基于uboot的2410調試平臺的實現 - 全文

　　關于這個東東，開始的時候，筆者是因為木有錢買仿真機，而且被一遍一遍的燒寫nand flash折騰的很煩躁，因為nand flash的燒寫速度并不像下載到SRAM或者SDRAM里邊那么快。而且相當nand的壽命有限，燒寫有風險，每次都是heart hard-beating下完成的，生怕nand掛了或者CPU掛了，sigh......生亦何哀，死亦何苦。有痛如斯，夫復何求?!無奈當時對于ARM的MMU還不是很熟悉，而且當時是一邊上班一邊業余折騰，遇到問題了就有點躁。痛定思痛，長痛不如短痛!咬著牙花了一晚上把MMU看了兩遍，結果發現有好幾種配置方式，讓人抓狂哇!哈哈，想想當時真的很傻很天真，就因為有多種配置方式，段式，頁式，頁式還分個粗細，就不知道到底該用哪個更合適，后來想到linux下用哪個方式咱就用哪個方式，然后抱著這個想法去看linux內核代碼，結果不了了之--沒看明白，HOHO～～～～～～～～不過后來是在一個關于ARM MMU的例程中找到了定心丸，就用段式映射，這個最簡單!當時還不知道看SAMSUNG的代碼，很多代碼都是網上雜七雜八搜羅過來的。原理弄明白，方案定下來之后，事情就好辦多了，一步一步實施就是了，無非是代碼出問題了再調試。

　　原理其實是這樣的，首先移植一個可以用的uboot，至少要包含tftp和go命令，然后將其燒到nand flash里邊，每次系統上電的時候能順利運行uboot;然后我們將編譯鏈接好的目標代碼通過uboot下載到SDRAM里邊，再從uboot里邊go到我們自己的程序去運行。

　　實施過程中遇到的幾個問題如下：

　　1、代碼的存儲位置和運行位置的問題

　　2、中斷向量表的位置問題

　　3、中斷入口配置

　　第一個問題中關于兩個位置的問題，這應該是連接器要處理的，這個問題不是這里的闡述重點，有興趣的可以參考《arm學習報告》系列文檔，里邊基本講的非常詳細，而且不像GNU Ld那么長篇大論。雖然這個問題不是咱的重點，但是多少對咱是有影響的，不然.............講講到底怎么影響咱的是正事，廢話就不扯了，嘿嘿，因為，廢話已經扯了很多了，GAGA～～～～～～～～～。因為從原理上來看，我們自己編寫的程序用這種方式來調試的話，就不可能再放到0地址開始，讓系統自動加載了，因此存儲地址和運行地址都不能直接用默認的0了，這個地址需要我們在鏈接腳本里邊親自指定一下。為了節省大家時間，筆者在尼度給倆例子吧，一個是源代碼里邊的鏈接腳本文件，一個是鏈接腳本的書寫規則。

　　SECTIONS {

　　.text

　　0x30004000

　　{

　　head.o

　　clock.o

　　init.o

　　led.o

　　serial.o

　　timer0.o

　　mmu.o

　　interrupt.o

　　main.o

　　}

　　這個是鏈接腳本，其中的 0x30004000地址前面的text是指如下內容全是文本段。關于文本段如果您不想看別的資料，就簡單的理解成是代碼段吧。實際也是代碼的運行地址，更確切的說是運行地址的開始，就是我們目標代碼的入口地址。鏈接以后，程序在執行時的一些相對跳轉中，這個地址就是個基地址了。如果在把程序從別的介質加載到運行內存(SDRAM)時，地址發生了錯誤，有些程序就無法正常執行，這就是位置相關和位置無關代碼的區別。

　　下面是我注釋的一個lds文件的書寫規則，估計大多數看官都能很快看明白，當然，能把lds的書寫規則系統的研究研究，絕對是大有裨益。

　　可能以上內容講的不夠詳細，但是木有辦法，如果這些東西對于您理解這些東西來說還不夠的話，那么強烈建議您認真閱讀下《arm學習報告》系列文檔，共有3篇，《arm學習報告001》、《arm學習報告002》、《arm學習報告003》，因為那個里邊對這個分析的是比較到位的，而且篇幅并不大，絕對值得品味的，筆者也就不再好意思再擱這廢話了。

　　之所以講以上關于鏈接的問題，就是因為我們的程序最后不可能放到0地址，然系統一上電就自動去運行，而是要放到SDRAM里邊去，然后從uboot里邊go過去。

　　如果是一個非常簡單的程序，不涉及中斷的，那么只講講上面的內容，加上筆者推薦的幾篇文檔，差不多足夠了。但是這樣玩起來就太沒意思了，只夠點個流水燈而已!如果加上中斷，那差不多就把ARM的體系全弄明白了吧。接下來就切入ARM的中斷。

　　ARM的中斷體系實際上也不復雜，向量中斷一共就那么8個，reset一個，幾乎是個CPU都會有這玩意，就像男人的撒尿工具。然后就是什么未定義的一個，軟中斷，預取終止，數據終止，中間還有個未使用的，后面就生外部中斷和快中斷了。這8個里邊我們用到最多的也就是reset、外部中斷這兩個，連快中斷都比較少用。

　　reset就是一個入口，CPU在上電的時候先找她!如果您有什么工作希望CPU在上電之后就做的話，您也找她!

　　外部中斷的入口用處是非常強大的，因為一切外部中斷源都要經過他。2410上的外部中斷實際上是這樣安排的，首先在系統的向量中斷中安排了外部中斷這一級，然后在外部中斷中又安排了下一級的中斷表，這一級就不再是向量式的了，但是這一級的中斷入口都是隔4個字節放置一個，即每個入口的地址用4個字節來描述。這就是2410的二級中斷表。第二級的中斷表其實每個地址也是固定對應一個中斷源的。算了，還是廢話少說，上代碼。

　　_start:

　　@ 0x00: 中斷向量表并非從0地址開始放置，因為我們使用的直接SDRAM調試時，中斷入口是需要通過MMU來映射的

　　@Reset:

　　Reset

　　@直接在SDRAM中調試的話，實際是不使用Reset的，因此一Reset，硬件系統將從nand flash中讀取uboot來執行，所以此處實際是個空語句處理

　　@ 0x04: Undefined instruction exception

　　HandleUndef:

　　HandleUndef

　　@ 0x08: Software interrupt exception

　　HandleSWI:

　　HandleSWI

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