 PC 指针赋值为 0x2C000024, 通过对这个 .boot 段进行反汇编，可以看到该地址对应

    BL  __HARDWARD_INIT, 就是该条指令的下一条。 此时，物理地址 0x00000024 和 0x2C000024 都对应这条指令，这是由于重映射机制造成的。通过，执行

    LDR PC, =0x2C000024, 使得处理器的地址空间从原来的 0x0000000 变到 0x2C000000 ，这是必要的。其一： ROM 本身就对应在 0x2C000000 这个地址空间，恢复到此空间是很自然的。其二：为后面的重映射做准备。因为ROM 的运行速度没有 SDRAM 快，所以通常把程序加载到 SDRAM 中运行，由于中断向量的在 0x00000000 处，所以需要把 SDRAM 映射到 0 地址去，这也是硬件映射的。如果不做这种转换的话，当进行了硬件映射后，两条指令就接不上了，上一条指令是
0x0000xxxx, 位于 ROM 中，下一条指令 0x0000xxxy 为与SDRAM ，会接着从 SDRAM 中执行，很容易出问题。

   

    #3

    此处做数据段的初始化的，数据段是可读可写的。所以必须把数据段搬到 SDRAM 中去，方可使用。该数据段的 LMA 和  VMA 是不同的，通过在 ld 中加上标签，可以得知从哪儿搬数据，要搬到那儿去。

    #4

    做BSS 段初始话，一般清0。 值得注意的是，对于初始化为 0 的全局变量，可能会放在这里。

    #5

    初始化，各个模式下的堆栈。

    #6

    启动MMU，进入main 函数。      

    由于 ROM 中空间有限，上面在 ROM 中代码不可能做更多动作。 一般我们把自己编写程序生成 arm 代码放在 Nand Flash 中。在 ROM 中的程序进入main 后，就会通过nand driver 将存在nand 中的code 读到 SDRAM 中，然后做硬件重映射，将 SDRAM 映射到地址 0 处， 然后在 SDRAM 中跑。 对于 ARM 的 bootload 来将，做的就是这个工作。