嵌入式ARM系統(tǒng)代碼固化的串口實現(xiàn)PPT優(yōu)秀資料

嵌入式ARM系統(tǒng)代碼固化的串口實現(xiàn)前言1燒寫原理及過程2監(jiān)控程序的設(shè)計2.1啟動代碼設(shè)計arm處理器的7種運行模式2.2燒寫主程序設(shè)計2.3編譯與執(zhí)行結(jié)語

早期的嵌入式程序采用“編程—燒寫—修改—燒寫”的開發(fā)模式，大量的時間消耗在重復(fù)燒寫芯片上，增加了開發(fā)成本和研發(fā)周期。

之后發(fā)展到仿真器階段，雖然簡化了開發(fā)模式，但是由于仿真器與arm芯片的兼容性等因素，經(jīng)常會發(fā)生程序在仿真器上能正確運行，但是固化之后運行卻出現(xiàn)問題的情況。程序的固化是軟件開發(fā)過程中重要的一環(huán)，一般可通過JATG口、網(wǎng)口及串口等進行燒寫。相比之下，串口實現(xiàn)更為便捷,更值得推廣。筆者在開發(fā)1C1T小靈通中繼站的過程中，通過編制燒寫程序，利用串口將編譯后的目標(biāo)代碼發(fā)送給ARM處理器；由arm處理器內(nèi)部的監(jiān)控程序?qū)⒛繕?biāo)代碼寫入片外Flash，實現(xiàn)程序的在線燒寫。這樣不僅簡化了電路設(shè)計，而且降低了開發(fā)成本，縮短了開發(fā)時間。前言硬件連接如圖1所示，arm開發(fā)板一方面通過串口與PC機連接，另一方面通過20針I(yè)DC寬帶線與仿真器相連，再由仿真器通過25針并口插座與PC機的LPT口相連。開發(fā)板通電后即可進行燒寫工作。

arm開發(fā)板與PC機的連接1燒寫原理及過程圖1arm開發(fā)板與PC機的連接

如圖2所示，代碼固化分2個步驟進行。第1步，如虛線一所示，監(jiān)控程序的映像通過仿真器下載到arm的內(nèi)部RAM中運行，用戶可以在主機端用超級終端或者其他串口調(diào)試工具與開發(fā)板通信。第2步，將應(yīng)用程序的可執(zhí)行代碼通過串口發(fā)送，如虛線二所示，此時內(nèi)部RAM里的監(jiān)控程序就會接收并把它燒寫到Flash中。

代碼燒寫原理嵌入式ARM2.1啟動代碼設(shè)計實現(xiàn)串口燒寫的監(jiān)控程序包括ARM啟動代碼、串口通信代碼和Flash燒寫代碼3部分。ARM啟動代碼是整個程序運行的入口點，完成arm系統(tǒng)正常運行所必需的簡單初始化，然后把系統(tǒng)控制權(quán)交給操作系統(tǒng)或者高級語言編寫的監(jiān)控程序。由于啟動代碼直接對SoC內(nèi)核和硬件控制器進行編程,因此必須采用匯編語言。啟動代碼包括異常向量表的定義、各種模式的堆棧初始化、系統(tǒng)硬件初始化、程序運行環(huán)境初始化，最后跳轉(zhuǎn)到用戶C語言主程序。當(dāng)系統(tǒng)上電或復(fù)位后首先會從邏輯地址0x0處執(zhí)行。arm處理器有7種運行模式，如表1所列。每一種模式都有獨立的堆棧指針寄存器（SP），因此對使用的模式都要給堆棧指針寄存器SP定義堆棧地址。改變狀態(tài)寄存器（CPSR）內(nèi)的狀態(tài)位，使處理器切換到不同模式，然后給SP賦值就可以實現(xiàn)堆棧的初始化。當(dāng)然，堆棧的大小視需要而定。2監(jiān)控程序的設(shè)計表1arm處理器的7種運行模式嵌入式ARM>fromelfnodebugfilename.當(dāng)系統(tǒng)上電或復(fù)位后首先會從邏輯地址0x0處執(zhí)行。應(yīng)在每個單元燒寫命令發(fā)出后進行檢測,以保證前一個單元燒寫結(jié)束后再進行下一個存儲單元的燒寫,當(dāng)然也可采用延時等待的方法進行連續(xù)的燒寫。MOVpc,r0;子程序返回init_val()是對接收到的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)存，為了提高接收速率，把接收到的數(shù)據(jù)先暫存到外部SRAM中。其中，SID表示當(dāng)前記錄的類型，常見的有S0、S1、S5和S9等，各個類型代表的意義不同，如S9所在語句表示文件的結(jié)束；由arm處理器內(nèi)部的監(jiān)控程序?qū)⒛繕?biāo)代碼寫入片外Flash，實現(xiàn)程序的在線燒寫。數(shù)據(jù)長度代表本句后面數(shù)據(jù)的長度；編程指令只能使“1”變?yōu)椤?”,而擦除命令則可使“0”變?yōu)椤?”,因此正確的操作順序是先擦除、后編程。本系統(tǒng)使用的是Hyundai公司生產(chǎn)的HY29LV160。init_val()是對接收到的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)存，為了提高接收速率，把接收到的數(shù)據(jù)先暫存到外部SRAM中。圖1arm開發(fā)板與PC機的連接地址的字節(jié)數(shù)會因不同的S記錄而異，一般為2字節(jié)，表示的是后面的數(shù)據(jù)在存儲器中的地址。固化完成后拔掉仿真器，當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位或上電后Flash存儲器被映射到起始地址0x0處,裝入的可執(zhí)行映像文件即可得到執(zhí)行。SRecord文件格式如果程序量較小也可以選擇暫存到芯片內(nèi)部的RAM（64KB）中，等接收完畢后再對其進行解析。堆棧初始化程序如下：InitStackMOVr0,lr;保存返回地址MOVr1,#Mode_SVC:OR:I_Bit:OR:F_Bit;設(shè)置管理模式堆棧MSRcpsr_c,r1LDRr13,=SVC_STACKMOVpc,r0;子程序返回系統(tǒng)硬件初始化包括設(shè)置外部存儲器的類型、數(shù)據(jù)位寬度等，完成之后即可通過“BMain”語句跳轉(zhuǎn)到C語言主程序。與LDR指令相比，雖然跳轉(zhuǎn)范圍小，但是32MB的地址空間跳轉(zhuǎn)足以滿足程序需要，而且運行得更快。arm處理器的7種運行模式Main函數(shù)功能主要包括接收串口數(shù)據(jù)、解析映像文件及寫入外部Flash，如圖3所示。串口函數(shù)主要由init_sio()、init_val()和send_data()組成。函數(shù)init_sio()用于對串口通信參數(shù)的設(shè)置：波特率，57600b/s；奇偶校驗，無；數(shù)據(jù)位，8位；停止位，1位。init_val()是對接收到的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)存，為了提高接收速率，把接收到的數(shù)據(jù)先暫存到外部SRAM中。如果程序量較小也可以選擇暫存到芯片內(nèi)部的RAM（64KB）中，等接收完畢后再對其進行解析。send_data()用于向串口回送燒寫工作的信息。2.2燒寫主程序設(shè)計嵌入式ARM早期的嵌入式程序采用“編程—燒寫—修改—燒寫”的開發(fā)模式，大量的時間消耗在重復(fù)燒寫芯片上，增加了開發(fā)成本和研發(fā)周期?？稍诰幾g器下armfromELF﹥Outputformat中選擇Motorola32bitHex,或者使用以下編譯語句處理：需要注意的是，要固化的代碼應(yīng)轉(zhuǎn)化為SRecord文件。堆棧初始化程序如下：應(yīng)在每個單元燒寫命令發(fā)出后進行檢測,以保證前一個單元燒寫結(jié)束后再進行下一個存儲單元的燒寫,當(dāng)然也可采用延時等待的方法進行連續(xù)的燒寫。當(dāng)系統(tǒng)上電或復(fù)位后首先會從邏輯地址0x0處執(zhí)行。表1arm處理器的7種運行模式與LDR指令相比，雖然跳轉(zhuǎn)范圍小，但是32MB的地址空間跳轉(zhuǎn)足以滿足程序需要，而且運行得更快。數(shù)據(jù)長度代表本句后面數(shù)據(jù)的長度；串口函數(shù)主要由init_sio()、init_val()和send_data()組成。不同類型Flash存儲器的編程與擦除指令也不太一樣。數(shù)據(jù)長度代表本句后面數(shù)據(jù)的長度；MOVr1,#Mode_SVC:OR:I_Bit:OR:F_Bit;設(shè)置管理模式堆棧下一步就是要對映像文件進行解析并正確地寫入外部Flash中。嵌入式程序通過編譯器生成的映像文件是elf格式的axf文件，里面有文件頭、段信息等信息，不能直接燒錄，一般將它轉(zhuǎn)化為bin或者hex文件。這里將嵌入式程序編譯成SRecord十六進制文件。這是一種Motorola公司推出的標(biāo)準(zhǔn)文件格式，用來將數(shù)據(jù)從PC機傳送到目標(biāo)平臺Flash，在嵌入式開發(fā)中廣為應(yīng)用。SRecord文件格式如下：Main函數(shù)流程其中，SID表示當(dāng)前記錄的類型，常見的有S0、S1、S5和S9等，各個類型代表的意義不同，如S9所在語句表示文件的結(jié)束；數(shù)據(jù)長度代表本句后面數(shù)據(jù)的長度；地址的字節(jié)數(shù)會因不同的S記錄而異，一般為2字節(jié)，表示的是后面的數(shù)據(jù)在存儲器中的地址。一個S記錄的長度不會超過78字節(jié)，所以每次讀數(shù)據(jù)的長度設(shè)為78字節(jié)，通過判斷文件類型（如S3為0x5333）的標(biāo)志位來確定一個S記錄的開始。解析過程就是根據(jù)SID確定數(shù)據(jù)長度，截取數(shù)據(jù)部分，傳遞要寫入Flash中的地址。最后一步就是如何將數(shù)據(jù)寫入Flash。不同類型Flash存儲器的編程與擦除指令也不太一樣。本系統(tǒng)使用的是Hyundai公司生產(chǎn)的HY29LV160。SRecord文件格式向Flash存儲器的特定寄存器寫入地址和數(shù)據(jù)命令,就可對Flash存儲器進行燒寫、擦除等操作。編程指令只能使“1”變?yōu)椤?”,而擦除命令則可使“0”變?yōu)椤?”,因此正確的操作順序是先擦除、后編程。當(dāng)Flash被擦除后讀出的數(shù)據(jù)應(yīng)為0xff。寫指令編程如下：應(yīng)在每個單元燒寫命令發(fā)出后進行檢測,以保證前一個單元燒寫結(jié)束后再進行下一個存儲單元的燒寫,當(dāng)然也可采用延時等待的方法進行連續(xù)的燒寫。arm處理器有7種運行模式，如表1所列。本系統(tǒng)使用的是Hyundai公司生產(chǎn)的HY29LV160。下一步就是要對映像文件進行解析并正確地寫入外部Flash中?？稍诰幾g器下armfromELF﹥Outputformat中選擇Motorola32bitHex,或者使用以下編譯語句處理：代碼燒寫原理應(yīng)在每個單元燒寫命令發(fā)出后進行檢測,以保證前一個單元燒寫結(jié)束后再進行下一個存儲單元的燒寫,當(dāng)然也可采用延時等待的方法進行連續(xù)的燒寫。編程指令只能使“1”變?yōu)椤?”,而擦除命令則可使“0”變?yōu)椤?”,因此正確的操作順序是先擦除、后編程。arm處理器的7種運行模式之后發(fā)展到仿真器階段，雖然簡化了開發(fā)模式，但是由于仿真器與arm芯片的兼容性等因素，經(jīng)常會發(fā)生程序在仿真器上能正確運行，但是固化之后運行卻出現(xiàn)問題的情況。InitStackInitStack由于日本OKI公司的小靈通芯片ml7338是基于ARM7TDMI核，所以系統(tǒng)采用arm集成開發(fā)調(diào)試環(huán)境ADS1.2，使用TechorICE仿真器。具體編譯語句如下：2.3編譯與執(zhí)行其中，0x10000000是ml7338內(nèi)部RAM的起始地址，編譯完成后生成loader.axf文件。需要注意的是，要固化的代碼應(yīng)轉(zhuǎn)化為SRecord文件?？稍诰幾g器下armfromELF﹥Outputformat中選擇Motorola32bitHex,或者使用以下編譯語句處理：>fromelfnodebugfilename.axfm32filename.txt以上兩種方式都將產(chǎn)生SRecord文件。通過仿真器把燒寫程序下載到ml7338的內(nèi)部RAM中,運行