ARM Bootloader的实现 ---C和ASM混合编程

  Cirrus Logic 的 clps7111~Ep9312 系列ARM core 的 CPU 内置 128 字节的boot 程序。这个 boot 程序为把操作系统下载到裸机提供了极大的方便。这样再焊接电路板之前不用把操作系统预先写入 Flash ，而且日后升级操作系统也非常方便。 这个 boot 程序的功能是：
 
1. 设置串行口的参数为： 9600 ， 8N1 ， No FlowControl 。
2. 然后送出一个 < 字符
3. 开始接收 2K 字节程序（ Bootloader ）
4. 送出一个 > 字符
5. 跳转去执行这 2K 的程序。
 
烧写操作系统的过程是 :
1. 连接 ARM  target 的产性口和 PC 的串行口
ARM PC
RX ------------------- TX
TX ------------------- RX
GND ---------------- GND
 
2. 从 BOOT 程序引导 ARM  target
3. 在 Windows NT4.0 的 console 中 , 设置串行口的参数 9600 8N1
 
C:>mode COM2: baud=9600 data=8 parity=n stop=1
 
4. 在 console 中把 bootloader 送到串行口。 /b 表示以二进制方式
 
C:>copy /b bootldr.bin COM1:
 
5. 在 console 中 , 根据 Bootloader 的设置来调整串行口的参数 115200 8N1
 
C:>mode COM2: baud=115200 data=8 parity=n stop=1
 
6. 在 console 中把 vxworks image 送到串行口。 /b 表示以二进制方式
 
C:>copy /b vxworks COM1:
 
7. Power off ARM target ，设置其从Flash启动。
 
8. reboot ，进入 VxWorks
 
这 2K 字节的程序就是我们说的 ARM Bootloader ，它的任务一般是：
 
1. 必要的硬件初始化
2. 从串行口接收VxWorks的二进制文件，并写入Flash
3. 在这过程中，显示一些提示信息。
像 Bootloader 这样底层的程序一般认为是要用纯汇编来写的。但是用汇编写的程序可读性肯定没有用C写的程序好。汇编程序不宜维护，没办法向其它类型的 CPU 去移植。这些方面 C 的程序是没有问题的！ _
 
那么Bootloader能否用纯C语言去写呢？不可能。因为有些操作特殊寄存器的指令也是特殊指令，用C是实现不了的。有些功能用C也是不能实现的。用C不能作的有：
1. 操作 CP15 寄存器的指令
2. 中断使能
3. 堆栈地址的设定
 
所以，只要知道这几条汇编指令可以了，不必学习所有的汇编指令。是不是上手很快呀。下面来看看我们在Bootloader 中所用到的汇编部分：
asm ("_my_start:
mov r14, #0x70
mcr p15, 0, r14, c1, c0, 0 /* MMU disabled, 32 Bit mode, Little endian */
mrs r14, cpsr
bic r14, r14, #0x 1f /* Mask */
orr r14, r14, #0xc0 + 0x13 /* Diasble IRQ and FIQ, SVC32 Mode */
msr cpsr, r14
ldr r13, =0xc0020000 /* Setup Stack */
");
 
简单吧，比看几十K的汇编程序感觉好得多吧。也许你会问：硬件的初始化怎么办？那是要操作寄存器的。我说：看看这段 C 的代码：
*((DWORD*)(dwHardwareBase + HW1_SYSCON1)) = SYSCON1_VALUE;
 
明白了吧， ARM 中把寄存器映射在内存中了，就跟读写内存没有区别。现在编写程序的问题已经全部解决了，但是否就没有问题了呢？不是。你的程序应该写成什么样呢？怎么编译生成二进制文件呢？让我们先写一个程序试一下吧：
#define DWORD unsigned int
int main(void)
{
register DWORD dwHardwareBase;
asm ("_my_start:
mov r14, #0x70
mcr p15, 0, r14, c1, c0, 0 /* MMU disabled, 32 Bit mode, Little endian */
mrs r14, cpsr
bic r14, r14, #0x 1f /* Mask */
orr r14, r14, #0xc0 + 0x13 /* Diasble IRQ and FIQ, SVC32 Mode */
msr cpsr, r14
ldr r13, =0xc0020000 /* Setup Stack */
");
dwHardwareBase = (DWORD)0x80000000;
return 0;
} ---作者：Gavin Li ver
 
详情>>
 

不错。其实也很好理解，就是bootload可以分为两部分，一些启动操作和内存影射等硬件初始化，另一部分就是加载操作系统等。这里的boot是商家设计好的，并完成了大量前部分工作，剩下工作在转交给用户完成。这里汇编是两部分的联结点。

如果由厂家完成部分boot，可以提高最大优化性和方便性。但是感觉会有一些不灵活的。但总的来说bootload功能都是比较简单的，因此改变不会太大。

还是挺方便