2021年09月13日 | S3c2440ARM异常与中断体系详解3---Thumb指令集程序示例

在上节视频里说ARMCPU有两种状态

ARM State 每条指令会占据4byte

Thumb State 每条指令占据2byte

我们说过Thumb指令集并不重要，本节演示把一个程序使用Thumb指令集来编译它

使用上一章节的重定位代码，打开Makefile和Start.S

Makefile文件

all:

    arm-linux-gcc -c -o led.o led.c

    arm-linux-gcc -c -o uart.o uart.c

    arm-linux-gcc -c -o init.o init.c

    arm-linux-gcc -c -o main.o main.c

    arm-linux-gcc -c -o start.o start.S

    #arm-linux-ld -Ttext 0 -Tdata 0x30000000  start.o led.o uart.o init.o main.o -o sdram.elf

    arm-linux-ld -T sdram.lds start.o led.o uart.o init.o main.o -o sdram.elf

    arm-linux-objcopy -O binary -S sdram.elf sdram.bin

    arm-linux-objdump -D sdram.elf > sdram.dis

clean:

    rm *.bin *.o *.elf *.dis

对于使用Thumb指令集

all:

    arm-linux-gcc -mthumb -c -o led.o led.c//只需要在arm-linux-gcc加上 mthumb命令即可

    arm-linux-gcc -c -o uart.o uart.c

    arm-linux-gcc -c -o init.o init.c

    arm-linux-gcc -c -o main.o main.c

    arm-linux-gcc -c -o start.o start.S

    #arm-linux-ld -Ttext 0 -Tdata 0x30000000  start.o led.o uart.o init.o main.o -o sdram.elf

    arm-linux-ld -T sdram.lds start.o led.o uart.o init.o main.o -o sdram.elf

    arm-linux-objcopy -O binary -S sdram.elf sdram.bin

    arm-linux-objdump -D sdram.elf > sdram.dis

clean:

    rm *.bin *.o *.elf *.dis

改进

all: led.o uart.o init.o main.o start.o //all依赖led.o uart.o init.o main.o start.o

  #arm-linux-ld -Ttext 0 -Tdata 0x30000000  start.o led.o uart.o init.o main.o -o sdram.elf

  arm-linux-ld -T sdram.lds start.o led.o uart.o init.o main.o -o sdram.elf

  arm-linux-objcopy -O binary -S sdram.elf sdram.bin

  arm-linux-objdump -D sdram.elf > sdram.dis

clean:

  rm *.bin *.o *.elf *.dis

%.o : %.c

  arm-linux-gcc -mthumb -c -o $@ $< //对于所有的.c文件使用规则就可以使用thumb指令集编译 $@表示目标 $<表示第一个依赖

%.o : %.S

  arm-linux-gcc -c -o $@ $< 

  ```

对start.S需要修改代码

原重定位章节Start.S文件

```c

.text

.global _start

_start:

  /* 关闭看门狗 */

  ldr r0, =0x53000000

  ldr r1, =0

  str r1, [r0]

  /* 设置MPLL, FCLK : HCLK : PCLK = 400m : 100m : 50m */

  /* LOCKTIME(0x4C000000) = 0xFFFFFFFF */

  ldr r0, =0x4C000000

  ldr r1, =0xFFFFFFFF

  str r1, [r0]

  /* CLKDIVN(0x4C000014) = 0X5, tFCLK:tHCLK:tPCLK = 1:4:8  */

  ldr r0, =0x4C000014

  ldr r1, =0x5

  str r1, [r0]

  /* 设置CPU工作于异步模式 */

  mrc p15,0,r0,c1,c0,0

  orr r0,r0,#0xc0000000   //R1_nF:OR:R1_iA

  mcr p15,0,r0,c1,c0,0

  /* 设置MPLLCON(0x4C000004) = (92<<12)|(1<<4)|(1<<0) 

   *  m = MDIV+8 = 92+8=100

   *  p = PDIV+2 = 1+2 = 3

   *  s = SDIV = 1

   *  FCLK = 2*m*Fin/(p*2^s) = 2*100*12/(3*2^1)=400M

   */

  ldr r0, =0x4C000004

  ldr r1, =(92<<12)|(1<<4)|(1<<0)

  str r1, [r0]

  /* 一旦设置PLL, 就会锁定lock time直到PLL输出稳定

   * 然后CPU工作于新的频率FCLK

   */

  /* 设置内存: sp 栈 */

  /* 分辨是nor/nand启动

   * 写0到0地址, 再读出来

   * 如果得到0, 表示0地址上的内容被修改了, 它对应ram, 这就是nand启动

   * 否则就是nor启动

   */

  mov r1, #0

  ldr r0, [r1] /* 读出原来的值备份 */

  str r1, [r1] /* 0->[0] */ 

  ldr r2, [r1] /* r2=[0] */

  cmp r1, r2   /* r1==r2? 如果相等表示是NAND启动 */

  ldr sp, =0x40000000+4096 /* 先假设是nor启动 */

  moveq sp, #4096  /* nand启动 */

  streq r0, [r1]   /* 恢复原来的值 */

  bl sdram_init

  //bl sdram_init2     /* 用到有初始值的数组, 不是位置无关码 */

  /* 重定位text, rodata, data段整个程序 */

  bl copy2sdram

  /* 清除BSS段 */

  bl clean_bss

  //bl main  /* 使用BL命令相对跳转, 程序仍然在NOR/sram执行 */

  ldr pc, =main  /* 绝对跳转, 跳到SDRAM */

halt:

  b halt

使用thumb指令集的Start.S文件

.text

.global _start

.code 32 //表示后续的指令使用ARM指令集

_start:

    /* 关闭看门狗 */

    ldr r0, =0x53000000

    ldr r1, =0

    str r1, [r0]

    /* 设置MPLL, FCLK : HCLK : PCLK = 400m : 100m : 50m */

    /* LOCKTIME(0x4C000000) = 0xFFFFFFFF */

    ldr r0, =0x4C000000

    ldr r1, =0xFFFFFFFF

    str r1, [r0]

    /* CLKDIVN(0x4C000014) = 0X5, tFCLK:tHCLK:tPCLK = 1:4:8  */

    ldr r0, =0x4C000014

    ldr r1, =0x5

    str r1, [r0]

    /* 设置CPU工作于异步模式 */

    mrc p15,0,r0,c1,c0,0

    orr r0,r0,#0xc0000000   //R1_nF:OR:R1_iA

    mcr p15,0,r0,c1,c0,0

    /* 设置MPLLCON(0x4C000004) = (92<<12)|(1<<4)|(1<<0) 

     *  m = MDIV+8 = 92+8=100

     *  p = PDIV+2 = 1+2 = 3

     *  s = SDIV = 1

     *  FCLK = 2*m*Fin/(p*2^s) = 2*100*12/(3*2^1)=400M

     */

    ldr r0, =0x4C000004

    ldr r1, =(92<<12)|(1<<4)|(1<<0)

    str r1, [r0]

    /* 一旦设置PLL, 就会锁定lock time直到PLL输出稳定

     * 然后CPU工作于新的频率FCLK

     */

    /* 设置内存: sp 栈 */

    /* 分辨是nor/nand启动

     * 写0到0地址, 再读出来

     * 如果得到0, 表示0地址上的内容被修改了, 它对应ram, 这就是nand启动

     * 否则就是nor启动

     */

    mov r1, #0

    ldr r0, [r1] /* 读出原来的值备份 */

    str r1, [r1] /* 0->[0] */ 

    ldr r2, [r1] /* r2=[0] */

    cmp r1, r2   /* r1==r2? 如果相等表示是NAND启动 */

    ldr sp, =0x40000000+4096 /* 先假设是nor启动 */

    moveq sp, #4096  /* nand启动 */

    streq r0, [r1]   /* 恢复原来的值 */

    /* 怎么从ARM State切换到Thumb State? */

    adr r0, thumb_func //定义此标号的地址

    add r0, r0, #1  /* bit0=1时, bx就会切换CPU State到thumb state */

    bx r0

.code 16 //下面都使用thumb指令集    

thumb_func: //需要得到这个标号的地址

    /*下面就是使用thumb指令来执行程序*/

    bl sdram_init

    //bl sdram_init2     /* 用到有初始值的数组, 不是位置无关码 */

    /* 重定位text, rodata, data段整个程序 */

    bl copy2sdram

    /* 清除BSS段 */

    bl clean_bss

    //bl main  /* 使用BL命令相对跳转, 程序仍然在NOR/sram执行 */

    ldr r0, =main  /* 绝对跳转, 跳到SDRAM ,先把main的地址赋值给R0 */

    mov pc, r0  /*让后再移动到PC*/

halt:

    b halt

上传代码编译测试

出现错误,如下

init.o(.text+0x6c):In function ‘sdram_init2’;

undefined reference to ‘memcpy’

发现是init,o里sdram_init2使用的了memcpy函数

查看init.c

#include "s3c2440_soc.h"

void sdram_init(void)

{

    BWSCON = 0x22000000;

    BANKCON6 = 0x18001;

    BANKCON7 = 0x18001;

    REFRESH  = 0x8404f5;

    BANKSIZE = 0xb1;

    MRSRB6   = 0x20;

    MRSRB7   = 0x20;

}

#if 0

/**************************************************************************   

* 设置控制SDRAM的13个寄存器

* 使用位置无关代码

**************************************************************************/   

void memsetup(void)

{

    unsigned long *p = (unsigned long *)MEM_CTL_BASE;   

    p[0] = 0x22111110;      //BWSCON

    p[1] = 0x00000700;      //BANKCON0

    p[2] = 0x00000700;      //BANKCON1

    p[3] = 0x00000700;      //BANKCON2

    p[4] = 0x00000700;      //BANKCON3  

    p[5] = 0x00000700;      //BANKCON4

    p[6] = 0x00000700;      //BANKCON5

    p[7] = 0x00018005;      //BANKCON6

    p[8] = 0x00018005;      //BANKCON7

    p[9] = 0x008e07a3;      //REFRESH,HCLK=12MHz:0x008e07a3,HCLK=100MHz:0x008e04f4

    p[10] = 0x000000b2;     //BANKSIZE

    p[11] = 0x00000030;     //MRSRB6

    p[12] = 0x00000030;     //MRSRB7

}

#endif

/*下面函数使用了memcpy函数，显然是编译器的操作，使用了memcpy把数组里的值从代码段拷贝到了arr局部变量里

是否可以禁用掉memcpy*/

void sdram_init2(void)

{

    unsigned int arr[] = {

        0x22000000,     //BWSCON

        0x00000700,     //BANKCON0

        0x00000700,     //BANKCON1

        0x00000700,     //BANKCON2

        0x00000700,     //BANKCON3  

        0x00000700,     //BANKCON4

        0x00000700,     //BANKCON5

        0x18001,    //BANKCON6

        0x18001,    //BANKCON7

        0x8404f5,   //REFRESH,HCLK=12MHz:0x008e07a3,HCLK=100MHz:0x008e04f4

         0xb1,  //BANKSIZE

         0x20,  //MRSRB6

         0x20,  //MRSRB7

        };

    volatile unsigned int * p = (volatile unsigned int *)0x48000000;

    int i;

    for (i = 0; i < 13; i++)

    {

        *p = arr[i];

        p++;

    }

}

文章说没有什么方法禁用memecpy但是可以修改这些变量

比如说将其修改为静态变量，这些数据就会放在数据段中，最终重定位时会把数据类拷贝到对应的arr地址里面

void sdram_init2(void)

{

    const static unsigned int arr[] = {  //加上const 和static

        0x22000000,     //BWSCON

        0x00000700,     //BANKCON0

        0x00000700,     //BANKCON1

        0x00000700,     //BANKCON2

        0x00000700,     //BANKCON3  

        0x00000700,     //BANKCON4

        0x00000700,     //BANKCON5