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2020年02月12日 | ARM 启动过程
2020-02-12 来源：eefocus
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，是我在开发中用到的一个 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。
史海拾趣
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