基于OK6410的嵌入式開發(fā)教程(上)

1、U-BOOT編寫（基于OK6410） Written by water1.U-BOOT工作原理及設(shè)計(jì)藍(lán)圖 在所有章節(jié)開始必須首先介紹一下U-BOOT，所謂U-BOOT就是bootloader的一種，可用于多種cpu（x86，ARM等），在不同系統(tǒng)像Linux，Vxworks，QNX等上運(yùn)行調(diào)試。它能起到在上電后能對(duì)硬件，存儲(chǔ)器，內(nèi)核等完成初始化，并且引導(dǎo)內(nèi)核和文件系統(tǒng)正常工作的作用。U-BOOT并不是單純的裸機(jī)程序，在學(xué)完此課程后，可以完成大部分裸機(jī)程序的調(diào)試，移植與開發(fā)。最后得說明，我所用的開發(fā)板是OK6410，而我所做的學(xué)習(xí)筆記完全是建立在國(guó)嵌視頻上的，我會(huì)在這個(gè)筆記中對(duì)視頻的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)

2、，順序會(huì)有所調(diào)整。1.1 U-BOOT工作原理要講解這個(gè)首先需要讓大家看一張圖（注：這張圖是2440的機(jī)理圖，放在這里是為了能方便講解和理解）：這張圖共分為兩部分，左邊部分是用于nor flash啟動(dòng)，而右邊這部分就是用于nand flash啟動(dòng)了，這個(gè)也是我們講的重點(diǎn)。首先需要明確一點(diǎn)，上電后第一條程序，肯定是從0地址（0x00000000）開始執(zhí)行的。左圖顯示0地址是在SROM中，這個(gè)我們不去管它，而右圖顯示第一條指令是從SRAM中執(zhí)行的，而這個(gè)存儲(chǔ)器只有4K，在這里我們就需要先明確一下“墊腳石（Stepping Stone）”這個(gè)概念了。在2440選擇從nand flash啟動(dòng)剛上電時(shí)，

3、系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將nand flash中bootloader的前4K，放入到我們前面所述的0地址，也就是Boot internal SRAM中，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行bootloader的前4K，同時(shí)系統(tǒng)還會(huì)將整個(gè)bootloader復(fù)制到我們的內(nèi)存，前4k執(zhí)行完后，就跳轉(zhuǎn)至內(nèi)存繼續(xù)執(zhí)行剩余的bootloader，而我們這里4K大小的SRAM就是墊腳石（stepping stone）。為什么需要它，這點(diǎn)很簡(jiǎn)單，兩圖對(duì)比，我們就能發(fā)現(xiàn)我們的nand flash沒參與我們的統(tǒng)一編址，所以只能借stepping stone作為我們的橋梁。介紹完2440，我們來看看6410。先給大家?guī)讖垐D： 圖1 圖2 圖3我們先

4、看圖2，從圖2我們可以看出6410可以從哪些部分啟動(dòng)，而那些部分又被存放在哪兒，我們可以注意到nand flash是被存放在IROM中的。接下來我們看圖2，我們可以看到0地址處放的是一個(gè)最大可達(dá)到128M的存儲(chǔ)器，描述和備注我就不贅述了，可以看出他是個(gè)鏡像存儲(chǔ)器，接下來就是IROM和stepping stone，下面的存儲(chǔ)器我們暫時(shí)不研究，不說了。看完兩張圖，可能最有疑問的是最后一張圖，我們說過上電執(zhí)行的第一條程序應(yīng)該在0地址處，為什么那里不像2440一樣放的是stepping stone，而是一個(gè)鏡像存儲(chǔ)器呢。其實(shí)聰明一些的話，應(yīng)該已經(jīng)注意到了，既然是鏡像存儲(chǔ)器，那當(dāng)上電后，我們的IROM和

5、stepping stone（兩個(gè)最大都能達(dá)到64M），會(huì)被鏡像入0地址處的存儲(chǔ)器（最大可達(dá)128M）中，然后剩下的就和2440一樣了。在這里可能大家還會(huì)有疑問，2440是直接從stepping stone中直接啟動(dòng)，6410前面突然多了個(gè)IROM，好象有些不適應(yīng)。我們來看圖1。圖1是6410bootloader的工作原理圖，我們可以看到IROM里存放的是BL0，這個(gè)BL0他會(huì)首先完成對(duì)硬件的初始化，同時(shí)會(huì)將BL1也就是BL的前8k（6410的steeping stone為8K）放入墊腳石中，然后就和2440一樣，將BL放入內(nèi)存繼續(xù)執(zhí)行。至此，bootloader的工作原理講解完畢?，F(xiàn)在必須要

6、分析bootloader啟動(dòng)流程以完成我們自己的bootloader的架構(gòu)設(shè)計(jì)。我們采用分析U-BOOT的方法，來建立屬于我們自己的bootloader。由于分析的過程冗長(zhǎng)耗時(shí)，在這里我就不分析了，但我會(huì)給出一張分析出的結(jié)果圖：2.U-BOOT編寫2.1 一些需要知道的知識(shí)概述首先大家必須先要了解的是ARM處理器的七種工作模式：圖1圖2兩張圖表明ARM處理器一共有7種工作模式，在這里我列一張表格來敘述其名稱及作用：用戶模式usr用于普通狀態(tài)下正常執(zhí)行程序系統(tǒng)模式sys運(yùn)行具有特權(quán)的操作系統(tǒng)任務(wù)管理模式svc對(duì)操作系統(tǒng)的保護(hù)模式數(shù)據(jù)訪問中斷模式abt當(dāng)數(shù)據(jù)或指令預(yù)取終止時(shí)進(jìn)入該模式，可用于虛擬存

7、儲(chǔ)或存儲(chǔ)保護(hù)未定義指令終止模式und當(dāng)未定義的指令執(zhí)行時(shí)進(jìn)入該模式，可用于支持硬件外部中斷模式irq用于通用的中斷處理快速中斷模式fiq用于高速數(shù)據(jù)傳輸或信道處理有幾點(diǎn)需要說明普通的應(yīng)用程序是在usr下運(yùn)行，而我們的內(nèi)核和bootloader是在svc下運(yùn)行。至此，7種工作模式交代完畢，而圖1中0bxxxxx，這種東西是用于CPSR，即程序狀態(tài)寄存器使用的。這也是我們接下來要說的，我們的處理器一共有37個(gè)寄存器，如圖2，其中有31個(gè)通用寄存器和6個(gè)程序狀態(tài)寄存器，r0-r7為不分組寄存器，r8-r14為分組寄存器，最后還有個(gè)r15，也就是我們所熟知的程序計(jì)數(shù)器（pc）。其實(shí)這當(dāng)中還有些特殊的寄

8、存器，比如r13（堆棧指針sp），r14（鏈接寄存器）。這個(gè)我們以后會(huì)說的。這部分內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單，我也不想細(xì)說，如有疑問，請(qǐng)自己查資料。接下來我們來談?wù)凜PSR（程序狀態(tài)寄存器）和SPSR（程序狀態(tài)保存寄存器），我這里先給出一張表：圖3然后我們?cè)賮碚務(wù)凜PSR和SPSR的作用和工作原理，看完圖2，再查完一些資料，應(yīng)該會(huì)對(duì)這個(gè)有一定的了解，先研究圖2，圖2顯示我們所說的7種工作模式下都有CPSR，而SPSR只有5種工作模式下存在，這5種工作模式被我們稱為異常模式，除usr以外的其他工作模式被稱為特權(quán)模式，那我們就要問，為什么要這樣設(shè)計(jì)？或者說，這樣的設(shè)計(jì)能反映CPSR和SPSR怎樣的工作原理？這個(gè)

9、問題很好回答，首先當(dāng)我們?cè)趗sr下運(yùn)行時(shí)，我們的程序會(huì)在CPSR下存有備份，現(xiàn)在可以把它理解成備份，這個(gè)時(shí)候出現(xiàn)中斷，我們這個(gè)時(shí)候就切入了異常模式，我們會(huì)先將狀態(tài)從CPSR轉(zhuǎn)移至SPSR，等處理器處理完了此次中斷，然后在將SPSR的數(shù)據(jù)返還至CPSR，使?fàn)顟B(tài)回復(fù)至之前的狀態(tài)。解釋完了這些，我們現(xiàn)在來看看圖3，它反映的是SPSR和CPSR的寄存器數(shù)據(jù)格式。這里我們我們不需要全部記下來，但有5位需要注意，分別是N，Z，I，F(xiàn)，M。我這里只做簡(jiǎn)單敘述，詳情請(qǐng)查閱ARM Architecture Reference Mannual。N位占31位，當(dāng)兩數(shù)相減結(jié)果為負(fù)時(shí)置位。Z位占30位，當(dāng)兩數(shù)相減結(jié)果為

10、0時(shí)置位。I位占7位，當(dāng)被置位時(shí)，irq不可用。F位占6位，當(dāng)被置位時(shí)，fiq不可用。M位占0-4位，這里是設(shè)置各種模式用的，圖1的0bxxxxx就是用在這里的。到這里我們就把所有的模式及寄存器講完了，接下來我們就需要編程了，編程我是不會(huì)在學(xué)習(xí)筆記中贅述的，但我會(huì)截圖說明，涉及到原理的，我可能會(huì)大篇敘述，如有疑問大家請(qǐng)自己查閱資料。2.1 匯編框架的編寫及異常向量表既然是匯編文件，我們肯定需要一個(gè).S的匯編文件，除此之外，我們編寫的bootloader可能文件有些繁雜，所以我們需要一個(gè)makefile文件，最后還需要一個(gè).lds的匯編器腳本文件。我們先編寫匯編器腳本：然后我們?cè)賮砭帉憁akef

11、ile文件：最后，我們來編寫start.S這個(gè)文件，要編寫這個(gè)，我們必須要先查閱一下ARM Architecture Reference Mannual。圖1在這里，我們先來解釋一下異常（Exception）的概念，異常指因?yàn)閮?nèi)部或者外部的一些事件，使處理器不得不停下正在處理的事件，轉(zhuǎn)而去處理這些發(fā)生的事件。我們說ARM處理器共有7種工作模式，其中有5種異常模式，而在這些異常模式下又有7種異常，它們分別是Reset（復(fù)位），Undefined instructions（未定義指令），SWI（軟中斷），Prefetch Abort（指令預(yù)取失?。?，Data Abort（數(shù)據(jù)預(yù)取失敗），IRQ（外

12、部中斷），F(xiàn)IQ（快速中斷）。我們?cè)賮斫忉屢幌率裁唇挟惓Ｏ蛄?，?dāng)有異常發(fā)生時(shí)，ARM處理器會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)該異常的一個(gè)固定的地址來執(zhí)行異常處理程序，而這個(gè)固定地址就是異常向量。這個(gè)就對(duì)應(yīng)圖1后面的address兩列，第一列是我們通常情況下使用的地址，后面是高位地址，我們可以通過cp15配置，使cpu選擇高位地址還是低位地址，通常我們選用低位的。有了前面這些概念，我們現(xiàn)在再來看異常向量表就非常簡(jiǎn)單了：圖2值得注意的是，我們?cè)诰帉懢幾g器腳本時(shí)里面有一句.=ALIGN(4),這就說明我們接下來的代碼是4字節(jié)對(duì)齊的，所以我們可以看到每一行代碼跳4個(gè)字節(jié)，另外由于中間確實(shí)了一部分，所以我們用一個(gè)無用的函

13、數(shù)名not_used補(bǔ)全，這樣就方便了許多。這樣就結(jié)束了，不懂的可以自己在看一遍或查資料。2.2 設(shè)置svc模式我們前面說過普通的應(yīng)用程序是在usr下運(yùn)行的，而內(nèi)核和bootloader是在svc模式下運(yùn)行，所以要運(yùn)行bootloader，我們必須先將處理器設(shè)置為svc模式。我們之前也提過模式的設(shè)置是在CPSR的0-4位，這樣我們就能找到設(shè)置的方向。參照2.1里的圖1和圖3，我們可以清楚的看到svc模式是將CPSR0-4位設(shè)置為10011。另外還有一點(diǎn)也要說明，我們制作的是相對(duì)簡(jiǎn)單的bootloader，所以irq和fiq最好也設(shè)置為不可用，之前在講CPSR時(shí)，也同樣提到I位和F位的作用，在這

14、里我們就可以設(shè)置了，我們的目的是將第6，7位設(shè)為1，第0-4位設(shè)為10011，而其他位不變。編程如下：mrs r0, cpsrbic r0, r0, 0x1forr r0, r0, 0b11010011msr r0, cpsrmov pc, lr2.3 關(guān)閉看門狗首先我們先來介紹一下關(guān)門狗是什么，起到什么作用。Watchdog也就是我們所稱的看門狗，一般是一個(gè)硬件模塊，在長(zhǎng)期無人值守的地方，電子器件可能會(huì)出現(xiàn)死機(jī)的情況，這是無人干預(yù)，就需要系統(tǒng)自己帶有一個(gè)自動(dòng)重啟的機(jī)制，它在硬件上實(shí)現(xiàn)了計(jì)時(shí)功能，啟動(dòng)計(jì)時(shí)后，需要用戶（軟件）來在其計(jì)時(shí)結(jié)束前重新開始計(jì)時(shí)，俗稱“喂狗”，否則watchdog就會(huì)認(rèn)

15、為死機(jī)了，就會(huì)重啟系統(tǒng)。說白了，它的作用就是在死機(jī)時(shí)使系統(tǒng)自動(dòng)重啟。很多人看到這里，可能會(huì)想這看門狗好像很有用，那我們?yōu)槭裁匆P(guān)閉它？這個(gè)結(jié)論是我們之前分析U-BOOT時(shí)得到的，我們認(rèn)為bootloader很簡(jiǎn)單，一般不會(huì)死機(jī)，而不關(guān)閉它反而在程序運(yùn)行時(shí)要不斷喂狗，這樣很消耗資源，所以我們就把它直接關(guān)閉了。這里我先給一張看門狗的原理圖：圖1這里的話，我就不對(duì)這個(gè)原理圖多加贅述了。我們直接看如何關(guān)閉看門狗吧。我們?cè)谶@里就得看看門狗的控制寄存器（WTCON）了，我們要關(guān)注一下第0，2位，分別是控制了看門狗超時(shí)后重啟和中斷的功能，我們都將其設(shè)置為0就行。編程如下：#define WTCON 0x7e

16、004000ldr r0, =WTCONmov r1, 0x0str r1, r0mov pc. Lr2.4 關(guān)閉中斷關(guān)閉中斷說白了就是關(guān)閉外部中斷（irq）和快速中斷（fiq），我們先給一張圖：圖1我們從左到右可以在圖中清楚的看到一個(gè)中斷源會(huì)經(jīng)過SRCPND，接下來要達(dá)到真正的中斷還需要MODE和MASK的支持，我們需要做兩件事才能真正地關(guān)閉中斷，分別是設(shè)置CPSR和設(shè)置中斷屏蔽寄存器。第一件事我們?cè)谇懊孢M(jìn)入svc模式時(shí)已經(jīng)做過，忘了的可以回頭看看，第二件就是我們現(xiàn)在將要做的。再給幾張圖（基于6410）：圖2圖3圖4圖2我并沒有截全，只截了重要的部分，我們可以看到一個(gè)description是

17、Interrupt Enable Clear Register（中斷使能寄存器）的寄存器，我們把那個(gè)寄存器找到，描述看圖3，后面的備注告訴我們，這個(gè)寄存器只能用以設(shè)置中斷使能，如果要關(guān)閉中斷，需要一個(gè)叫INTENCLEAR的寄存器，我們繼續(xù)找這個(gè)寄存器，如圖4，這個(gè)就是我們要找的寄存器。我們需要把VIC0，VIC1都設(shè)置為1。這樣編程就簡(jiǎn)單了。編程如下：#define INTCLR_VIC0 0x71200014#define INTCLR_VIC1 0x71300014ldr r0, =INTCLR_VIC0mvn r1, 0x0str r1, r0ldr r0, =INTCLR_VIC1s

18、tr r1, r0mov pc, lr2.5 關(guān)閉mmu和cache 我們?cè)诰幊糖埃仨氁續(xù)mu是什么，起什么作用且為什么要關(guān)閉他。但是由于各種考慮，這些東西我覺得應(yīng)該大家自己查閱資料，我這里只做簡(jiǎn)單介紹。 我們先給出百度對(duì)mmu給出的定義。圖1說白了，mmu就是將虛擬地址處理成內(nèi)存中的物理地址，它與虛擬內(nèi)存是緊密相關(guān)的。另外cache，也就是高速緩沖存儲(chǔ)器，或許根本不需要解釋。我們這里只給ARM11核的幾張圖，大家意會(huì)一下，不懂可以去查資料。圖2圖2是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)體系的一張非常有名的金字塔模型，同樣適用于嵌入式系統(tǒng)，它反映了不同存儲(chǔ)器與系統(tǒng)的關(guān)系緊密程度，存儲(chǔ)器容量與速度大小與級(jí)別高低。圖

19、3圖3在給出各種需要了解的重要概念的定義的同時(shí)也反映虛擬地址的作用，用它可以再繼續(xù)深入到mmu的作用，方便易記。圖4圖4反映了MMU和cache在虛擬地址轉(zhuǎn)物理地址時(shí)與cpu和主存之間的關(guān)系，上圖是ARM11之前的系統(tǒng)，而下圖則是ARM11之后（包括ARM11）的系統(tǒng)。 看完這些，自己再查閱一些資料以后，相信會(huì)對(duì)一些基礎(chǔ)知識(shí)有所了解，我們?cè)趤碚f為什么要關(guān)閉mmu和cache，其實(shí)這兩件東西都是好東西，我們智慧需要的時(shí)候會(huì)在打開，但現(xiàn)在由于系統(tǒng)還未配置好，所以現(xiàn)在打開它，可能會(huì)造成內(nèi)核取址（mmu）和內(nèi)核數(shù)據(jù)往內(nèi)存的下載（cache）上的錯(cuò)誤，所以現(xiàn)在先關(guān)閉它。我們現(xiàn)在來編程吧。我們需要ARM1

20、1的核手冊(cè)，因?yàn)橐渲胢mu和cache需要設(shè)置cp15。我們先給幾張圖：圖5圖6我們需要做兩件事，第一件時(shí)使D-cache里的數(shù)據(jù)失效，見圖5，已經(jīng)給出了明確的說明，我們選擇第3行。第二件就是徹底使mmu和cache關(guān)閉，見圖6，我們需要配置0位和2位，1位我們也順便配置了，其實(shí)1位配不配置都無傷大雅。編程如下：mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0bic r0, r0, #0x00000007mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0mov pc, lr2.6 點(diǎn)亮LED 先不說技術(shù)上的問題，我們先來談?wù)劶夹g(shù)上的問題。在

21、我們編程時(shí)，我們可能會(huì)因?yàn)楦鞣N原因而犯錯(cuò)，但此時(shí)由于是bootloader初期，我們并未對(duì)我們串口等硬件初始化，我們的調(diào)試手段相當(dāng)有限，而我們又不知道哪里犯了錯(cuò)，所以我們必須使用一個(gè)可視化的檢查機(jī)制來告訴我們我們之前的程序是否出錯(cuò)，這樣每添加一段程序，我們就可以使用此機(jī)制來驗(yàn)證，這樣效率會(huì)提高很多。然后我們來談一下技術(shù)上的事，畢竟LED大家都懂，不需要我來特地浪費(fèi)篇幅解釋。我們要做點(diǎn)亮LED需要做兩件事，不過在此之前，我們需要了解一些概念。我先給幾張圖： 圖1圖2圖3圖1是6410底板LED的原理圖，圖2是核心板cpu上有關(guān)LED的GPIO引腳圖，圖3是圖2所指區(qū)域的放大圖。我們先看圖1，可以

22、看出我們板上有4個(gè)用戶使用的LED，他們所對(duì)應(yīng)的GPIO引腳分別是NLED1，2，3，4。另外我們知道要使LED亮，我們需要在引腳上設(shè)置為輸出低電平。圖2位核心板cpu GPIO的示意圖。在講解這些之前，我們先了解一下什么叫GPIO。 GPIO（General-Perpose Input/Output Ports）也被稱為通用輸入輸出端口，在嵌入式系統(tǒng)中，cpu通常需要控制一些簡(jiǎn)單的外部設(shè)備和電路，這些設(shè)備或電路通常只有開關(guān)兩種狀態(tài)，控制這些用USB或串口就顯得復(fù)雜，所以嵌入式微處理器上通常提供了“通用可編程I/O端口”，也就是GPIO。 看完這些我們?cè)賮硎崂硪幌滤悸?，要使LED亮需要使線路輸

23、出低電平，也就是要控制LED的GPIO輸出低電平，而圖3告訴我們，控制LED的GPIO分別是GPM0，1，2，3。 現(xiàn)在我們我們的思路就清楚了，然而我們還需要了解一個(gè)關(guān)于GPIO寄存器的知識(shí)，GPIO一般是由至少2個(gè)寄存器控制，6410應(yīng)該是3個(gè)，我不確定，第3個(gè)我們暫時(shí)不需要了解。第一個(gè)是控制寄存器，控制引腳的輸入輸出，第二個(gè)是數(shù)據(jù)寄存器，控制高低電平。了解了這些我們就可以編程了。圖4我們需要就GPM0，1，2，3都設(shè)置為輸出，再把它們?cè)O(shè)為低電平。編程如下：#define GPMCON 0x7f008820#define GPMDAT 0x7f008824ldr r0, =GPMCONldr

24、 r1, =0x1111str r1, r0ldr r0, =GPMDATmov r1, #0xfstr r1, r02.7 時(shí)鐘初始化這個(gè)章節(jié)基礎(chǔ)的知識(shí)很多，我們先解析一些概念。我們先來了解一下時(shí)鐘脈沖信號(hào)，時(shí)鐘頻率和時(shí)鐘源這三個(gè)概念。時(shí)鐘脈沖信號(hào)按一定的電壓幅度，一定的時(shí)間間隔連續(xù)發(fā)出的脈沖信號(hào)。時(shí)鐘脈沖信號(hào)是時(shí)序邏輯的基礎(chǔ)，它用于決定邏輯單元中的狀態(tài)何時(shí)更新。數(shù)字芯片中眾多的晶體管都工作在開關(guān)狀態(tài)，它們的導(dǎo)通和關(guān)斷動(dòng)作無不是按照時(shí)鐘信號(hào)的節(jié)奏進(jìn)行的。說白了他們就是一個(gè)時(shí)鐘，告訴系統(tǒng)何時(shí)該做什么事而何時(shí)又結(jié)束。時(shí)鐘脈沖頻率就是單位時(shí)間產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)。時(shí)鐘源這個(gè)可以分成兩類，一種是晶振，

25、另一種是PLL（鎖相環(huán)）。第一種晶振，全稱晶體振蕩器，是將石英進(jìn)行精密切磨然后通電產(chǎn)生，其振動(dòng)頻率與它們的材料，形狀與切割方向密切相關(guān)。是一種簡(jiǎn)單的典型的系統(tǒng)時(shí)鐘振蕩器源。PLL（鎖相環(huán)）合成器是一種更加復(fù)雜的系統(tǒng)時(shí)鐘源，它需要一個(gè)外部晶體并包含一個(gè)能對(duì)特定頻率加倍或分頻的PLL（鎖相環(huán)）集成電路。PLL比較晶振所需的晶體振動(dòng)頻率更低，但是他能合成符合各種需求的振動(dòng)頻率。它的成本更低，精密程度不落于晶振，是一種優(yōu)秀的系統(tǒng)時(shí)鐘源?，F(xiàn)在，我們需要了解一些關(guān)于6410開發(fā)板的時(shí)鐘體系，首先6410的晶振頻率是12MHZ，然后我們需要知道它有哪些PLL，PLL又產(chǎn)生出了哪些時(shí)鐘，這些時(shí)鐘又有些什么用。

26、圖1從這張圖上我們了解到6410有APLL，MPLL和EPLL三種PLL，而這三種PLL又分別產(chǎn)生ARMCLK，HCLK，PCLK和SCLK。這四種時(shí)鐘有什么用呢？我們來看看。圖2圖3圖2大家了解一下就行，圖3使我們各種時(shí)鐘的作用。圖4我們可以從圖中看出，我們?cè)诔跏蓟瘯r(shí)鐘時(shí)配置完后會(huì)出現(xiàn)Lock time，而在這之中SYSCLK的時(shí)鐘頻率會(huì)歸零，之后會(huì)按照分頻的頻率運(yùn)行，SYSCLK也就是我們這里的ACLK，畢竟系統(tǒng)時(shí)鐘，會(huì)和內(nèi)核聯(lián)系在一起。現(xiàn)在我們來看看初始化時(shí)鐘需要哪些步驟。第一步是設(shè)置Lock Time第二步是設(shè)置分頻系數(shù)。第三步是設(shè)置cpu到異步工作模式。最后是設(shè)置PCLK和MCLK（

27、見圖5） 有人可能會(huì)對(duì)上面的步驟抱有異議，那我們現(xiàn)在來看看為什么要這樣設(shè)置。第一步設(shè)置Lock Time,大家應(yīng)該是不會(huì)說什么的，但是我們這里不設(shè)置，我們保持它的默認(rèn)值不動(dòng)。第二步，我們之前說過PLL可以通過分頻來滿足一個(gè)系統(tǒng)中不同時(shí)鐘體系的需求，很顯然我們要用它，所以我們需要設(shè)置分頻系數(shù)。第三步，當(dāng)ARMCLK（核的時(shí)鐘）和HCLK（系統(tǒng)總線時(shí)鐘）分頻系數(shù)不同時(shí)，需要設(shè)置為異步模式。第四步，分完頻，至少我們需要設(shè)置其中某個(gè)量為基準(zhǔn)值。而圖5也告訴我們APLL和MPLL似乎是基準(zhǔn)值。這樣似乎就合理了，下面我們來編程吧。圖5圖6圖7圖8圖9圖10這里我已經(jīng)給出了所有信息，但是這里我不講（其實(shí)是偷

28、懶），我希望大家能根據(jù)我的編程來理清自己的思路，另外大家要注意的是圖5中很多選擇器，它所需的寄存器(CLK_SRC,OTHERS等)甚至已在圖中列出，大家也需要去設(shè)置。就這樣，我們直接來編程。編程如下：#define CLK_DIV0 0x7e00f020#define OTHERS 0x7e00f900#define MPLL_CON 0x7e00f010#define APLL_CON 0x7e00f00c#define CLK_SRC 0x7e00f01c#define DIV_VAL (0x0<<0)|(0x1<<9)|(0x1<<8)|(0x3&l

29、t;<12)#define PLL_VAL (1<<31)|(266<<16)|(3<<8)|(1<<0)ldr r0, =CLK_DIV0ldr r1, =DIV_VALstr r1, r0ldr r0, =OTHERSldr r1, r0bic r1,r1,#0xc0str r1, r0ldr r0, =APLL_CONldr r1, =PLL_VALstr r1, r0ldr r0, =MPLL_CONldr r1, =PLL_VALstr r1, r0ldr r0, =CLK_SRCmov r1, #0x3str r1, r0mov

30、 pc，lr2.8 內(nèi)存初始化 既然講到內(nèi)存初始化，那就必須先講與內(nèi)存相關(guān)的一些知識(shí)。 我們先來談?wù)剝?nèi)存的分類，內(nèi)存一般分為SRAM和DRAM，SRAM即靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，它是具有靜止存取功能的內(nèi)存，它不需要定期刷新就可保存內(nèi)部數(shù)據(jù)，因此存取速度較快，但是成本較高，一般用在存儲(chǔ)容量要求不高，但速度要求很快的場(chǎng)合，比如stepping stone。 而DRAM（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）是由許許多多個(gè)小電容組成，電容可以在兩個(gè)極板上保存電荷，它不具備靜止存取數(shù)據(jù)的功能，它需要不停地刷新（充能），才能保存數(shù)據(jù)，因此它的速度較慢。DRAM有幾種需要分成幾類講：1.SDRAM 2.DDR 3.DDR2圖1圖2圖1

31、和圖2講的很好，這里需要補(bǔ)充一下，SDRAM和DDR的傳輸速度理論是1：2的關(guān)系，是因?yàn)樵谝粋€(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)SDRAM只能傳輸或接收一次數(shù)據(jù)，而DDR則2次。這里就引出了時(shí)鐘周期，可以聯(lián)想到我們之前所說的時(shí)鐘脈沖信號(hào)，這個(gè)和那個(gè)有些關(guān)系，大家可以去引申一下，時(shí)鐘周期是一個(gè)時(shí)鐘的量，它反映了SDRAM所能運(yùn)行的最高速率，更小的周期代表更高的運(yùn)行速率。大家有興趣可以去查閱一下資料。 現(xiàn)在我們?cè)僬f一下內(nèi)存的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 實(shí)際上我們可以把內(nèi)存的內(nèi)部當(dāng)成一個(gè)表結(jié)構(gòu)，如圖3，當(dāng)我們存取數(shù)據(jù)時(shí)我們先指定行地址，再指定列地址，這樣我們就能準(zhǔn)確地找到我們所需的數(shù)據(jù)。而這張表我們稱為L(zhǎng)ogical Bank(L-Ban

32、k)。圖3然而由于技術(shù)等各種原因，我們的一塊內(nèi)存不可能只用一個(gè)L-Bank，我們一般把它分成4個(gè)L-Bank，這樣我們的尋址信息就變成先指定L-Bank，再指定行地址，最后確定列地址，而我們內(nèi)存大小就等于4*行*列*一個(gè)單元格所能容納的數(shù)據(jù)大小?，F(xiàn)在就該講到編程了，我們決定先從2440講起，這樣在原理上深入會(huì)比較簡(jiǎn)單。圖4 從圖4我們可以看出2440的芯片一共27根地址線，27根地址線對(duì)應(yīng)了128M的內(nèi)存，然而我們說內(nèi)存不可能只有128M，那生產(chǎn)廠商用了什么方法使它的外設(shè)空間變?yōu)?G呢？在這里我們需要引出片選信號(hào)這種說法。 片選信號(hào)，也就是說不止這一塊內(nèi)存芯片，片選信號(hào)可以指定從不同的芯片中存

33、取數(shù)據(jù)?？磮D5圖5其實(shí)細(xì)心一點(diǎn)可以在圖4中觀察到8個(gè)片選信號(hào)nGCS0-7,現(xiàn)在我們來看一張更加早期的圖：大家都應(yīng)該知道2440的內(nèi)存是從0x30000000開始的，為什么他要從這地方開始，現(xiàn)在我們應(yīng)該有答案，內(nèi)存是處于bank6和bank7的，bank6的起始地址就是0x30000000。 我們轉(zhuǎn)而看6410的內(nèi)存地址0x50000000，這個(gè)比2440要大，為什么呢？我們來看看6410的地址分布。圖6保留區(qū)我們就不說了，外設(shè)區(qū)說白了就是我們之前那些寄存器的放置空間，而主存儲(chǔ)區(qū)似乎我們應(yīng)該更深入的去看一下。圖7這樣，我們就能明白為什么6410內(nèi)存是從0x50000000開始了，因?yàn)閮?nèi)存是在D

34、ynamic memory里的。另外還有一點(diǎn)要提：圖8我們?cè)谥翱梢钥吹?440cpu有32根地址線，而內(nèi)存的兩塊芯片每塊只有16根地址線，這要怎么連呢，很簡(jiǎn)單，就是16+16=32的問題，存取數(shù)據(jù)時(shí)，兩塊芯片個(gè)存取一半數(shù)據(jù)。6410在這方面也是同樣的原理。 最后我們還需要了解一個(gè)非常重要的東西-存儲(chǔ)控制器，當(dāng)我們?cè)L問某一塊內(nèi)存空間時(shí)，我們往往就是輸入地址，我們并沒有用到之前學(xué)的尋址方式，先L-Bank啊，行列地址之類的，這完全歸因于存儲(chǔ)控制器，當(dāng)cpu拿到我們的地址時(shí)，他并不知道該去哪找數(shù)據(jù)，這是存儲(chǔ)控制器就會(huì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使cpu能找到數(shù)據(jù)。如圖9：圖9所以，我們要控制內(nèi)存，要初始化內(nèi)存，實(shí)際

35、上就是要對(duì)我們的存儲(chǔ)控制器進(jìn)行初始化，2440只要初始化存儲(chǔ)控制器就可以了，但6410還須對(duì)我們的DDR進(jìn)行初始化。不過也很簡(jiǎn)單，它已經(jīng)把所有的步驟列出來了，我們只要照做就行。圖10照著步驟一步步做就行，有些東西參照一下U-BOOT，具體的寄存器大家請(qǐng)參照6410的芯片手冊(cè)，這里由于篇幅原因我就不列了。另外由于此程序篇幅很長(zhǎng)，所以我們另起一個(gè)匯編文件，用.global定義一下全局符號(hào)。編程如下：.text.global mem_initmem_init: ldr r0, =0x7e00f120 mov r1, #0x8 str r1, r0 ldr r0, =0x7e001004 mov r1

36、, #0x4 str r1, r0 ldr r0, =0x7e001010 ldr r1, =( ( 7800 / ( 1000000000/133000000 ) + 1 ) ) str r1, r0 ldr r0, =0x7e001014 mov r1, #(3 << 1) str r1, r0 ldr r0, =0x7e001018 mov r1, #0x1 str r1, r0 ldr r0, =0x7e00101c mov r1, #0x2 str r1, r0 ldr r0, =0x7e001020 ldr r1, =( ( 45 / ( 1000000000 / 13

37、3000000 ) + 1 ) ) str r1, r0 ldr r0, =0x7e001024 ldr r1, =( ( 68 / ( 1000000000 / 133000000 ) + 1 ) ) str r1, r0 ldr r0, =0x7e001028 ldr r1, =( ( 23 / ( 1000000000 / 133000000 ) + 1 ) ) str r1, r0 ldr r0, =0x7e00102c ldr r1, =( ( 80 / ( 1000000000 / 133000000 ) + 1 ) ) str r1, r0 ldr r0, =0x7e001030

38、 ldr r1, =( ( 23 / ( 1000000000 / 133000000 ) + 1 ) ) str r1, r0 ldr r0, =0x7e001034 ldr r1, =( ( 15 / ( 1000000000 / 133000000 ) + 1 ) ) str r1, r0 ldr r0, =0x7e001038 ldr r1, =( ( 15 / ( 1000000000 / 133000000 ) + 1 ) ) ldr r2, r0 str r1, r0 ldr r0, =0x7e00103c mov r1, #0x07 str r1, r0 ldr r0, =0x

39、7e001040 mov r1, #0x02 str r1, r0 ldr r0, =0x7e001044 ldr r1, =( ( 120 / ( 1000000000 / 133000000 ) + 1 ) ) str r1, r0 ldr r0, =0x7e001048 ldr r1, =( ( 120 / ( 1000000000 / 133000000 ) + 1 ) ) str r1, r0 ldr r0, =0x7e00100c ldr r1, =0x00010012 str r1, r0 ldr r0, =0x7e00104c ldr r1, =0x0b45 str r1, r

40、0 ldr r0, =0x7e001200 ldr r1, =0x150f8 str r1, r0 ldr r0, =0x7e001304 mov r1, #0x0 str r1, r0 ldr r0, =0x7e001008 ldr r1, =0x000c0000 str r1, r0 ldr r1, =0x00000000 str r1, r0 ldr r1, =0x00040000 str r1, r0 ldr r1, =0x000a0000 str r1, r0 ldr r1, =0x00080032 str r1, r0 ldr r0, =0x7e001004 mov r1, #0x

41、0 str r1, r0check_dmc1_ready: ldr r0, =0x7e001000 ldr r1, r0 mov r2, #0x3 and r1, r1, r2 cmp r1, #0x1 bne check_dmc1_ready nop mov pc, lr最后我們還得了解一點(diǎn)，第一段匯編中的寄存器0x7e00f120，那個(gè)是什么寄存器呢？我們?cè)谛酒謨?cè)搜一下看看。圖11圖12圖11和圖12我們可以看到這個(gè)寄存器各位的描述都不短，但我們現(xiàn)在只研究其中的第七位，我們應(yīng)該設(shè)成0還是1。描述中Xm1是什么？其實(shí)他對(duì)應(yīng)的是6410的Dynamic memory的數(shù)據(jù)線，也就是我們的DR

42、AM的數(shù)據(jù)線，我們選0，是將他設(shè)為數(shù)據(jù)傳輸，選1是將他用于SROMC，明顯應(yīng)該選0。最后再附上6410的兩塊內(nèi)存的圖，以免有人看不清楚。圖132.9 代碼搬移（基于6410）事先說明一下，因?yàn)槲覀冞€沒接觸到nand flash，所以我們現(xiàn)在編寫的代碼只是先熱個(gè)身，日后等我們了解到了nand flash，會(huì)在回頭看這段代碼。在前面講到bootloader的工作原理時(shí)，我們提到了代碼的搬移，即當(dāng)上電后，bootloader的前幾K（6410為8K，2440為4K）會(huì)被放入墊腳石中運(yùn)行，這個(gè)我們不去管它，他是自動(dòng)的，但是接下來整段代碼從nand flash搬移到內(nèi)存中，這個(gè)我們就需要進(jìn)行干預(yù)了，我們

43、需要通過代碼來完成它。但有一點(diǎn)我們要注意，我們現(xiàn)在還沒學(xué)到nand flash，而且我們現(xiàn)在的bootloader還遠(yuǎn)未達(dá)到4k或8k，所以我們現(xiàn)在不從nand flash搬移，而從我們的墊腳石中搬移代碼。等日后學(xué)習(xí)了nand flash，我們?cè)倩仡^改這段代碼。要搬移代碼，我們需要注意3點(diǎn)：1. 搬移起點(diǎn)2. 搬移終點(diǎn)3. 搬移方式先說搬移起點(diǎn)，既然我們是從墊腳石搬移的，那我們就看墊腳石的起始地址。圖1從圖1中，我們可以看出墊腳石的起始地址是0x0c000000，這樣我們第一個(gè)問題就解決了。第二個(gè)問題是搬移終點(diǎn)的問題，這個(gè)其實(shí)不是問題，我們之前編寫過了編譯器腳本文件里就有答案，我們?cè)谄渲性O(shè)置過程需的起始地址，也就是鏈接地址-. = 0x500