嵌入式系统软件设计

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• BootLoader的启动一般分为两个阶段。阶 段一主要完成的是与CPU体系结构有关的 初始化，如设备的初始化。它一般用汇编 语言来实现。阶段二主要完成的是一些常 规的初始化，通常用C语言实现。
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• 我们按照U-Boot的启动流程介绍了各个阶 段主要完成的工作以及相应的一些示意代 码和程序框架。 • 对ARM9核处理器，U-boot启动流程主要体 现在三个文件上，即 • cpu/***/start.s • lib_arm/board.c • common/main.c。
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• 与普通PC的启动相比较，在嵌入式系统中 所说的BootLoader的功能与普通PC中的 BIOS以及OS BootLoader类似。与 Bootloader不同的是BIOS在装载OS系统的 同时，还传递一些参数设置（中断端口定 义、显存大小等)，而Bootloader一般只简 单地装载系统。
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• PC的启动过程：在系统上电后由BIOS（一 段固件程序）进行POST（上电自检），在 分配资源过后，将硬盘MBR（主引导记录） 中的OS Boot Loader如LILO，或者GRUB） 载入内存，然后将控制权交给OS Boot Loader，将操作系统内核映象加载到内存 中，接着就跳转到内核的入口处去执行， 即启动操作系统。
来自百度文库
• _not_used:
• _irq: • _fiq:
.word not_used
.word irq .word fiq
•
……
• .align 5；为了指令对齐 • undefined_instruction: • ……
•
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bl
do_undefined_instruction
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设置CPU模式 • ；设置CPU模式为SVC32模式，禁止IRQ和FIQ 中断 ，参考3.4.2节 • ；CPSR位 31 30 29 28 ……….. 7 6 5 4 3 2 1 0 • ； 1 1 0 1 0 0 1 1 • mrs r0，cpsr ；将cpsr 加载到r0中 • bic r0，r0，#0x1f ；将cpsr的低5 位清0 • orr r0，r0，#0xd3 ；将cpsr的低8 位设置为11010011 • msr cpsr，r0 ；将r0加 载到cpsr中
• 注：链接脚本文件的功能是将输入文件的各节映 射到输出文件中；换句话说，它将所有输入对象 文件都链接到单一的可执行文件中，将该可执行 文件的各节装入到指定地址处。
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设置异常向量
• 异常中断向量表是u-boot与操作系统内核发 生联系的关键地方之一。即使操作系统内 核已经得到处理器的运行控制权，一旦发 生中断，处理器还是会自动跳转到从0x0地 址开始的异常中断向量表中的某个位置 （依据中断类型）处读取指令运行。 • ARM9要求异常中断向量表必须设置在从0 地址开始，连续8×4字节的空间，分别是 复位、未定义指令错误、软件中断、预取 指令错误、数据存取错误、一个保留的中 断向量以及IRQ和FIQ。
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• b reset • ldr pc，_undefined_instruction；将标号_undefined_instruction的地 址加载到pc中。在该例中，_undefined_instruction处又放的是 • ；undefined_instruction的地址，这样经过一次中间转换， • ；当未定义指令错误到来时，实际上是将 • ；undefined_instruction处的地址加载到pc中，即运行的是 • ；undefined_instruction处的指令。 • ldr pc，_software_interrupt • ldr pc，_prefetch_abort • ldr pc，_data_abort • ldr pc，_not_used • ldr pc，_irq • ldr pc，_fiq
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• 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 Boot Loader 来完成。一般在上电或者复位后，嵌入式 系统都会从一个固定的地址处开始执行。 这个固定地址一般由CPU生产厂商决定 （通常为0x0000_0000），在这个地址处安 排的通常就是系统的Boot -Loader程序。
GUI 协议 设备驱动 文件系统 操作系统层 板级支持包
初始化引导代码
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5.2初始化引导代码实例
• 初始化引导代码也称为引导加载程序，即 BootLoader。它是系统上电后运行的第一 段程序代码。通过这段代码，可以初始化 存储器空间的映射，从而将系统的软硬件 环境设置到一个合适的状态，以便为最终 调用操作系统内核准备好环境。
第五章 嵌入式系统软件设计
• 嵌入式系统作为一个完整的、独立的、能 够单独运行的系统。与传统的通用计算机 系统相比，它有许多独有的特点。这些特 点也产生了它与通用计算机系统的区别。 这些区别不仅表现在整个系统软件的结构 上，也体现在软件的开发方法上。
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5.1嵌入式软件结构及组成
用户应用软件高层 用户应用软件底层
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• _undefined_instruction:.word undefined_instruction；在存储器中预 留一个字的空间大小，并将标号undefined_instruction放到该空间中， 并用标号undefined_instruction表示这个预留的空间 • _software_interrupt: .word software_interrupt • _prefetch_abort: • _data_abort: .word prefetch_abort .word data_abort
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start.s文件 • 在start.s文件中通过如下语句来指定这个入口： • .globl _start • _start: • 因此，必须通知编译器以使其知道这个入口，该 工作可通过修改连接器脚本文件u-boot.lds 来完成。 u-boot.lds文件用来设置U-boot中各个目标文件的 连接地址。