基于uboot的2410调试平台的实现 - 全文

 

　　关于这个东东，开始的时候，笔者是因为木有钱买仿真机，而且被一遍一遍的烧写nand flash折腾的很烦躁，因为nand flash的烧写速度并不像下载到SRAM或者SDRAM里边那么快。而且相当nand的寿命有限，烧写有风险，每次都是heart hard-beating下完成的，生怕nand挂了或者CPU挂了，sigh......生亦何哀，死亦何苦。有痛如斯，夫复何求?!无奈当时对于ARM的MMU还不是很熟悉，而且当时是一边上班一边业余折腾，遇到问题了就有点躁。痛定思痛，长痛不如短痛!咬着牙花了一晚上把MMU看了两遍，结果发现有好几种配置方式，让人抓狂哇!哈哈，想想当时真的很傻很天真，就因为有多种配置方式，段式，页式，页式还分个粗细，就不知道到底该用哪个更合适，后来想到linux下用哪个方式咱就用哪个方式，然后抱着这个想法去看linux内核代码，结果不了了之--没看明白，HOHO～～～～～～～～不过后来是在一个关于ARM MMU的例程中找到了定心丸，就用段式映射，这个最简单!当时还不知道看SAMSUNG的代码，很多代码都是网上杂七杂八搜罗过来的。原理弄明白，方案定下来之后，事情就好办多了，一步一步实施就是了，无非是代码出问题了再调试。

　　原理其实是这样的，首先移植一个可以用的uboot，至少要包含tftp和go命令，然后将其烧到nand flash里边，每次系统上电的时候能顺利运行uboot;然后我们将编译链接好的目标代码通过uboot下载到SDRAM里边，再从uboot里边go到我们自己的程序去运行。

　　实施过程中遇到的几个问题如下：

　　1、代码的存储位置和运行位置的问题

　　2、中断向量表的位置问题

　　3、中断入口配置

　　第一个问题中关于两个位置的问题，这应该是连接器要处理的，这个问题不是这里的阐述重点，有兴趣的可以参考《arm学习报告》系列文档，里边基本讲的非常详细，而且不像GNU Ld那么长篇大论。虽然这个问题不是咱的重点，但是多少对咱是有影响的，不然.............讲讲到底怎么影响咱的是正事，废话就不扯了，嘿嘿，因为，废话已经扯了很多了，GAGA～～～～～～～～～。因为从原理上来看，我们自己编写的程序用这种方式来调试的话，就不可能再放到0地址开始，让系统自动加载了，因此存储地址和运行地址都不能直接用默认的0了，这个地址需要我们在链接脚本里边亲自指定一下。为了节省大家时间，笔者在尼度给俩例子吧，一个是源代码里边的链接脚本文件，一个是链接脚本的书写规则。

　　SECTIONS {

　　.text

　　0x30004000

　　:

　　{

　　head.o

　　clock.o

　　init.o

　　led.o

　　serial.o

　　timer0.o

　　mmu.o

　　interrupt.o

　　main.o

　　}

　　}

　　这个是链接脚本，其中的 0x30004000地址前面的text是指如下内容全是文本段。关于文本段如果您不想看别的资料，就简单的理解成是代码段吧。实际也是代码的运行地址，更确切的说是运行地址的开始，就是我们目标代码的入口地址。链接以后，程序在执行时的一些相对跳转中，这个地址就是个基地址了。如果在把程序从别的介质加载到运行内存(SDRAM)时，地址发生了错误，有些程序就无法正常执行，这就是位置相关和位置无关代码的区别。

　　下面是我注释的一个lds文件的书写规则，估计大多数看官都能很快看明白，当然，能把lds的书写规则系统的研究研究，绝对是大有裨益。

　　

 

　　可能以上内容讲的不够详细，但是木有办法，如果这些东西对于您理解这些东西来说还不够的话，那么强烈建议您认真阅读下《arm学习报告》系列文档，共有3篇，《arm学习报告001》、《arm学习报告002》、《arm学习报告003》，因为那个里边对这个分析的是比较到位的，而且篇幅并不大，绝对值得品味的，笔者也就不再好意思再搁这废话了。

　　之所以讲以上关于链接的问题，就是因为我们的程序最后不可能放到0地址，然系统一上电就自动去运行，而是要放到SDRAM里边去，然后从uboot里边go过去。

　　如果是一个非常简单的程序，不涉及中断的，那么只讲讲上面的内容，加上笔者推荐的几篇文档，差不多足够了。但是这样玩起来就太没意思了，只够点个流水灯而已!如果加上中断，那差不多就把ARM的体系全弄明白了吧。接下来就切入ARM的中断。

　　ARM的中断体系实际上也不复杂，向量中断一共就那么8个，reset一个，几乎是个CPU都会有这玩意，就像男人的撒尿工具。然后就是什么未定义的一个，软中断，预取终止，数据终止，中间还有个未使用的，后面就生外部中断和快中断了。这8个里边我们用到最多的也就是reset、外部中断这两个，连快中断都比较少用。

　　reset就是一个入口，CPU在上电的时候先找她!如果您有什么工作希望CPU在上电之后就做的话，您也找她!

　　外部中断的入口用处是非常强大的，因为一切外部中断源都要经过他。2410上的外部中断实际上是这样安排的，首先在系统的向量中断中安排了外部中断这一级，然后在外部中断中又安排了下一级的中断表，这一级就不再是向量式的了，但是这一级的中断入口都是隔4个字节放置一个，即每个入口的地址用4个字节来描述。这就是2410的二级中断表。第二级的中断表其实每个地址也是固定对应一个中断源的。算了，还是废话少说，上代码。

　　_start:

　　@ 0x00: 中断向量表并非从0地址开始放置，因为我们使用的直接SDRAM调试时，中断入口是需要通过MMU来映射的

　　@Reset:

　　b

　　Reset

　　@直接在SDRAM中调试的话，实际是不使用Reset的，因此一Reset，硬件系统将从nand flash中读取uboot来执行，所以此处实际是个空语句处理

　　@ 0x04: Undefined instruction exception

　　HandleUndef:

　　b

　　HandleUndef

　　@ 0x08: Software interrupt exception

　　HandleSWI:

　　b

　　HandleSWI

　　@ 0x0c: Prefetch Abort (Instruction Fetch Memory Abort)

　　HandlePrefetchAbort:

　　b

　　HandlePrefetchAbort

　　@ 0x10: Data Access Memory Abort

　　HandleDataAbort:

　　b

　　HandleDataAbort

　　@ 0x14: Not used

　　HandleNotUsed:

　　b

　　HandleNotUsed

　　@ 0x18: IRQ(Interrupt Request) exception

　　ldr

　　pc,HandleIRQAddr

　　@

　　ldr

　　pc,=HandleIRQ

　　@ 0x1c: FIQ(Fast Interrupt Request) exception

　　HandleFIQ:

　　b

　　HandleFIQ

　　这几行是最基本的，不用讲也该明白。