ARM7TDMI-S在嵌入式系统中的Bootloader代码设计
bootloader原理
bootloader原理引言：在计算机系统中，bootloader（引导加载程序）是启动计算机操作系统的第一个程序。
它的主要作用是初始化系统硬件并加载操作系统内核，使计算机能够正常启动。
本文将详细介绍bootloader的原理和工作流程。
一、bootloader的作用bootloader是计算机启动过程中的重要组成部分，其作用主要有以下几个方面：1. 初始化硬件：bootloader负责初始化计算机系统的硬件设备，包括CPU、内存、外设等。
通过与硬件交互，确保系统能够正常运行。
2. 加载操作系统内核：bootloader从硬盘或其他存储设备中读取操作系统内核的镜像文件，并将其加载到内存中。
加载完成后，将控制权交给操作系统。
3. 提供启动选项：bootloader可以提供多个启动选项，允许用户选择不同的操作系统或系统配置。
这在多系统或多配置的计算机中尤为重要。
二、bootloader的工作流程1. 加电自检：当计算机加电时，CPU会首先执行自检程序，检测硬件设备是否正常工作。
自检完成后，将转移到bootloader程序上。
2. 加载bootloader：在计算机的硬盘或其他存储设备中，有一个固定的位置存放着bootloader程序。
CPU会通过读取存储设备上的引导扇区，将bootloader加载到内存中。
3. 初始化硬件：bootloader会初始化计算机的硬件设备，包括CPU、内存、硬盘、显示器等。
这些初始化操作是为了确保系统能够正常运行，并为操作系统的加载做好准备。
4. 加载操作系统内核：bootloader会从存储设备中读取操作系统内核的镜像文件，并将其加载到内存中的指定位置。
加载完成后，bootloader将控制权交给操作系统。
5. 启动操作系统：操作系统接管控制权后，会执行自己的初始化操作，并进入正常的工作状态。
至此，计算机的启动过程完成。
三、bootloader的实现方式bootloader的实现方式因计算机架构和操作系统而异。
ARM嵌入式系统基础教程第二版课后习题答案
第1章嵌入式系统概述(1)举出3个本书中未提到的嵌入式系统的例子。
答：键盘、鼠标、扫描仪。
(2)什么叫嵌入式系统？答：嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。
(3)什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？答：嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。
分为3类：1.注重尺寸、能耗和价格；2.关注性能；3.关注全部4个需求——性能、尺寸、能耗和价格。
(4)什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？答：嵌入式操作系统是操作系统的一种类型，是在传统操作系统的基础上加入符合嵌入式系统要求的元素发展而来的。
原因：1.提高了系统的可靠性；2.提高了开发效率，缩短了开发周期。
3.充分发挥了32位CPU的多任务潜力。
第2章 ARM7体系结构1.基础知识(1)ARM7TDMI中的T、D、M、I的含义是什么？答：T：高密度16位Thumb指令集扩展；D：支持片上调试；M：64位乘法指令；I：Embedded ICE硬件仿真功能模块。
(2)ARM7TDMI采用几级流水线？使用何种存储器编址方式？答：3级；冯·诺依曼结构。
(3)ARM处理器模式和ARM处理器状态有何区别？答：ARM处理器模式体现在不同寄存器的使用上；ARM处理器状态体现在不同指令的使用上。
(4)分别列举ARM的处理器模式和状态？答：ARM的处理器模式：用户模式、系统模式、管理模式、中止模式、未定义模式、中断模式、快速模式；ARM的处理器状态:ARM状态、Thumb状态。
(5)PC和LR分别使用哪个寄存器？答：PC:R15；LR:R14。
(6)R13寄存器的通用功能是什么？答：堆栈指针SP。
(7)CPSR寄存器中哪些位用来定义处理器状态？答：位31~28：N、Z、C、V，条件代码标志位；27~8：保留位；7~0：I、F、T、M4~0，控制标志位。
(8)描述一下如何禁止IRQ和FIQ的中断。
答：当控制位I置位时，IRQ中断被禁止，否则允许IRQ中断使能；当控制位F置位时，FIQ 中断被禁止，否则允许FIQ中断使能。
ARM开发教程之ARM体系的嵌入式系统BSP的程序设计
ARM开发教程之ARM体系的嵌入式系统BSP的程序设计简介：ARM公司在32位RISC的CPU开发领域不断取得突破，其结构已经从V3发展到V6。
BSP（Board Support Package）板级支持包介于主板硬件和操作系统之间，其功能与PC 机上的BIOS相类似，主要完成硬件初始化并切换到相应的操作系统。
BSP是相对于操作系统而言的，不同的操作系统对应于不同定义形式的BSP，例如VxWorks的BSP和Linux的BSP相对于某一CPU来说，尽管实现的功能一样，可是写法和接口定义是完全不同的。
另外，仔细研究所用的芯片资料也十分重要，例如尽管ARM在内核上兼容，但每家芯片都有自己的特色。
所以这就要求BSP程序员对硬件、软件和操作系统都要有一定的了解。
本文介绍基于ARM体系的嵌入式应用系统初始化部分BSP的程序设计。
本文引用的源码全部是基于HMS320C7202芯片设计，并已成功运行。
1 ARM开发教程之初始化过程尽管各种嵌入式应用系统的结构及功能差别很大，但其系统初始化部分完成的操作有很大一部分是相似的。
嵌入式系统的启动流程如图1所示。
1.1 设置入口指针启动程序首先必须定义指针，而且整个应用程序只有一个入口指针。
一般地，程序在编译链接时将异常中断向量表链接在0地址处，并且作为整个程序入口点。
入口点代码如下：ENTRY（_start）；开始1.2 ARM开发教程之设置异常中断向量表ARM要求中断向量表必须放置在从0开始、连续8×4字节的空间内。
各异常中断向量地址以及中断的算是优先级如表1：表1 各异常中断的中断向量地址以及中断的处理优先级中断向量地址异常中断类型异常中断模式优先级（6最低）0x0 复位特权模式（SVC）10x4 未定义中断未定义指令中止模式（Undef) 60x8 软件中断（SWI）特权模式（SVC）60x0c 指令预取中止中止模式50x10 数据访问中止中止模式20x14 保留未使用未使用0x18 外部中断请求（IRQ）外部中断（IRQ）模式40x1c 快速中断请求（FIQ）快速中断（FIQ）模式 3每当一个中断发生后，ARM处理器便强制把程序计数器（PC）指针置为向量表中对应中断类型的地址值。
嵌入式系统设计-BootLoader
Bootloader要实现的主要工作1
• 硬件系统自检 • 配置其他Bank或者端口、外设等工作模式 • 处理中系统的中断
– 在不支持remap的处理器中，中断必然要经过 Boot ROM的空间，这时，Boot ROM需要处理 的任务就是把固定的中断向量映射到一个可编 程的中断处理子程序的地址
Bootloader要实现的主要工作2
• 引导操作系统
– 系统配置完成以后， Bootloader需要把操作系 统（或者其他程序）装载到SDRAM（就是系统 的RAM区），然后，把PC指针指向程序的RAM 空间，使操作系统启动，这就是引导。
Bootloader要实现的主要工作3
• Flash（Boot ROM）编程
– 对引导Flash（或者其他的非易失性存储器）编 程，通过串口或者以太网口下载编译成功的操 作系统或者应用程序，甚至Boot ROM本身。
• 大多数Boot Loader 都包含两种不同的操作
模式：“启动加载”模式和“下载”模式， 这种区别仅对于开发人员才有意义。
• 最终用户的角度看，Boot Loader 的作用就
是用来加载操作系统，而并不存在所谓的 启动加载模式与下载工作模式的区别。
启动加载模式
• 也称为“自主”（Autonomous）模式。也
– 要想实现Boot ROM的自编程，必须让Boot 程 序是在RAM中运行
Bootloader的制作
• Boot ROM使用来配置系统启动的。没有
Boot ROM，系统就不能配置，更不能启动。
• Boot ROM可以自编程，但是，第一次系统
启动用的Boot ROM是如何烧录的呢？
– 使用插座连接Flash配合编程器 – 通过ARM的JTAG接口
单片机bootloader原理
单片机bootloader原理一、引言单片机是一种集成了微处理器核心、存储器和输入输出接口的微型计算机系统。
在单片机的开发过程中，bootloader（引导程序）被广泛应用，其作用是在系统上电或复位时，负责加载和启动应用程序。
本文将介绍单片机bootloader的原理和工作流程。
二、bootloader的作用bootloader是单片机系统的第一个运行的程序，其主要作用如下：1. 初始化系统的硬件资源，如时钟、中断等。
2. 加载和运行应用程序。
3. 支持固件更新，可以通过串口或其他接口加载新的应用程序。
4. 提供调试和故障排除的功能。
三、bootloader的原理bootloader的原理可以简要概括为以下几个步骤：1. 系统上电或复位后，单片机会从固定的地址开始执行代码，这个地址就是bootloader的入口地址。
2. bootloader首先会进行硬件初始化，包括时钟设置、中断向量表的初始化等。
3. 然后，bootloader会检查是否存在新的固件更新。
如果有更新，bootloader会加载新的固件到指定的存储空间。
4. 如果没有固件更新，bootloader会加载应用程序到内存中，并跳转到应用程序的入口地址开始执行。
5. 应用程序执行完毕后，bootloader可以对系统进行复位或其他操作。
四、bootloader的工作流程下面以一个简单的bootloader工作流程来说明其原理：1. 单片机上电或复位后，开始执行bootloader的代码。
2. bootloader首先进行硬件初始化，设置时钟、中断等。
3. bootloader会检查是否存在固件更新的标志。
如果有标志，则执行固件更新操作。
4. 如果没有固件更新标志，bootloader会加载应用程序到内存中，并跳转到应用程序的入口地址开始执行。
5. 应用程序执行完毕后，bootloader可以对系统进行复位或其他操作。
五、bootloader的优点bootloader具有以下几个优点：1. 灵活性高：bootloader可以根据需求加载不同的应用程序，实现系统的灵活升级和更新。
ARM嵌入式系统复习题
嵌入式系统复习题一、简答题1、什么是嵌入式处理器，嵌入式处理器可以分为几大类？嵌入式处理器是为了完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器，分为嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP处理器、嵌入式片上系统（SOC）。
2、广泛使用的三种类型的操作系统？多道批处理操作系统、分时操作系统以及实时操作系统。
3、什么是RISC？什么是CISC？RISC是精简指令集计算机的缩写。
CISC是复杂指令集计算机的缩写。
4、ARM7TDMI中的T、D、S、I分别表示什么含义？T：支持高密度16位的Thumb指令集；D：支持片上调试；S：ARM7TDMI 的可综合（synthesizable）版本（软核）；I：支持EmbededICE观察硬件；M：支持64位乘法5、ARM7TDMI处理器采用什么样的体系结构，其可寻址地址空间多大？ARM处理器使用冯.诺依曼结构；使用单个平面的232个8位字节地址空间。
地址空间可以看作是包含230个32位字，或231个16位半字。
6、ARM7TDMI处理器采用几级流水线处理，使用何种存储器编址方式？ARM7TDMI处理器采用三级流水线；ARM处理器将存储器看做是一个从0开始的线性递增的字节集合。
7、ARM处理器模式和ARM处理器状态有什么区别？ARM处理器模式指用户模式、快中断模式、中断模式、管理模式、中止模式、未定义模式和系统模式。
ARM处理器状态指ARM状态和Thumb状态ARM两种处理器状态下均有上述7种模式。
8、ARM7TDMI内部寄存器特点？分别为31个通用32位寄存器和6个状态寄存器。
它们不能在同一使劲同时被访问，对其的访问取决于处理器状态和处理器模式。
9、ARM7TDMI有几种寻址方式？寄存器寻址、立即寻址、寄存器移位寻址、寄存器间接寻址、基址寻址、多寄存器寻址、堆栈寻址、相对寻址。
10、ARM7的内部寄存器R13、R14、R15的主要功能和作用？R13：堆栈指针，用于保存堆栈的出入口处地址、保存待使用寄存器的内容R14：连接寄存器，当使用BL指令调用子程序时，返回地址将自动存入14中；当发生异常时，将R14对应的异常模式版本设置为异常返回地址；其他时候作为通用寄存器。
arm7boot过程详解
产品名称Product name 密级Confidentiality level 多刃剑共享产品版本Product version1.0Total 11pages 共16页ARM7 Boot过程详解拟制: Prepared by 沐清阳日期：Date2005-05-04审核: Reviewed by 小麦日期：Date2005-05-04审核: Reviewed by 蓝月亮日期：Date2005-05-04批准: Granted by日期：Date2005-05-07SEVENTEACH开发网多刃剑评估开发板硬件接口文档 ＷＷＷ．５１７５４．ｃｏｍ 2005-05-04 共享文档第2页,共11页Page 2 , Total11ARM7 Boot过程详解基于ARM7TDMI内核的芯片里多数硬件模块都是可配置的，需要由软件来设置其需要的工作状态。
因此在用户的应用程序之前，需要由专门的一段代码来完成对系统的初始化。
由于这类代码直接面对处理器内核和硬件控制器进行编程，一般都是用汇编语言。
一般通用的内容包括：中断向量表初始化存储器系统初始化堆栈初始化有特殊要求的断口，设备初始化用户程序执行环境改变处理器模式呼叫主应用程序一.中断向量表ARM要求中断向量表必须放置在从0地址开始，连续8X4字节的空间内。
每当一个中断发生以后，ARM处理器便强制把PC指针置为向量表中对应中断类型的地址值。
因为每个中断只占据向量表中1个字的存储空间，只能放置一条ARM指令，使程序跳转到存储器的其他地方，再执行中断处理。
中断向量表的程序实现通常如下表示：AREA Boot ,CODE, READONLYENTRYB ResetHandlerB UndefHandlerB SWIHandlerB PreAbortHandlerB DataAbortHandlerBB IRQHandlerB FIQHandler其中关键字ENTRY是指定编译器保留这段代码，因为编译器可能会认为这是一段亢余代码而加以优化。
单片机自编程及Bootloader设计
•Bootloader是在单片机上电启动时执行的一小段程序。
也称作固件，通过这段程序，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用应用程序准备好正确的环境。
Boot代码由MCU启动时执行的指令组成。
这里的loader指向MCU的Flash中写入新的应用程序。
因此，Bootloader是依赖于特定的硬件而实现的，因此，在众多嵌入式产品中目前还不可能实现通用Bootloader。
Bootloader的最大优点是：在不需要外部编程器的情况下，对嵌入式产品的应用代码进行更新升级。
它使得通过局域网或者Intemet远程更新程序成为可能。
例如，如果有5 000个基于MCU的电能表应用程序需要更新，电能表制造商的技术人员就可以避免从事对每一个电能表重新编程的巨大工作量，通过使用Bootloader的功能，由控制中心通过电能表抄表系统网络，远程对5 000个电表重新编程。
可见，Bootloader功能对于嵌入式系统的广泛应用具有十分重要的意义。
1 78K0/Fx2系列单片机简介78K0/Fx2系列是带CAN控制器的8位单片机，该系列单片机广泛应用于汽车电子，智能仪表等领域。
其内置POC（可编程上电清零电路）/LVI（可编程低电压指示器），单电压自编程闪存，引导交换功能（闪存安全保护），具有低功耗、宽电压范围、超高抗干扰等性能。
78K0系列单片机支持自编程（Self-programming）。
所谓自编程，是指用Flash存储器中的驻留的软件或程序对Flash存储器进行擦除/编程的方法。
通过单片机的自编程功能，可以设计Bootloader程序，通过串口等通信接口实现对产品重新编程、在线升级的功能。
以μPD78F0881为例。
μPD78F0881为78KO/Fx2系列中的一款44管脚单片机，内置32 KB Flash ROM，2 KB RAM，自带2个串行通信接口。
基于ARM7的Bootloader分析与实现
ＣＯ Ｙ Ｐ
Ｌ Ｒ ｒ，ｌｌ＃ Ｄ ３【 ’４ ｏ ＳＲ Ｔ ｒ，ｒ］＃ ３Ｊ ，４ ２
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重 新 映 射 的 实 现 和 Ａ Ｍ 处 理 器 的实 现 相 关 。 Ｒ
于 开发 ＡＲ 嵌 入 式 系统 具 有 一 定 的指 导 意 义 。 Ｍ
【 关键词 】 ：嵌入 式 系统 ， ｏｔ ａｅ ， ｍ ｐ 处理器 Ｂ ｏ ｏｄｒｒ ａ ， ｌ ｅ
板子刚 上电后 ． 只有 Ｆａｈ是 可 用 的 。Ｓ Ｒ Ｍ 没有 被 初 始 １ ｓ Ｄ Ａ 是 此 ｍｏｙｍ ｐ请 ，ａｈ被 ｍａ ｌ ｐ到 Ｂ ｏ ｏｄ ｒ 是 在 操 作 系 统 内 核运 行 前 执 行 的 一 段 程 序 。 ｏｆ ａ ｅ 就 ｌ 通 化 。 不 可 用 的 。 时 的 ｍｅ ｒ ａ 参 照 图 １ｆ ｓ 过 这 段 程 序 ． 以初 始 化 必 要 的 硬 件设 备 。 建 内核 需 要 的一 些 Ｏ ２ 的地 方 可 创 一Ｍ 信 息 并将 这些 信息 通 过 相 关 机 制 传 递 给 内核 ．从 而 将 系统 的 软 接着是初始 化 Ｓ Ｒ Ｄ ＡＭ。Ｓ Ｒ Ｍ 的 初 始 化 完 成 后 。Ｄ Ａ ＤＡ Ｓ Ｒ Ｍ 硬件 环 境 带 到 一个 合 适 的状 态 ． 终 调 用 操作 系 统 内 核 ． 正 起 被 ｍ ｐ到 了 ２ １Ｍ 的位 置 上 。此 时 的 ｍｅ ｏ ａ 最 真 ａ －８ ｍ ｒ ｍ ｐ请 参 照 图 ２ ｙ ，
２Ｂ ｏｌａ ｅ ．ｏｔｏｄ ｒ的不 同点
Ｌ ＤＲ ， ｌ ａ ｅｔ Ｗｔ Ｂ ｓｌ ｒ ＝ｌ ｇ￥ Ｒ ｔ ａｅ； ２ ｍ Ｌ ３ ＝ｌ ａ ｅ￥ Ｗｔ Ｌｍｌ； ＤＲ ｒ， ｌ ｇ￥ Ｒ ｔ ｉ ｔ ｍ ｌ
基于ARM7TDMI的嵌入式系统BootLoader的设计与实现
基于ARM7TDMI的嵌入式系统BootLoader的设计与实现汪金宝;陶玉贵;陈付龙
【期刊名称】《徐州工程学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2011(026)003
【摘要】通过设计ARM7TDMI核心板,扩展和增加USB接口,分析BootLoader 原理,以及在启动模式、中断处理、硬件初始化和最终引导linux内核上的一系列关键技术,最终实现了一个支持从U盘加载嵌入式linux系统镜像的BootLoader,通过对实验结果的分析,该BootLoader能更好地满足用户和开发人员的要求.【总页数】4页(P50-53)
【作者】汪金宝;陶玉贵;陈付龙
【作者单位】安徽师范大学数学与计算机科学学院,安徽芜湖241003;芜湖信息技术职业学院,安徽芜湖241000;安徽师范大学数学与计算机科学学院,安徽芜湖241003
【正文语种】中文
【中图分类】TP302
【相关文献】
1.基于ARM嵌入式系统的Bootloader的设计与实现 [J], 朱华宽;朱维杰
2.基于ARM7TDMI的嵌入式系统设计与实现 [J], 万晨妍;侯颖欣
3.基于ARM的嵌入式系统Bootloader的设计与实现 [J], 潘孝帮;刘连浩
4.基于ARM9的嵌入式系统Bootloader设计与实现 [J], 任斌;赖树明;陈卫;吴忠良
5.基于S3C44B0X的嵌入式系统Bootloader设计与实现 [J], 郭瑛;李树华;铁勇;孙永凤;俞宗佐
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ARM7TDMI
ARM7TDMI介绍ARM7TDMI核，是从最早实现了32位地址空间编程模式的ARM6核发展而来的，可稳定地在低于5V的电源电压下可靠地工作。
增加了64位乘法指令、支持片上调试、Thumb指令集和EmbeddedICE片上断点和观察点。
ARM7TDMI是ARM公司最早为业界普遍认可且得到了广泛应用的核，特别是在手机和PDA应用中。
随着ARM技术的发展，它已是目前最低端的ARM 核。
ARM7TDMI处理器区别于其他ARM7处理器的一个重要特征是其独有的称之为Thumb的架构策略。
该策略为基本ARM 架构的扩展，由36种基于标准32位ARM指令集、但重新采用16位宽度优化编码的指令格式构成。
由于Thumb指令的宽度只为ARM指令的一半，因此能获得非常高的代码密度。
当Thumb指令被执行时，其16位的操作码被处理器解码为等效的32位标准ARM指令，然后ARM处理器核就如同执行32位的标准ARM指令一样执行16位的Thumb指令。
也即是Thumb架构为16位的系统提供了一条获得32位性能的途径。
ARM7TDMI内核既能执行32位的ARM指令集，又能执行16位的Thumb指令集，因此允许用户以子程序段为单位，在同一个地址空间使用Thumb指令集和ARM指令集混合编程，采用这种方式，用户可以在代码大小和系统性能上进行权衡，从而为特定的应用系统找到一个最佳的编程解决方案。
32位的ARM指令集由13种基本的指令类型组成，可分为如下四大类。
1）4类分支指令用于控制程序的执行流程、指令的特权等级可在ARM代码与Thumb代码之间进行切换。
2）3类数据处理指令用于操作片上的ALU、桶型移位器和乘法器，以完成在31个32位的通用寄存器之间的高速数据处理。
3）3类加载/存储指令用于控制在存储器和寄存器之间的数据传输。
一类为方便寻址进行了优化，另一类用于快速的上下文切换，第三类用于数据交换。
4）3类协处理器指令用于控制外部的协处理器，这些指令以开放统一的方式扩展用于片外功能指令集。
bootloader总体操作设计
bootloader总体操作设计bootloarder设计蓝图（不想做设计师的程序员不是好程序员）：bootloarder的作⽤：将linux内核启动起来设计⽅法：模仿u-bootu-boot:⽀持多种嵌⼊式cpu的bootloarder程序，⾃主模式，⾃动引导内核启动。
u-boot还有⼀种开发模式建⽴U-Boot⼯程：-------------------------------------------------source sight的使⽤：先将u-boot在linux中解压，在window下找到u-boot的⽂件夹并进⼊-》⼯具-》映射到⽹络⽂件夹-》复制当前地址到浏览z盘-》完成-》project project->new project->命名-》ok->project->add and remove file->选择u-boot->输⼊Z:/->enter->add all->勾选添加⼦⽬录-》ok.最终我们发现没有.s,.S⽂件。
添加汇编⽂件：option->document Option->Document Type:C Source File,File filter:添加;*.s;*.S;*.hadd and remove file->add tree--------------------------------------------------------ARM处理器启动流程：启动⽅式：2440：Nor (2m),以及从nand flash(256M)启动mapping在上c2440⼿册的p221页可以看到内存地址分布中没有nand flash ,有bootRAM(stopping stone),nand flash很特殊，不参与地址分配，但确实存在，运⾏的时候，先将nand flash 中的内容复制到stepping stone中。
bootloader的编写
bootloader的编写
编写一个 bootloader 是一个底层任务，需要对计算机硬件和操
作系统的工作原理有深入的了解。
下面是一个简单的bootloader 编写示例。
1. 使用汇编语言编写代码：bootloader 需要使用汇编语言编写，因为它是操作系统加载和启动的第一个阶段。
2. 设置处理器状态：在 bootloader 的开头部分，需要设置处理
器状态，包括设置堆栈指针和其他相关的寄存器。
3. 初始化硬件：在 bootloader 中，需要初始化计算机硬件，如
内存控制器、显示器、键盘等设备。
4. 加载操作系统：bootloader 的主要任务是加载操作系统，它
需要从磁盘或其他存储介质中读取操作系统的二进制代码，并将其加载到内存中的指定地址。
5. 跳转至操作系统：一旦操作系统的二进制代码加载到内存中，bootloader 需要跳转到操作系统的入口点，将控制权交给操作
系统。
注意事项：
- 由于不同的计算机架构和操作系统可能有不同的要求，编写bootloader 需要根据具体的硬件和操作系统平台进行调整。
- 在编写 bootloader 时要小心使用硬编码的内存地址，因为这
些地址可能与操作系统或其他程序的内存地址冲突。
- 需要仔细测试 bootloader 的正确性，以确保其能正确加载和跳转到操作系统。
在实践中编写 bootloader 是一个复杂的任务，需要有一定的编程经验和对计算机硬件和操作系统的深入了解。
因此，如果你不熟悉这些概念或没有相关经验，最好参考已有的 bootloader 实现或使用现成的解决方案。
嵌入式系统原理及应用-Chapter3-ARM7TDMI简介
哈工大华德应用技术学院计算机应用技术系
• 存储器访问
计算机结构说明： “冯·诺依曼” 结构：把代码作为一种特殊的 数据来操作，指令总线和数据总线及其存储区 域是统一的； “哈佛”结构：指令总线和数据总线及其存储 区是分开、独立的。
哈工大华德应用技术学院计算机应用技术系
向上生长：向高地址方向生长，称为递增堆栈 向下生长：向低地址方向生长，称为递减堆栈
哈工大华德应用技术学院计算机应用技术系
哈工大华德应用技术学院计算机应用技术系
3.4 ARM处理器寻址方式
寻址方式是根据指令中给出的地址码字段来实现 寻找真实操作数地址的方式。ARM处理器具有9种 基本寻址方式。
(1).寄存器寻址；
(2).立即寻址；
(3).寄存器偏移寻址； (4).寄存器间接寻址；
(5).基址寻址；
(6).多寄存器寻址；
(4).寄存器间接寻址
寄存器间接寻址指令中的地址码给出的是一个通用寄
存器的编号，所需的操作数保存在寄存器指定地址的存
储单元中，即寄存器为操作数的地址指针。寄存器间接 寻址指令举例如0下x4：0000000 0xAA
LDR R1,[R2]
;将RR22指0向x4的00存00储00单0 元的数据读出 ;保存R在0 R1中00xxA55A
ETM直接连接到ARM内核而不是主AMBA系统 总线。它将跟踪信息压缩并通过一个窄带跟踪端口 输出。
哈工大华德应用技术学院计算机应用技术系
3.2 ARM7TDMI的模块和内核框图
ADDR[31:0] 地址寄存器
地址增加器
寄存器组 31*32位寄存器 （6个状态寄存器）
乘法器
bootloader程序的比较与分析
一．BootLoader简介在专用的嵌入式板子运行GNU/Linux系统已经变得越来越流行。
一个嵌入式Linux系统从软件的角度看通常可以分为四个层次：1、引导加载程序。
包括固化在固件(firmware)中的boot代码(可选)，和BootLoader两大部分。
2、Linux内核。
特定于嵌入式板子的定制内核以及内核的启动参数。
3、文件系统。
包括根文件系统和建立于Flash内存设备之上文件系统。
通常用ramdisk来作为rootfs。
4、用户应用程序。
特定于用户的应用程序。
有时在用户应用程序和内核层之间可能还会包括一个嵌入式图形用户界面。
常用的嵌入式GUI有：MicroWindows和MiniGUI懂。
引导加载程序是系统加电后运行的第一段软件代码。
PC机中的引导加载程序由BIOS(其本质就是一段固件程序)和位于硬盘MBR中的OS BootLoader（比如，LILO和GRUB等）一起组成。
BIOS在完成硬件检测和资源分配后，将硬盘MBR中的BootLoader读到系统的RAM中，然后将控制权交给OS BootLoader。
BootLoader的主要运行任务就是将内核映象从硬盘上读到RAM 中，然后跳转到内核的入口点去运行，也即开始启动操作系统。
而在嵌入式系统中，通常并没有像BIOS那样的固件程序（注，有的嵌入式CPU也会内嵌一段短小的启动程序），因此整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader来完成。
比如在一个基于ARM7TDMI core的嵌入式系统中，系统在上电或复位时通常都从地址0x00000000处开始执行，而在这个地址处安排的通常就是系统的BootLoader程序。
简单地说，BootLoader就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。
通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。
Chap3ARM7体系结构
Chap3 ARM7体系结构1. 引言ARM7是一种32位的精简指令集计算机〔RISC〕体系结构。
它由ARM公司开发，并在许多嵌入式系统中广泛应用。
本文将介绍ARM7体系结构的根本原理和关键特征。
2. ARM7体系结构概述ARM7体系结构是一种经典的三级流水线结构，它包括指令获取、指令解码和执行三个关键阶段。
下面将详细介绍每个阶段的功能。
2.1. 指令获取阶段在指令获取阶段，ARM7从程序存储器中获取指令并将其送入指令缓存。
ARM7采用哈佛结构，即指令和数据存储器分开独立访问。
指令获取阶段还包括对指令的对齐和译码操作，以确保指令的正确执行。
2.2. 指令解码阶段在指令解码阶段，ARM7对从指令缓存中获取的指令进行解码，并将解码后的指令发送到执行阶段。
指令解码的目标是将指令转换为控制信号，以控制ARM7处理器的各个功能单元。
2.3. 执行阶段在执行阶段，ARM7根据解码后的指令执行相关操作。
ARM7的执行阶段是高度灵巧的，它可以执行多种类型的指令，包括数据操作、算术逻辑操作、控制转移和访存操作等。
3. ARM7体系结构的特点ARM7体系结构具有以下几个关键特点：3.1. 强大的性能ARM7体系结构采用了流水线技术和多发射技术，在单个时钟周期内可以执行多条指令。
这使得ARM7能够实现较高的性能和较低的延迟。
3.2. 灵巧的指令集ARM7的指令集非常灵巧，可以满足不同应用场景的需求。
ARM7指令集包括数据处理指令、访存指令、分支指令等多种类型，使得程序员能够编写高效率、简洁的代码。
3.3. 低功耗设计ARM7体系结构采用了低功耗设计，可以在嵌入式系统中实现低能耗运行。
ARM7处理器的核心局部由许多低功耗逻辑单元组成，这些单元可以根据需要自动调整电压和频率，以降低功耗。
4. ARM7体系结构的应用ARM7体系结构在各种嵌入式系统中得到了广泛应用，其中包括智能手机、平板电脑、物联网设备等。
ARM7处理器具有较小的面积和功耗，这使得它非常适合嵌入式系统的需求。
基于ARM7TDMI的嵌入式系统BootLoader的设计与实现
有 两个 缺 点 ： 是 函数参 数无 法通 过 Ｍａ 一 ｉ ｎ函数 传递 ； 二是 Ｍａｎ函数返 回的情况 无法 处理 ． 者 采用 了弹簧 ｉ 笔
床技术 来 实现 程序 跳转 ， 现代 码如 下 ： 实
．
ｔ ｅｘｔ
．
ｇ ｏｂ ｔａ ｐ ｉ ｅ ｌ ｌ ｒ ｍ ｏｌｎ
—
ｔａ ｐ ｉｅ ｒ ｍ ｏｌｎ
回后做 相应 的后 续 处理 （ 通知 用户 等 ） 如 ．
关 闭
关 闭
Ｗａ ｃ ｔ ｈＤｏ ｇ
设 置锁
配 置
设置 内存
相环 和 控 制器 内部 时钟
所 有 中 断
端 口
跳转到
程序 入 口 Ｍ ｉ 处 ａｎ０ ４＂－ －
将数据段和
代 码 段 复制 到 Ｒ Ｍ中 Ａ
地满足 用 户和 开发 人 员的要 求． 关键词： ＡＲＭ７ Ｍ Ｉ 心 板 ； ｏ ｔ ｏ ｄ ｒ 理 ； ｉｕ ＴＤ 核 Ｂ ｏＬ ａ ｅ 原 Ｌ ｎ ｘ系 统 镜 像
中图分 类号 ： Ｐ ０ 文献标 志码 ： Ｔ ３２ Ａ
文章编 号 ：６ ４３ ８ ２ ｌ ） ３０ ５ —４ １ ７ —５ Ｘ（Ｏ １０ — ０ ００
当系统 上 电之后 ， 动初始 化程 序对 系统 进行 初始 化 ： 闭看 门狗 、 始 化 系统 时钟 、 置 存储 控 制 器 、 启 关 初 设 将 操作 系统 内核 代码 复制 到 内存 中运行 ， 就称 这段 程序 为 Ｂ ｏ Ｌ ａ ｅ． 能搭 建 程序 运 行 的正 确 环境 ， 能 ｏ ｔｏｄｒ它 并
第 ２ 卷第 ３ ６ 期
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ ３ １２ ．
徐 州 工 程 学 院 学 报 （自 然 科 学 版 ）
Bootloader代码分析
Bootloader代码分析代码分析报告（一）Bootloader代码分析1．第一部分功能：关闭中断，进入ARM状态，切换到SVC模式（复位异常进入SVC 模式）。
MRS r0, cpsr把状态寄存器CPSR中数据读入r0 寄存器。
BIC r0, r0, #MASK_MODE（MASK_MODE = 0x0000003F）把 r0 寄存器的低6位清零。
（把Thumb状态为清零，回到ARM状态）ORR r0, r0, #MODE_SVC32（MODE_SVC32 = 0x00000013）把r0 寄存器的低5置为 10011（SVC模式）。
ORR r0, r0, #I_BIT（I_BIT = 0x80）把r0 寄存器的第8位置1（关闭中断状态位）。
ORR r0, r0, F_BIT（F_BIT = 0x40 ）把r0 寄存器的第7位置1（关闭快速中断状态位）。
MSR cpsr_c, r0把r0 寄存器的低8位存储进CPSR寄存器的低8位。
自此进入ARM状态，切换到SVC模式，关闭中断和快速中断。
LDR r2, = ARM7_INTMASKASIC_BASE EQU 0x03ff0000ARM7_INTMASK EQU (ASIC_BASE+0x4008)ARM7_INTMASK = 0x03ff4008把0x03ff4008存入r2 寄存器。
ASIC_BASE 是SYSCFG寄存器的第16位到第25位，是指S3C4510b中特殊寄存器的启始地址。
SYSCFG寄存器复位时缺省值是0x37ff ff91。
SYSCFG寄存器的第16位到第25位的值是0x 3ff。
ARM7_INTMASK EQU (ASIC_BASE+0x4008)中断模式寄存器：控制中断源的掩码。
偏移地址0x4008。
ARM7_INTMASK 就是中断模式寄存器的寻址地址。
ARM7_INTMASK = 0x03ff4008第21位是全局模式位：置1时断开所有中断源。
stc单片机bootloader程序编写
stc单片机bootloader程序编写随着科技的不断发展，单片机在各个领域的应用越来越广泛。
而在单片机的开发过程中，Bootloader程序的编写是非常重要的一环。
本文将介绍STC单片机Bootloader程序的编写方法。
首先，我们需要了解什么是Bootloader程序。
Bootloader程序是位于单片机内部的一段特殊代码，它的作用是在单片机上电或复位时，负责初始化硬件设备，并加载用户程序到内存中运行。
因此，Bootloader程序的编写质量直接影响到单片机的启动速度和稳定性。
在STC单片机中，编写Bootloader程序需要以下几个步骤：1. 确定Bootloader程序的存储空间：在STC单片机中，Bootloader 程序通常存储在内部Flash中。
因此，我们需要确定Bootloader程序的存储地址和大小。
一般情况下，Bootloader程序的大小应该尽量小，以便为用户程序留出更多的空间。
2. 编写Bootloader程序的初始化代码：在Bootloader程序中，我们需要编写初始化代码，用于初始化单片机的硬件设备，如时钟、GPIO 等。
这些初始化代码的编写需要根据具体的单片机型号和硬件配置来进行。
3. 实现用户程序的加载功能：Bootloader程序的核心功能是加载用户程序到内存中运行。
在STC单片机中，我们可以通过串口通信或其他外部设备来实现用户程序的加载。
例如，我们可以通过串口接收用户程序的数据，并将其写入到内存中。
4. 实现用户程序的跳转功能：当用户程序加载完成后，Bootloader 程序需要实现跳转到用户程序的功能。
在STC单片机中，我们可以通过设置程序计数器（PC）的值来实现跳转。
具体的跳转地址需要根据用户程序的存储地址来确定。
5. 添加Bootloader程序的升级功能：为了方便后续的固件升级，我们可以在Bootloader程序中添加升级功能。
通过升级功能，我们可以通过串口或其他外部设备将新的Bootloader程序写入到单片机中，从而实现Bootloader程序的更新。
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ARM7TDMI-S在嵌入式系统中的
Bootloader代码设计
摘要：ARM7TDMI-S是ARM公司设计的一款32位精简指令集处理器内核，LPC210x系列是飞利浦半导体公司生产的基于
ARM7TDMI-S内核的芯片。
在嵌入式系统设计中，针对嵌入式处理器和操作系统的Bootloader代码的设计是一个难点。
本文根据用LPC2106进行嵌入式系统设计的实际经验，总结出基于ARM7TDMI-S内核的嵌入式处理器芯片的Bootloader代码设计的一般流程；给出LPC2106芯片在基于μC/OS-II操作系统的嵌入式应用中，BootLoader程序的详细设计流程及其中的一些关键技术和代码。
关键词：ARM7TDMI-S嵌入式系统BootLoader代码
LPC2106μC/OS-II
引言
芯片的Bootloader代码（即启动代码）就是芯片复位后进入操作系统之前执行的一段代码，主要是为运行操作系统提供基本的运行环境，如初始化CPU堆栈、初始化存储器系统等。
Bootloader代码与CPU芯片的内核结构、具体芯片和使用的操作系统等因素有关。
其功能有点类似于PC机的BIOS
（BasicInput/OutputSystem,基本输入输出系统）程序，但是由
于嵌入式系统的软硬件都要比PC机的简单，所以它的Bootloader 代码要比BIOS程序简单得多。
嵌入式系统被定义为：以应用中为心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适用于系统对功能、可靠性、成本、何种、功耗有严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统的核心部件是嵌入式处理器。
随着嵌入式系统在人们日常生活中的广泛运用，嵌入式处理器得到前所未有的飞速发展。
基于ARM核的嵌入式处理器芯片种类繁多。
由于ARM公司只设计内核的不生产具体的芯片，即便是基于同一种内核，不同厂家生产的芯片差别很大，因此不易编写出统一的Bootloader代码。
ARM公司针对这一问题而采取的策略是，不提供完事的Bootloader代码（ARM公司的开发工具ADS提供了一些功能代码），Bootloader代码不足的部分由芯片厂商提供或者由用户自己编写。
飞利浦公司没有提供LPC210x系列的Bootloader代码，所以用户只能自己编写Bootloader代码。
1ARM7TDMI-S和LPC210x
ARM7TDMI-S是目前比较低端的ARM核—ARM核不是芯片，它与其它部件如RAM、ROM、片内外设组合在一起才构成实际的芯片。
ARM7是用于对成本和功耗都非常敏感的消费应用的低价位、低功耗的32位核。
其主要特点如下：冯.诺依曼结构、3段流水线、0.9MIPS/MHz；非常低的功耗；嵌入式ICE-RT （InCircuitEmulation-RealTime，实时在线仿真）逻辑。
LPC2104/2105/2106基于一个支持实时仿真和跟踪的
ARM7TDMI-S内核，并带有128KB的高速Flash存储器，128位宽度的存储器接口和独特的加速结构，使32位代码能够在最大时钟速率下运行。
由于LPC2104/2105/2106具有非常小的尺寸和极低的功耗，它们非常适合于那些将小型化作为主要要求的应用，例如存储取控制和POS机。
带有宽范围的串行通信接口、片内多达64KB的SRAM，由于具有大的缓冲区和强大的处理器能力，它们非常适合于通信网关和协议转换器、软件调制解调器、声音识别以及低端的图像处理。
而多个32位定时器、PWM输出和32个GPIO，使它们特别适用于工业控制和医疗系统。
LPC2106是
LPC210x系列的一种，其它两种为LPC2104/2105。
它们都基于ARM7TDMI-S内核。
三种芯片唯一的区别就是SRAM的容量大小：LPC2106是64KB，而LPC2104是16KB，LPC2105是32KB。
2Bootloader代码
2.1Bootloader代码的作用
嵌入式系统的资源有限，应用程序通常都是固化在ROM中运行。
ROM中的程序执行前，需要对系统硬件和软件运行环境进行初始化。
这些工作是用汇编语言和C语言编写的Bootloader代码完成的。
在ARM处理器的嵌入式系统中，Bootloader代码的作用主要有以下几点：
*初始化CPU各种模式的堆栈和寄存器；
*初始化系统中要使用的各种片内外设；
*初始化目标板；
*引导操作系统。
2.2Bootlader代码设计的一般流程。