ARM工作模式和BOOTLOADER －2410

    简单地说，Boot Loader 就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。 
    Boot Loader 是严重地依赖于硬件而实现的，特别是在嵌入式世界。因此，在嵌入式世界里建立一个通用的 Boot Loader 几乎是不可能的。尽管如此，我们仍然可以对 Boot Loader 归纳出一些通用的概念来，以指导用户特定的 Boot Loader 设计与实现。 
    
    基于 ARM7TDMI core 的 CPU 在复位时通常都从地址 0x00000000 取它的第一条指令。在系统加电后，CPU 将首先执行 Boot Loader 程序。
大多数 Boot Loader 都包含两种不同的操作模式：“启动加载”模式和“下载”模式 ：
启动加载（Boot loading）模式：Boot Loader 从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统加载到 RAM 中运行，整个过程并没有用户的介入。
下载（Downloading）模式：Boot Loader 将通过串口连接或网络连接等通信手段从主机（HoST）下载文件，比如：下载内核映像和根文件系统映像等。

BOOT的一般步骤为：

        设置中断向量表
        初始化存储设备
        初始化堆栈
        初始化用户执行环境
        呼叫主应用程序

设置中断向量表
    ARM要求中断向量表必须放置在从0地址开始，连续8X4字节的空间内。 
每当一个中断发生以后，ARM处理器便强制把PC指针置为向量表中对应中断类型的地址值。因为每个中断只占据向量表中1个字的存储空间，只能放置一条ARM指令，使程序跳转到存储器的其他地方，再执行中断处理。
中断向量表的程序实现通常如下表示： 
AREA Boot ,CODE, READONLY
ENTRY
B??? ResetHandler 
B??? UndefHandler 
B??? SWIHandler
B??? PreAbortHandler
B??? DataAbortHandler
B
B?? ?IRQHandler
B??? FIQHandler
其中关键字ENTRY是指定编译器保留这段代码，因为编译器可能会认为这是一段亢余代码而加以优化。链接的时候要确保这段代码被链接在0地址处，并且作为整个程序的入口。? 

初始化存储设备
    存储器端口的接口时序优化是非常重要的，这会影响到整个系统的性能。因为一般系统运行的速度瓶颈都存在于存储器访问，所以存储器访问时序应尽可能的快；而同时又要考虑到由此带来的稳定性问题。
在不同的板子上处理芯片、存储设备以及其接口差异很大，应根据不同的情况来配置。

初始化堆栈
    因为ARM有7种执行状态，每一种状态的堆栈指针寄存器（SP）都是独立的。因此，对程序中需要用到的每一种模式都要给SP定义一个堆栈地址。方法是改变状态寄存器内的状态位，使处理器切换到不同的状态，然后给SP赋值。注意：不要切换到User模式进行User模式的堆栈设置，因为进入User模式后就不能再操作CPSR回到别的模式了，可能会对接下去的程序执行造成影响。

   这是一段堆栈初始化的代码示例：
mrs     r0,cpsr  ；读取cpsr寄存器的值
bic     r0,r0,#MODEMASK ；把模式位清零
orr     r1,r0,#UNDEFMODE|NOINT
msr     cpsr_cxsf,r1  UndefMode
ldr     sp,=UndefStack
其他模式的堆栈的初始化也类似。

堆栈地址的定义一般如下：
 ^ (_ISR_STARTADDRESS-0x1400)
    
UserStack # 1024 #=field,定义一个数据域，长度为1024
SVCStack # 1024
UndefStack # 1024 
AbortStack # 1024 
IRQStack # 1024 
FIQStack # 0

初始化用户执行环境
    一个ARM映像文件由RO，RW和ZI三个段组成，其中RO为代码段，RW是已初始化的全局变量，ZI是未初始化的全局变量。映像一开始总是存储在ROM／Flash里面的，其RO部分即可以在ROM／Flash里面执行，也可以转移到速度更快的RAM中执行；而RW和ZI这两部分是必须转移到可写的RAM里去。所谓应用程序执行环境的初始化，就是完成必要的从ROM到RAM的数据传输和内容清零。 
    
    编译器使用下列符号来记录各段的起始和结束地址： 
|Image$$RO$$Base| ：RO段起始地址 
|Image$$RO$$Limit| ：RO段结束地址加1
|Image$$RW$$Base| ：RW段起始地址
|Image$$RW$$Limit| ：ZI段结束地址加1
|Image$$ZI$$Base| ：ZI段起始地址
|Image$$ZI$$Limit| ：ZI段结束地址加1 
    这些标号的值是根据链接器中设置的中ro-base和rw-base的设置来计算的。 
    初始化用户执行环境主要是把RO、RW、ZI三段拷贝到指定的位置。