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1. 掌握ARM啟動的基本知識和流程

1. 認真學習ARM啟動的流程，單步執行程序，查看各寄存器的變化。

EL-ARM-830教學實驗箱，PentiumII以上的PC機。

PC操作系統WIN98或WIN2000或WINXP，ADS1.2集成開發環境。

本實驗僅使用實驗教學系統的CPU板。在進行本實驗時，LCD電源開關、音頻的左右聲道開關、AD通道選擇開關、觸摸屏中斷選擇開關等均應處在關閉狀態。

ARM的啟動。該實驗不是演示實驗，是學習啟動流程的實驗

基于ARM芯片的應用系統，多數為復雜的片上系統，該復雜系統里，多數硬件模塊都是可配置的，需要由軟件來預先設置其需要的工作狀態，因此在用戶的應用程序之前，需要由專門的一段代碼來完成對系統基本的初始化工作。由于此類代碼直接面對處理器內核和硬件控制器進行編程，故一般均用匯編語言實現。系統的基本初始化內容一般包括：

1. 分配中斷向量表

2. 初始化存儲器系統

3. 初始化各工作模式的堆棧

4. 初始化有特殊要求的硬件模塊

5. 初始化用戶程序的執行環境

6. 切換處理器的工作模式

7. 呼叫主應用程序

ARM要求中斷向量表必須放置在從0x00000000地址開始，連續32個字節的空間內。每當一個中斷發生后，ARM處理器便強制把PC指針指向對應中斷類型的向量表中的地址。因為每個中斷只占據向量表中4個字節的存儲空間，只能放置一條ARM指令，所以，通常放一條跳轉指令讓程序跳轉到存儲器的其他地方，再執行中斷處理。

1.分配中斷向量表

中斷向量表的程序通常如下表示：

AREA Init ,CODE, READONLY

其中關鍵字ENTRY是指定編譯器保留這段代碼，鏈接的時候要確保這段代碼被鏈接在整個程序的入口地址，該地址也就是RO的連接地址。當ARM啟動時，PC指針會自動尋找該關鍵字從該關鍵字處執行，該關鍵字的地址應滿足4字節對齊的地址。

當中斷控制器使能外設模塊為向量中斷時，如定時器向量中斷，ADC向量中斷，外部中斷向量中斷等等，外設中斷向量表同理需要相應的跳轉指令，以發生相應中斷時從對應的中斷向量表跳到存儲器的某個地方，一般可選擇讓其跳到SDRAM的高端地址，然后，再跳入中斷服務程序的地址，往下執行。

2. 初始化存儲器系統

存儲器類型,存儲的容量以及時序配置、總線寬度等等。通常Flash和SRAM同屬于靜態存儲器類型，可以合用同一個存儲器端口；而DRAM因為有動態刷新和地址線復用等特性，通常配有專用的存儲器端口。除存儲器外，網絡芯片的存儲器相關配置，外接大容量的存儲卡的配置均在此處實現。

存儲器端口的接口時序優化是非常重要的，這會影響到整個系統的性能。因為一般系統運行的速度瓶頸都存在于存儲器訪問，所以存儲器訪問時序應盡可能的快；而同時又要考慮到由此帶來的穩定性問題。

因為ARM有7種執行狀態，每一種狀態的堆棧指針寄存器（SP）都是獨立的。所以，對程序中需要用到的每一種模式都要給SP定義一個堆棧地址。方法是改變狀態寄存器內的狀態位，使處理器切換到不同的狀態，然后給SP賦值。注意：不要切換到User模式進行User模式的堆棧設置，因為進入User模式后就不能再操作CPSR回到別的模式了，可能會對接下去的程序執行造成影響。

這是一段堆棧初始化的代碼示例：

;// 預定義處理器模式常量

NOINT EQU 0xc0 // 屏蔽中斷位

orr r1,r0,#UNDEFMODE|NOINT

msr cpsr_cxsf,r1 ;//未定義模式堆棧

orr r1,r0,#ABORTMODE|NOINT

msr cpsr_cxsf,r1 ;//終止模式堆棧

orr r1,r0,#IRQMODE|NOINT

msr cpsr_cxsf,r1 ;//中斷模式堆棧

orr r1,r0,#FIQMODE|NOINT

msr cpsr_cxsf,r1 ;//快中斷模式堆棧

bic r0,r0,#MODEMASK|NOINT

msr cpsr_cxsf,r1 ;//服務模式堆棧

4. 初始化有特殊要求的硬件模塊

比如，時鐘模塊，看門狗模塊等。

5. 初始化應用程序執行環境

映像一開始總是存儲在ROM／Flash里面的，其RO部分即可以在ROM／Flash里面執行，也可以轉移到速度更快的RAM中執行；而RW和ZI這兩部分是必須轉移到可寫的RAM里去。所謂應用程序執行環境的初始化，就是完成必要的從ROM到RAM的數據傳輸和內容清零。

下面是在ADS下，一種常用存儲器模型的直接實現：

LDR r0,=|Image$$RO$$Limit| 得到RW數據源的起始地址

LDR r1,=|Image$$RW$$Base| RW區在RAM里的執行區起始地址

LDR r3,=|Image$$ZI$$Base| ZI區在RAM里面的起始地址

CMP r0,r1 比較它們是否相等

1 LDR r1,=|Image$$ZI$$Limit|

程序實現了RW數據的拷貝和ZI區域的清零功能。其中引用到的4個符號是由鏈接器輸出的。

|Image$$RO$$Limit|：表示RO區末地址后面的地址，即RW數據源的起始地址

|Image$$RW$$Base|：RW區在RAM里的執行區起始地址，也就是編譯器選項RW_Base指定的地址

|Image$$ZI$$Base|：ZI區在RAM里面的起始地址

|Image$$ZI$$Limit|：ZI區在RAM里面的結束地址后面的一個地址

詳細請參閱ADS1.2的PDF文件夾內ADS_LINKERGUIDE_A.PDF文檔。

6. 改變處理器模式

因為在初始化過程中，許多操作需要在特權模式下才能進行（比如對CPSR的修改），所以要特別注意不能過早的進入用戶模式。

內核級的中斷使能也可以考慮在這一步進行。如果系統中另外存在一個專門的中斷控制器，比如三星的S3C2410，這么做總是安全的。

7. 呼叫主應用程序

當所有的系統初始化工作完成之后，就需要把程序流程轉入主應用程序。最簡單的一種情況是：

直接從啟動代碼跳轉到應用程序的主函數入口，當然主函數名字可以由用戶隨便定義。

在ARM ADS環境中，還另外提供了一套系統級的呼叫機制。

__main()是編譯系統提供的一個函數，負責完成庫函數的初始化和初始化應用程序執行環境，最后自動跳轉到main()函數。但這要進一步設置一些參數，使用起來較復雜，隨著對ARM的進一步的應用，可以以后使用該種方式。

可以單步執行工程文件, 認真學習代碼的注釋,觀察各存儲器的變化。建議用實驗程序\HARDWARE\ADS\實驗四\boot.mcp在ADS的開發環境的AXD Debugger中運行,運行之前，首先配置options\configure target\ARMUL，選ARMUL是使用軟件仿真。

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