2018年12月12日 | keil MDK启动文件分析---基于LPC2100系列

转用MDK有一段时间了，越来越觉得MDK的强大，因为我之前都是用ADS1.2开发产品，所以更能体会到MDK的强大与易用性。MDK编译出来的代码与ADS1.2相比，代码量减少了很多，我的一个工程用ADS1.2编译为25.4KB(都是bin格式)，但用MDK编译出来仅有19.5KB(采用默认优化级别,即L2优化级别)。根据我个人的经验，使用一个新的编译器，难点往往有三个，一个是建立一个新的工程，以及工程项目的配置；二是启动代码的编写；三是如何下载和单步调试。今天重点写一下MDK的启动代码。使用MDK版本为V4.01。

MDK编译器所追求的是要让arm 处理器像单片机那样简单使用，所以每个厂家的各种ARM，MDK都会有一个自带的启动代码，值得提出的是，这个启动代码可以用图形化界面来配置，这对刚入门的人来说绝对是一条捷径。

下面看一下MDK的启动代码以及图形化界面。

1.新建一个工程

单击Project ->New...->µVision Project菜单项，µVision 4将打开一个标准对话框，输入希望新建工程的名字即可创建一个新的工程，建议对每个新建工程使用独立的文件夹。

2.选择设备

在创建一个新的工程时，µVision要求为这个工程选择一款CPU。选择设备对话框显示了µVision的设备数据库，只需要选择用户所需的微控制器即可。例如，选择 Philips LPC2114微控制器，这个选择设置了LPC2114设备的必要工具选项、简化了工具的配置。

当创建一个新的工程时，µVision会自动为所选择的CPU添加合适的启动代码。如下图，点击确定即可复制LPC2100的启动代码。

启动代码的正文如下所示：

启动代码的图形配置界面：

µVision 4的配置向导通过菜单的方式对汇编程序、C程序或调试初始化文件进行配置。在配置文件中，对应这些配置菜单的是控制项(和html中的标签相似)，它们嵌入在配置文件的注释中。

下面对启动代码做详细注释：

;/*****************************************************************************/
;/* STARTUP.S: Startup file for Philips LPC2000                               */
;/*****************************************************************************/
;/* <<< Use Configuration Wizard in Context Menu >>>                          */ 
;/*****************************************************************************/
;/* This file is part of the uVision/ARM development tools.                   */
;/* Copyright (c) 2005-2007 Keil Software. All rights reserved.               */
;/* This software may only be used under the terms of a valid, current,       */
;/* end user licence from KEIL for a compatible version of KEIL software      */
;/* development tools. Nothing else gives you the right to use this software. */
;/*****************************************************************************/

这段是一些说明，无非说些版权，时间信息等，注意红色标注出的语句必须在前100行文本中声明如下语句，这样编辑器将以配置向导视图的形式打开配置文件。

; Standard definitions of Mode bits and Interrupt (I & F) flags in PSRs

Mode_USR        EQU     0x10
Mode_FIQ        EQU     0x11
Mode_IRQ        EQU     0x12
Mode_SVC        EQU     0x13
Mode_ABT        EQU     0x17
Mode_UND        EQU     0x1B
Mode_SYS        EQU     0x1F

I_Bit           EQU     0x80            ; when I bit is set, IRQ is disabled
F_Bit           EQU     0x40            ; when F bit is set, FIQ is disabled

这段代码用于定义一些模式，以及定义中断屏蔽位。

;//

UND_Stack_Size  EQU     0x00000000
SVC_Stack_Size  EQU     0x00000008
ABT_Stack_Size  EQU     0x00000000
FIQ_Stack_Size  EQU     0x00000000
IRQ_Stack_Size  EQU     0x00000080
USR_Stack_Size  EQU     0x00000400

ISR_Stack_Size  EQU     (UND_Stack_Size + SVC_Stack_Size + ABT_Stack_Size + /
                         FIQ_Stack_Size + IRQ_Stack_Size)

                AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3

Stack_Mem       SPACE   USR_Stack_Size
__initial_sp    SPACE   ISR_Stack_Size

Stack_Top 

这一段配置堆栈空间，注意红色部分可以生成图形化的界面， 

 ，表示Heading标题标题结束。

 User/System Mode

上面代码生成的图形化配置界面如下图：

若将上图的interrupt  Mode的值该为0x0000 0100，则启动代码的“IRQ_Stack_Size  EQU     0x00000080”自动变为“IRQ_Stack_Size  EQU     0x00000100”

;//

Heap_Size       EQU     0x00000000

                AREA    HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
__heap_base
Heap_Mem        SPACE   Heap_Size
__heap_limit

配置堆的大小，情况与配置堆栈十分相识。

;//
VPBDIV_SETUP    EQU     1
VPBDIV_Val      EQU     0x00000000

; Phase Locked Loop (PLL) definitions
PLL_BASE        EQU     0xE01FC080      ; PLL Base Address
PLLCON_OFS      EQU     0x00            ; PLL Control Offset
PLLCFG_OFS      EQU     0x04            ; PLL Configuration Offset
PLLSTAT_OFS     EQU     0x08            ; PLL Status Offset
PLLFEED_OFS     EQU     0x0C            ; PLL Feed Offset
PLLCON_PLLE     EQU     (1<<0)          ; PLL Enable
PLLCON_PLLC     EQU     (1<<1)          ; PLL Connect
PLLCFG_MSEL     EQU     (0x1F<<0)       ; PLL Multiplier
PLLCFG_PSEL     EQU     (0x03<<5)       ; PLL Divider
PLLSTAT_PLOCK   EQU     (1<<10)         ; PLL Lock Status

配置VPBDIV

上面代码生成的图形化配置界面如下图：

;//
PLL_SETUP       EQU     1
PLLCFG_Val      EQU     0x00000023

配置PLL。情况与配置VPBDIV十分相似。

; Memory Accelerator Module (MAM) definitions
MAM_BASE        EQU     0xE01FC000      ; MAM Base Address
MAMCR_OFS       EQU     0x00            ; MAM Control Offset
MAMTIM_OFS      EQU     0x04            ; MAM Timing Offset

;//
MAM_SETUP       EQU     1
MAMCR_Val       EQU     0x00000002
MAMTIM_Val      EQU     0x00000004

配置存储器加速模块，情况与配置VPBDIV十分相似。

; External Memory Controller (EMC) definitions
EMC_BASE        EQU     0xFFE00000      ; EMC Base Address
BCFG0_OFS       EQU     0x00            ; BCFG0 Offset
BCFG1_OFS       EQU     0x04            ; BCFG1 Offset
BCFG2_OFS       EQU     0x08            ; BCFG2 Offset
BCFG3_OFS       EQU     0x0C            ; BCFG3 Offset

;//

;//  
BCFG0_SETUP EQU         0
BCFG0_Val   EQU         0x0000FBEF

;//  
BCFG1_SETUP EQU         0
BCFG1_Val   EQU         0x0000FBEF

;//  
BCFG2_SETUP EQU         0
BCFG2_Val   EQU         0x0000FBEF

;//  
BCFG3_SETUP EQU         0
BCFG3_Val   EQU         0x0000FBEF

;//End of EMC

配置外部存储器，情况和配置VPBDIV类似。

; External Memory Pins definitions
PINSEL2         EQU     0xE002C014      ; PINSEL2 Address
PINSEL2_Val     EQU     0x0E6149E4      ; CS0..3, OE, WE, BLS0..3, 
                                        ; D0..31, A2..23, JTAG Pins

定义外部存储器引脚。

 PRESERVE8
               

; Area Definition and Entry Point
;  Startup Code must be linked first at Address at which it expects to run.

                AREA    RESET, CODE, READONLY 
                ARM        ;声明使用ARM模式

默认连接下,启动代码必须放在RESET段内

; Exception Vectors
;  Mapped to Address 0.
;  Absolute addressing mode must be used.
;  Dummy Handlers are implemented as infinite loops which can be modified.

Vectors         LDR     PC, Reset_Addr          ;定义异常向量-复位
                LDR     PC, Undef_Addr   ;未定义指令  
                LDR     PC, SWI_Addr   ;软件中中断
                LDR     PC, PAbt_Addr   ;预取指中止
                LDR     PC, DAbt_Addr   ;数据中止
                NOP                             ; Reserved Vector 保留
;               LDR     PC, IRQ_Addr   ;IRQ中断,用下面的语句代替本句,这样能更快的进入中断
                LDR     PC, [PC, #-0x0FF0]      ; 从VicVectAddr寄存器读取中断向量地址.  当CPU执行这条指令还没有跳转时,
                                              ; PC的值为0x0000 0020. 0x0000 0020减去0x0ff0为0xFFFF F030这是向量控制寄
                                            ; 存器的特殊寄存器VicVectAddr,这个寄存器保存当前IRQ中断服务程序的入口地址
                LDR     PC, FIQ_Addr

Reset_Addr      DCD     Reset_Handler   ;默认连接下,复位异常服务函数名必须声明为Reset_Handler,这是程序默认入口
Undef_Addr      DCD     Undef_Handler
SWI_Addr        DCD     SWI_Handler
PAbt_Addr       DCD     PAbt_Handler
DAbt_Addr       DCD     DAbt_Handler
                DCD     0                      ; Reserved Address 
IRQ_Addr        DCD     IRQ_Handler
FIQ_Addr        DCD     FIQ_Handler

Undef_Handler   B       Undef_Handler   ;跳转到复位异常服务函数
SWI_Handler     B       SWI_Handler    ;一般情况下,由于PLC2100系列并不需要软件中断,预取指中止等异常,所以这些
PAbt_Handler    B       PAbt_Handler   ;异常服务程序只是原地循环
DAbt_Handler    B       DAbt_Handler
IRQ_Handler     B       IRQ_Handler    
FIQ_Handler     B       FIQ_Handler

; Reset Handler 程序复位后进入

                EXPORT  Reset_Handler   ;声明外部符号,这个符号由keil MDK编译器提供,是程序的入口
Reset_Handler  

; Setup External Memory Pins     ;设置外部存储器引脚
                IF      :DEF:EXTERNAL_MODE  ;如果在keil编译器的Project-options-Asm-Define下键入EXTERNAL_MODE,则执行
                                            ;以下代码,EXTERNAL_MODE表示从片外Flash Rom执行代码.
                LDR     R0, =PINSEL2
                LDR     R1, =PINSEL2_Val
                STR     R1, [R0]
                ENDIF

; Setup External Memory Controller
                IF      EMC_SETUP <> 0   ;如果EMC_SETUP=1，则执行IF...ENDIF之间的代码.
                                         ;当在Configuration Wizard(图形化配置启动代码,keil的一大特色),中,选中
                                         ;External Memory Controller (EMC)时,EMC_SETUP=1,否则该值为0.
                LDR     R0, =EMC_BASE

                IF      BCFG0_SETUP <> 0
                LDR     R1, =BCFG0_Val
                STR     R1, [R0, #BCFG0_OFS]
                ENDIF

                IF      BCFG1_SETUP <> 0
                LDR     R1, =BCFG1_Val
                STR     R1, [R0, #BCFG1_OFS]
                ENDIF

                IF      BCFG2_SETUP <> 0
                LDR     R1, =BCFG2_Val
                STR     R1, [R0, #BCFG2_OFS]
                ENDIF

                IF      BCFG3_SETUP <> 0
                LDR     R1, =BCFG3_Val
                STR     R1, [R0, #BCFG3_OFS]
                ENDIF

                ENDIF   ; EMC_SETUP

; Setup VPBDIV
                IF      VPBDIV_SETUP <> 0
                LDR     R0, =VPBDIV
                LDR     R1, =VPBDIV_Val
                STR     R1, [R0]
                ENDIF

; Setup PLL
                IF      PLL_SETUP <> 0
                LDR     R0, =PLL_BASE   ;指向PLL控制器第一个寄存器地址,即PLLCON(PLL控制寄存器)
                                        ;PLL_BASE+PLLCON_OFS=PLLCON(PLL控制寄存器)
                                        ;PLL_BASE+PLLCFG_OFS=PLLCFG(PLL配置寄存器)
                                        ;PLL_BASE+PLLFEED_OFS=PLLFEED(PLL馈送寄存器)
                                        ;PLL_BASE+PLLSTAT_OFS=PLLSTAT(PLL状态寄存器)
                MOV     R1, #0xAA       ;馈送序列
                MOV     R2, #0x55

;  Configure and Enable PLL
                MOV     R3, #PLLCFG_Val        ;写入PLL配置寄存器中的值
                                    
                STR     R3, [R0, #PLLCFG_OFS]  ;PLL配置寄存器:PLLCFG
                                               ;bit[4:0]  bit[6:5]  bit7
                                               ; |          |        |
                                               ; |          |         - 保留
                                               ; |           -- PSEL[1:0]:PLL分频器值
                                               ;  --- MSEL[4:0]: PLL倍频值
                MOV     R3, #PLLCON_PLLE       ;PLL使能值
                STR     R3, [R0, #PLLCON_OFS]  ;PLL控制寄存器:PLLCON
                                               ;bit0 bit1 bit[7:2]
                                               ; |       |        |
                                               ; |       |         - 保留
                                               ; |        -- PLLC: PLL连接.当PLLE和PLLC都为1且在有效的PLL馈送后,将PLL
                                               ; |               作为时钟源连接到lpc211x,否则,cpu直接用振荡器时钟.
                                               ;  --- PLL使能.当该为为1并且有效的PLL馈送之后,该位将激活PLL并锁定到指定频率
                STR     R1, [R0, #PLLFEED_OFS] ;PLL馈送寄存器:PLLFEED
                STR     R2, [R0, #PLLFEED_OFS] ; bit[7:0] 
                                               ;  |
                                               ;  -将正确的序列馈送到该寄存器,才能使PLL配置和控制寄存器的更改生效.

;  Wait until PLL Locked
PLL_Loop        LDR     R3, [R0, #PLLSTAT_OFS] ;读PLL状态寄存器(PLLSTAT)的值
                                               ;bit[4:0] bit[6:5] bit7 bit8 bit9 bit10 bit[15:11]
                                               ; |    |    |       |       |       |        |
                                               ; |             |         |       |       |       |         - 保留
                                               ; |             |         |       |       |        - PLOCK:为1时,PLL锁定
                                               ; |             |         |       |       |               到指定的频率
                                               ; |             |         |       |        -- PLLC:读出PLL连接位的值
                                               ; |             |         |        --- PLLE:读出的PLL使能位状态值
                                               ; |             |          ---- 保留
                                               ; |              ----- PSEL[1:0]:读出的PLL分频器值
                                               ;  ------ MSEL[4:0]:读出的PLL倍频器值
                ANDS    R3, R3, #PLLSTAT_PLOCK ;后缀-s更新标志位：N, Z, C, V
                                                      ;       |    |   |   |
                                           ;                  |    |   |    - 溢出
                                           ;                  |    |    -- 进位或借位或扩展
                                           ;                  |     --- 零
                                           ;                   ---- 负或小于
                BEQ     PLL_Loop           ;为零则转

;  Switch to PLL Clock
                MOV     R3, #(PLLCON_PLLE:OR:PLLCON_PLLC) ;PLL使能,连接使能
                STR     R3, [R0, #PLLCON_OFS]
                STR     R1, [R0, #PLLFEED_OFS] ;馈送序列
                STR     R2, [R0, #PLLFEED_OFS]
                ENDIF   ; PLL_SETUP

; Setup MAM 设置MAM(存储器加速模块)
                IF      MAM_SETUP <> 0    ;当在Configuration Wizard(图形化配置启动代)中选中MAM Setup,则MAM_SETUP=1
                LDR     R0, =MAM_BASE     ;MAM基地址,为0xE01F C000
                MOV     R1, #MAMTIM_Val   ;MAM取指周期,周立功公司出版的一本书中建议:若系统时钟低于20MHZ,不用使用
                                          ;MAM;当系统时钟在20~40MHZ时,建议Flash访问时间设定为2个处理器周期;当系统
                                          ;周期大于40MHZ时,建议使用3个处理器周期
                                          ;该值会根据Configuration Wizard(图形化配置启动代)中MAM timing选择而变化
                STR     R1, [R0, #MAMTIM_OFS]  ;将R1值送入MAM定时寄存器:MAMTIM
                                               ; bit[2:0] bit[7:3]
                                               ;   |          |
                                               ;   |           - 保留
                                               ;    -- MAM取指周期设定,这几位决定MAM Flash取指操作的时间:
                                               ;        000=0：保留
                                               ;        001=1：MAM取指周期为1个处理器时钟
                                               ;   010=2：MAM取指周期为2个处理器时钟
                                               ;         ...         ...
                                               ;        xxx=n: MAM取指周期为n个处理器时钟(n=3,4,5,6,7)
                MOV     R1, #MAMCR_Val   ;MAM模式控制值(0~2)
                                         ;该值会根据Configuration Wizard(图形化配置启动代)中MAM Control选择而改变
                STR     R1, [R0, #MAMCR_OFS]  ;将R1值送入MAM控制寄存器:MAMCR
                                              ; bit[1:0] bit[7:2]
                                              ;    |         |
                                              ;    |          - 保留,不要向其写1
                                              ;     -- MAM模式控制位,决定了MAM的操作模式
                                              ;         00：MAM被禁止
                                              ;         01：MAM部分使能
                                              ;         10：MAM功能完全使能
                                              ;         11：保留 
                ENDIF   ; MAM_SETUP

; Memory Mapping (when Interrupt Vectors are in RAM) 存储器映射
MEMMAP          EQU     0xE01FC040        ; Memory Mapping Control
                IF      :DEF:REMAP        ;如果在keil编译器的Project-options-Asm-Define下键入MEMAP,则执行以下代码,
                                          ;REMAP表示在某些设备上执行存储映射
                LDR     R0, =MEMMAP
                IF      :DEF:EXTMEM_MODE  ;判断是否从片外Flash ROM执行代码
                MOV     R1, #3
                ELIF    :DEF:RAM_MODE     ;判断是否从RAM执行代码
                MOV     R1, #2            ;MEMMAP=0x02即可从RAM执行代码
                ELSE
                MOV     R1, #1
                ENDIF
                STR     R1, [R0]
                ENDIF

; Initialise Interrupt System  初始化一些中断信息,
;  ...

; Setup Stack for each mode

                LDR     R0, =Stack_Top

;  Enter Undefined Instruction Mode and set its Stack Pointer
                MSR     CPSR_c, #Mode_UND:OR:I_Bit:OR:F_Bit
                MOV     SP, R0
                SUB     R0, R0, #UND_Stack_Size

;  Enter Abort Mode and set its Stack Pointer
                MSR     CPSR_c, #Mode_ABT:OR:I_Bit:OR:F_Bit
                MOV     SP, R0
                SUB     R0, R0, #ABT_Stack_Size

;  Enter FIQ Mode and set its Stack Pointer
                MSR     CPSR_c, #Mode_FIQ:OR:I_Bit:OR:F_Bit
                MOV     SP, R0
                SUB     R0, R0, #FIQ_Stack_Size

;  Enter IRQ Mode and set its Stack Pointer
                MSR     CPSR_c, #Mode_IRQ:OR:I_Bit:OR:F_Bit
                MOV     SP, R0
                SUB     R0, R0, #IRQ_Stack_Size

;  Enter Supervisor Mode and set its Stack Pointer
                MSR     CPSR_c, #Mode_SVC:OR:I_Bit:OR:F_Bit
                MOV     SP, R0
                SUB     R0, R0, #SVC_Stack_Size

;  Enter User Mode and set its Stack Pointer
                MSR     CPSR_c, #Mode_USR
                IF      :DEF:__MICROLIB

                EXPORT __initial_sp

                ELSE

                MOV     SP, R0
                SUB     SL, SP, #USR_Stack_Size    ;SL指的是R10

                ENDIF

; Enter the C code

                IMPORT  __main
                LDR     R0, =__main
                BX      R0

                IF      :DEF:__MICROLIB

                EXPORT  __heap_base
                EXPORT  __heap_limit

                ELSE
; User Initial Stack & Heap
                AREA    |.text|, CODE, READONLY

                IMPORT  __use_two_region_memory
                EXPORT  __user_initial_stackheap
__user_initial_stackheap

                LDR     R0, =  Heap_Mem
                LDR     R1, =(Stack_Mem + USR_Stack_Size)
                LDR     R2, = (Heap_Mem +      Heap_Size)
                LDR     R3, = Stack_Mem
                BX      LR
                ENDIF

                END