六嵌入式系统初始化与操作系统的移植

嵌入式系统设计与实例开发——基于32位微处理器与实时操作系统第六讲系统初始化分析与C/OS-Ⅱ移植华北电力大学控制与计算机工程学院李东江副教授本节提要12嵌入式系统的初始化（软件）系统硬件接口与初始化3C/OS-Ⅱ的移植硬件启动流程异常处理读存储器工作模式电源接口设计ARMSOC有多组电源:Corelogic、PLLlogic、I/OPad、Controller每组电源一般是相互独立的电源系统设计外围3.3V：使用LM1085内核1.8V：使用AS1117时钟电路模式一：石英晶体振荡器模式二：外部振荡器时钟电路设计32.768KHz晶体22pF电容，以帮助晶体起震锁相环是指一种电路或者模块，它用于在通信的接收机中，其作用是对接收到的信号进行处理，并从其中提取某个时钟的相位信息。或者说，对于接收到的信号，仿制一个时钟信号，使得这两个信号从某种角度来看是同步的（或者说，相干的）。锁相环的三个组成部分和相应的运作机理是：鉴相器：用于判断锁相器所输出的时钟信号和接收信号中的时钟的相差的幅度；可调相/调频的时钟发生器器：用于根据鉴相器所输出的信号来适当的调节锁相器内部的时钟输出信号的频率或者相位，使得锁相器完成上述的固定相差功能；环路滤波器：用于对鉴相器的输出信号进行滤波和平滑，大多数情形下是一个低通滤波器，用于滤除由于数据的变化和其他不稳定因素对整个模块的影响。

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→─┤鉴相器├─→─┤环路滤波器├─→─┤受控时钟发生器├→┬─→

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└──────────────────────────┘关于锁相环（PLL，PhaseLockingLoop）ARM的PLLPLL的功能控制ARMCPU的速度;为SDRAM提供同步电源系统复位说明：nReset为低时，系统开始必要的初始化设置，在低位要保证足够长的时间，否则有些状态没有初始化，系统工作会不正常；nReset为高时，系统开始执行指令。设置存储器工作模式设置存储器总线宽度（MemoryBusWidth):8,16,32设置存储器工作模式（MemoryType):BigEndianLittleEndian存储器类型（异步）Asynchronous：ROM、EPROM、Flashmemory由nCE（ChipEnable）、nOE（Read）、nWE（Write）、Databus和Addressbus组成，寻址空间是由地址总线的宽度决定的。读写总线的时序图稳态ReadWrite稳态读数据的时序图写数右据的醉时序储图存储奏器类缠型（所同步耍）Sy鸡nc简hr音on躺ou稍s：DR忧AM地址唱分为惯行地把址RA零s和列免地址CA蒸S,每隔胞一段虹时间膏需要尿刷新含一次(R玻ef帐re呈sh孙)，否沸则内奇部数毙据会妇丢失AR趣MDR梨AMnC做EA0役~A拳nBA喷0、BA槽1D0兵~D元nnR健ASnC磨ASCL临OC样KCK唐EnW济EDQ薄MDR雄AM的控弊制DR扒AM的读出取步技骤：（1）通英过地逢址总匹线将篇行地赔址传固输到樱地址朴脚；（2）nR忘AS使能率，行左地址镇被传管送到持行地贴址选乏通线虾路中倾；此侮时nW息E脚确唐定不降被使重能，屋故DR鸦AM不会放进行扫写入辰操作奴；（3）通筐过地称址总院线将话列地女址传缠输到棒地址杯脚；（4）nC网AS脚被京使能挨，列水地址垫被传界送到晴列地萄址选武通线泄路中茂，nC煎AS脚同腥时有nO遥E的功偶能，密此时D0钢~D号n知道档可以献向外易输出棕数据启；DR馆AM的读絮取步怨骤：（1）通党过地卷址总啊线将冒行地摆址传据输到曲地址营脚；（2）nR光AS使能桐，行象地址丸被传劈燕送到粱行地届址选扛通线啊路中湾；此伍时nW命E脚被晒使能伍为低求电位当，故DR胆AM进入豆写操竭作；（3）通补过地孤址总螺线将酒列地投址传烛输到斗地址招脚；（4）nC壁AS脚被融使能皆，列受地址收被传程送到莲列地累址选品通线更路中请，此醉时D0展~D惊n知道昌可以阻向内要输入而数据份；DR吊AM的控脸制的分问题1.延迟罢问题猾：连续苦的DR昆AM读取均操作样之间失的延唤迟，舍预充竹电延崇迟（Pr萝e-递ch昆ar旧ge比t妖im讯e)nR彩AS转变吵成nC勉AS所需劲要的细延迟2.脆DR嫩AM的刷摧新问穴题DR堂AM只能测在短铲时间立内保炉持内跃容存束储器素的电精荷，问所以见必须犬在内橡部电运荷消读失之庭前进榜行刷喊新；由于蚊每次驾读写墓都能骗刷新DR视AM中的忽内容裕，所样在可惠能采歉用DR暖AM控制棚器控哑制刷戒新；AR龙M的系馅统结亮构系统召总线AR贪M的存防储器睬设置洞示例AR雪M的存学储器宾控制俊表AR供M存储已器接雅口AR输M9连20诉T内核汗结构S3唯C2拆41哪0的内暑部结涂构24吧10的存舞储器玩系统—可通熊过软技件选高择大稠小端—地址苏空间:每个Ba懒nk贱1屠28搬Mb动yt批es伤(总共1G套B)—共8个ba碧nk绢s6个Ba文nk用于谁控制RO质M,默S仆RA游M,疑e观tc密.剩余猪的两怜个Ba刊nk用于虚控制RO暖M,卧S我RA访M,严S截DR洁AM孩,芒et荡c彼.—除ba狱nk赵0邀(1弯6/香32青-b谈it闯)外，检所有杨的Ba劝nk都可上以通汁过编斑程选屿择总老线宽辨度=虏(8筒/1远6/促32渐-b论it轧)—陈7个Ba驰nk固定母起始酸地址区；—最后堂一个Ba哄nk可调繁整起喷始地言址；—最后载两个Ba板nk大小何可编际程—所有Ba宜nk存储摘周期海可编汇程控却制；S3围C2额41它0的存贱储器羊配置实验闷平台哄的体仔系结苦构本节兔提要12嵌入脸式系灯统的拖初始课化（邮软件矛）系统效硬件郑接口此与初招始化3C爪/O移S-列Ⅱ的移卖植初始绳化程效序的炸下载晒执行目标垦机宿主霞机1）通超过编伞程器絮将可富执行森目标迟文件白烧写嘴到Bo除ot纠RO耻M（RO旨M、EP欺RO晕M、FL沟AS坡H）等婶；2）通维过串霜行口坝和网召口下许载执杠行目剂标文播件，霜要求垃宿主修机系区统上宰有数案据传让输工供具程牙序、冰目标衬机装葬载器鲜、嵌鸟入式言监视婶器或纳目标痒机系浴统上着的调匆试代耐理。3）通养过JT盲AG或BD惹M接口外下载私；嵌入艰式系鸡统的刘初始呢化过梁程嵌入眠式系爹统的况初始触化过察程硬件君初始担化阶蜻段1、复堤位向撑量EN僵TR躺Yb皆Re肯se秩tH铸an精dl手er殿;f先or传d讯eb雀ugb磁Ha座nd笋le扭rU画nd扭ef雹;h羞an泻dl泪er瘦Un锅de摆fb缠Ha库nd估le留rS另WI福;S席WI诊i菠nt扯er籍ru权pt博h礼an盖dl袖erb吨Ha位nd产le宰rP还ab柱or鸣t坟;h错an钻dl距er滤PA辫bo炉rtb煌Ha康nd浑le介rD殃ab辨or花t王;h古an称dl练er用DA滩bo输rtb柱.罚;枯ha桨nd耐le靠rR撇es食er勒ve跪db灶Ha腿nd灭le刚rI悠RQb欣Ha撤nd辉le容rF浊IQ嵌入吓式系避统的棋初始颜化过吹程（2）硬件课初始虽化阶换段2、最隶小硬夹件初慕始化1）设望置适稿当的劳寄存趣器，掏使嵌晌入式起处理唐器处矛于一灭个已钥知的舒状态熄：获得CP江U的类迷型；获得恳或设爪置CP渴U的时迎钟频状率。2）禁君止中支断和永高速痰缓存3）初垂始化猪内存及控制扎器、丹内存撑芯片芽和高冷速缓劲存单壮元，盏包括阔：得到查内存悄的开彼始地锯址；得到截内存哑的大补小；如果月有要届求，愉则还古需要汪进行便主存亭测试邪；嵌入寺式系册统的灭初始吩化过贴程（3）硬件浓初始释化阶锻段3、其弊余硬深件初超始化1）引炒导代醋码调拼用合半适的仁函数捆对目吉标机疗系统绵上的嘱全部辆硬件亮部件朋进行担初始湾化，确包括订：建立羽执行峡处理肆程序初始刑化中暑断处脚理程有序初始游化总目线接叮口初始译化板绒级外垦设得导到内琴存的看开始境地址忙；嵌入传式系词统的叛初始壁化过传程（4）RT贿OS初始胁化阶级段4、RT盾OS初始疗化1）RT幻玉OS初始乐化2）RT茶OS对象级和服贫务初族始化任务信号舌量定时蚁器中断内存避管理3）RT恳OS任务苍堆栈疗初始斥化4）RT穿OS扩展萌部件医初始链化5）启捐动RT睛OS嵌入常式系违统的查初始串化过瞒程（5）应用阿程序侄初始茫化阶拔段4、应装用程送序初画始化AR弄M系统眠初始后化的玻一般暂过程启动摸（系堪统上洒电/复位票）从程悼序入创口点初始碧化时鬼钟等磨硬件初相关掩寄存数器1、设士定PL粘L2、关遥中断3、设隙置其元它寄示存器初始再化存征储器大系统Fl敢as持h及SD绝RA河M参数疫设置初始敞化C所需情要的曲存储传器空瞧间调用C入口寨函数堆栈刃初始森化一、阁设置吨程序团入口疾指针上电锯复位堵后直就接到撤程序犁入口顾点执脆行，纲入口炭点一钓般为油一个苍跳转提表，般跳转散到复咽位处维理程行序处描开始俊执行AR岂M系统序的初位始化知；启动脆程序俘首先评必须垒定义首入口昂指针车，而霜且整遵个应俯用程咏序只钓有一缝个入慢口指拆针例：AR首EA像B辩oo次t,少CO洲DE陶,R教EA钻DO卖NL乱YEN旦TR迫Y颤/*设置拣程序狸入口汽指针肌*/二、袭设置冰中断蚁向量AR渐M要求绳中断匙向量武必须赞设置弃在从OX聚00绒00吹00膛00地址净开始辱，连笛续8*办4字节就的地颠址空方间；向量脸表包康含一组系列丧跳转即指令去，跳国转到梳相应榜的中嘴断服谨务程话序；对各渣未用池中断晃，使乡丰其指绪向一室个含仇返回显指令冻的哑夺函数裙，以怜防止协错误斤中断族引起帖系统阁的混堤乱；中断塘向量升表FIQ0x1C外部快速中断IRQ0x18一般外部中断(Reserved)0x14保留DataAbort0x10数据异常FrefetchAbort0x0C预取指异常Softwareint0x08软件中断Undef0x04未定义指令中断Reset0x00复位中断中断幕向量础表的知程序AR芒EA玩B妇oo胁t,敲CO录DE际,R在EA令DO发NL犁YEN微TR脾YB慎R隙es穷et薪_h询an施dl刊erB锈U步nd恰ef五_H压an逮dl畜erB饲S可WI逐_H株an委dl醋erB独P省re装Ab多or塘t_拌Ha换nd辣le尚rB井.矛;悟fo使r饺re技se净rv锣ed鸭i斑nt泳er怨ru翁pt暂,s果to冷p耗he求reB续I货RQ挖_h链an股dl肚erB袋F辅IQ医_h染an桃dl该er三、捡初始身化时业钟和犯设置限相关珍的寄搞存器通过牢设置兰时钟剖控制锅器来穿确定CP延U的工梅作频隔率，摊设置舰中断昼控制笛寄存浴器屏度蔽中冬断四、旁初始碍化存厚储器校系统存储细器类秆型和侨时序括配置(参考递芯片衰手册服，设抽置与扩内存宋映射栗相关糟的寄绢存器)一个卫复杂蔽的系驾统可歇能存倒在多奴种存吨储器兄类型填的接肿口，绢需要潜根据淡实际蛮的系锦统设汪计对都此加兵以正拜确配差置。番对同秒一种清存储毕器类津型来院说，扬也因联为访喷问速绝度的围差异掠，需碎要不锐同的味时序喘设置沈。通常Fl封as善h和SR腾AM同属贞于静载态存纹储器激类型貌，可晃以合苏用同迁一个爽存储闯器端念口；而DR抽AM因为示动态典刷新互和地殖址线烧复用吩等特馒性，抄通常屠配有艰专用贼的存些储器攻端口墓。存储辱器端袍口的债接口于时序仿优化窃是非蜻常重进要的波，影号响到郑整个朽系统信的性召能。块因为搅一般握系统间运行妄的速披度瓶水颈都环存在挤于存酬储器蛛访问杨，所刮以存稼储器糖访问桌时序韵应尽址可能练地快只；但墨同时倾又要婆考虑志由此份带来或的稳必定性确问题扒。只执有根激据具大体选骂定的冻芯片围，进缓行多磨次的牛测试殃之后帮，才盲能确亩定最抖佳的悼时序如配置鼻。存储平器地堆址分蹲布有些涉系统俗具有厌非常倍灵活认的存田储器滤地址鸦分配尺特性氧，进果行存唉储器英初始浙化设织计的掌时候煎一定不要根趣据应劣用程点序的内具体独要求联来完墙成地钟址分皮配。一种方典型花的情牛况是描启动RO外M的地床址重蛇映射皆（re途ma城p）。裳当一笑个系妨统上盘电后腔程序祥将自税动从0地址鼻处开鸽始执炮行，圈因此批在系妄统的厕初始傍状态溜，必纲须保晓证在0地址身处存饼在正晴确的主代码划，即市要求0地址床开始它处的删存储迟器是捆非易恳性的RO坊M或Fl水as除h等。总但是高因为RO丹M或Fl肌as本h的访浩问速伸度相股对较剖慢，萄每次着中断雀发生港后都殖要从建读取RO昂M或Fl消as绵h上面礼的向度量表漠开始战，影材响了五中断走响应布速度篮。因乏此有鱼的系呆统便钟提供柜一种名灵活拿的地领址重慎映射预方法规，可办以把0地址得重新许指向辣到RA得M中去草。在禾这种呜地址蝴映射袍的变律化过嗓程当黑中，贱程序夹员需裳要仔誉细考窜虑的墨是程震序的善执行淡流程挖不能芽被这朴种变培化所产打断父。RO免M地址鹿的重霞映射(remap)0x0200（bootcode)0x0100(Reset_handler)……BReset_Handler0x0000Flash(remap)0x0204（bootcode)0x0200(Reset_handler)BReset_Handler0x0000RAMRO再M地址秤重映倾射的坡实现mo姜v巷r8迈,#芳RA耕M_渐BA犬SE驱_B安OO还T劲//右RA纲M_蚊BA枯SE革_B械OO袜T是重纸映射成前内馆部RA遣M区地虎址ad君d堆r9向,芝pc忌#销Ve差ct努or碧Ta塘le限//糟Ve塘ct桶or之Ta土le是异惨常向怒量表粮入口ld府mi次a夏r9蜜!,脖{义r0如-r旨7}钳/孤/读8个异蒙常向链量st坦mi夹a榨r8面!,去{与r0需-r控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