九乡新闻网颤宿世界 笔趣阁:ARM的固件和bootloader，STANDSTONE固件程序，OS初始化
来源：百度文库 编辑：九乡新闻网 时间：2024/04/17 00:39:30
ARM的固件和bootloader，STANDSTONE固件程序，OS初始化 Firmware和bootloader
固件程序通常驻留在ROM中的，当系统上电时，首先执行的程序。
一个主要的目的就是加载和启动操作系统，这部分程序叫为bootloader。
固件程序执行流程为：
系统的image储存在某种媒介上，通常是有文件系统（file system）的，这时候image就是一个文件，操作文件需要固件程序能够支持文件系统。
image也可能就是一组二进制代码，这是最原始的image。通常ARM的image是ELF格式的，带有头和调试信息，ELF是老的COFF格式的升级版。
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STANDSTONE固件程序
书中介绍了一个叫STANDSTONE的简单固件程序，它完成设置系统环境、加载并启动镜像的功能。所谓启动就是将系统的控制权交给启动了镜像，也就是一般所说的操作系统了。
STANDSTONE的程序工程组织结构：
可以看出，编译好的STANDSTONE产生的image，不仅包含了STANDSTONE的代码，而且包含了payload的bin（二进制镜像）。
STANDSTONE的执行流程：
ARM上电时从0x00000000开始执行，向量表就放在该地址，上电即进入reset异常。
STANDSTONE较简单，没用其他异常，将其都设置成循环。
reset异常，处理器跳转到standstone_init1的地方去运行，接着是第二步：
这一步在设置系统寄存器里特定的LED显示寄存器。
这部分代码完成了内存重映射，本来flash ROM是0地址开始的，现在编程了0x01800000，当然物理上是没变，只是逻辑上改了。
并且初始化了两个bank的SRAM。
分析代码：第一句是重映射钱standstone_init2的绝对地址，standstone_init2是固件程序的一部分，所以肯定在0x0到0x00080000范围内，重映射好要接着执行standstone_init2，所以需要计算出重映射好之后的地址，这也就是第三句指令做的事。
然后r0指向memorymaptable_str，然后将memorymaptable_str开始的数据赋值给r1-r12，r0后又赋值为某个系统寄存器，将r1-r12的数据赋值给这个系统寄存器。这几句就完成了重映射，这个系统寄存器是内存控制器，它接受memorymaptable_str这类能够表明内存分布情况的数据。
最后跳转到standstone_init2，这句很巧妙，因为STMIA执行好之后，PC所指向的地址已经变成了SDRAM里的内容，指令都到0x01800000以后的地址去了，但因为ARM的流水线结构，所以MOV语句已经取出，能够执行。
第四步是初始化串口，用于交互式命令通信，由于这部分和特定芯片相关，没有显示。
第五步是bootloader，就是加载之前那个payload的bin镜像
程序里假设了payload的bin镜像的起始地址payload_start_address，结束地址payload_end_address。
一开始将r12设为payload_start_address，将r13设为0地址，也就是SRAM的地址。
将payload_start_address拷贝至{r0-r11}再由{r0-r11}拷贝至SRAM。
拷贝完成之后跳转到0地址去执行payload的bin镜像。
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OS初始化
通过前一篇的固件程序，假设已经完成了内存重映射和OS的拷贝，即将SRAM映射到了0x00000000和0x00080000之间，OS从固件拷贝到了0x00000000起始的地方。另外，假设芯片内的配置寄存器的基地址是0x03ff0000。
看一下OS的工程结构：
e7t/devices文件夹包含驱动程序，events下包含异常中断服务程序，core下是OS，apps下是应用程序。
虽然固件程序里完成了初始化，但那个初始化是针对芯片而言的，比如设置栈指针、内存映射、OS拷贝等；OS拷贝到0x0地址之后，固件程序将pc也置为了0x0，要知道0x0地址是存放异常向量表的，第一个是reset异常，这也就是这个OS的第一条指令了，这不过这个reset指的是OS的reset，和固件程序里的reset不是同一个。
OS的reset异常完成OS的初始化工作，分成三个阶段：栈设置、PCB设置、开始C程序。首先是栈设置：
bringupInitFIQRegisters程序段将FIQ的寄存器用作系统状态记录，所以对FIQ的三个寄存器做了设为了0。接下去的几句是设置了栈指针，因为使在SVC模式下，所以可以通过MSR指令改写模式，并设置该模式下的栈。设置好之后，再回到SVC模式。
PCB设置：PSB指的是process control blcok，是一种数据结构，当任务发生切换时，将PCB数据拷贝到栈上：
最后跳转至C程序：
进入C程序后，第一个函数初始化了驱动、IO、异常中断服务等；然后开始定时器即时；然后切换至user模式；然后开始第一个任务。
系统内存分布
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reference：ARM System Developer's Guide.pdf
固件程序通常驻留在ROM中的，当系统上电时，首先执行的程序。
一个主要的目的就是加载和启动操作系统，这部分程序叫为bootloader。
固件程序执行流程为：
系统的image储存在某种媒介上，通常是有文件系统（file system）的，这时候image就是一个文件，操作文件需要固件程序能够支持文件系统。
image也可能就是一组二进制代码，这是最原始的image。通常ARM的image是ELF格式的，带有头和调试信息，ELF是老的COFF格式的升级版。
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STANDSTONE固件程序
书中介绍了一个叫STANDSTONE的简单固件程序，它完成设置系统环境、加载并启动镜像的功能。所谓启动就是将系统的控制权交给启动了镜像，也就是一般所说的操作系统了。
STANDSTONE的程序工程组织结构：
可以看出，编译好的STANDSTONE产生的image，不仅包含了STANDSTONE的代码，而且包含了payload的bin（二进制镜像）。
STANDSTONE的执行流程：
ARM上电时从0x00000000开始执行，向量表就放在该地址，上电即进入reset异常。
STANDSTONE较简单，没用其他异常，将其都设置成循环。
reset异常，处理器跳转到standstone_init1的地方去运行，接着是第二步：
这一步在设置系统寄存器里特定的LED显示寄存器。
这部分代码完成了内存重映射，本来flash ROM是0地址开始的，现在编程了0x01800000，当然物理上是没变，只是逻辑上改了。
并且初始化了两个bank的SRAM。
分析代码：第一句是重映射钱standstone_init2的绝对地址，standstone_init2是固件程序的一部分，所以肯定在0x0到0x00080000范围内，重映射好要接着执行standstone_init2，所以需要计算出重映射好之后的地址，这也就是第三句指令做的事。
然后r0指向memorymaptable_str，然后将memorymaptable_str开始的数据赋值给r1-r12，r0后又赋值为某个系统寄存器，将r1-r12的数据赋值给这个系统寄存器。这几句就完成了重映射，这个系统寄存器是内存控制器，它接受memorymaptable_str这类能够表明内存分布情况的数据。
最后跳转到standstone_init2，这句很巧妙，因为STMIA执行好之后，PC所指向的地址已经变成了SDRAM里的内容，指令都到0x01800000以后的地址去了，但因为ARM的流水线结构，所以MOV语句已经取出，能够执行。
第四步是初始化串口，用于交互式命令通信，由于这部分和特定芯片相关，没有显示。
第五步是bootloader，就是加载之前那个payload的bin镜像
程序里假设了payload的bin镜像的起始地址payload_start_address，结束地址payload_end_address。
一开始将r12设为payload_start_address，将r13设为0地址，也就是SRAM的地址。
将payload_start_address拷贝至{r0-r11}再由{r0-r11}拷贝至SRAM。
拷贝完成之后跳转到0地址去执行payload的bin镜像。
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OS初始化
通过前一篇的固件程序，假设已经完成了内存重映射和OS的拷贝，即将SRAM映射到了0x00000000和0x00080000之间，OS从固件拷贝到了0x00000000起始的地方。另外，假设芯片内的配置寄存器的基地址是0x03ff0000。
看一下OS的工程结构：
e7t/devices文件夹包含驱动程序，events下包含异常中断服务程序，core下是OS，apps下是应用程序。
虽然固件程序里完成了初始化，但那个初始化是针对芯片而言的，比如设置栈指针、内存映射、OS拷贝等；OS拷贝到0x0地址之后，固件程序将pc也置为了0x0，要知道0x0地址是存放异常向量表的，第一个是reset异常，这也就是这个OS的第一条指令了，这不过这个reset指的是OS的reset，和固件程序里的reset不是同一个。
OS的reset异常完成OS的初始化工作，分成三个阶段：栈设置、PCB设置、开始C程序。首先是栈设置：
bringupInitFIQRegisters程序段将FIQ的寄存器用作系统状态记录，所以对FIQ的三个寄存器做了设为了0。接下去的几句是设置了栈指针，因为使在SVC模式下，所以可以通过MSR指令改写模式，并设置该模式下的栈。设置好之后，再回到SVC模式。
PCB设置：PSB指的是process control blcok，是一种数据结构，当任务发生切换时，将PCB数据拷贝到栈上：
最后跳转至C程序：
进入C程序后，第一个函数初始化了驱动、IO、异常中断服务等；然后开始定时器即时；然后切换至user模式；然后开始第一个任务。
系统内存分布
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reference：ARM System Developer's Guide.pdf
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