单片机的快速启动技术

　　系统硬件初始化

　　系统上电或复位后，程序从位于地址0x0的Reset Exception Vector处开始执行，因此需要在这里放置Bootloader的条指令：b ResetHandler，跳转到标号为ResetHandler处进行阶段的硬件初始化，主要内容为：关看门狗定时器，关中断，初始化PLL和时钟，初始化存储器系统。执行完以上程序后，系统进行堆栈和存储器的初始化。系统堆栈初始化取决于用户使用了哪些中断，以及系统需要处理哪些错误类型。一般情况下，管理者堆栈必须设置，如果使用了IRQ中断，则IRQ堆栈也必须设置。如果系统使用了外设，则需要设置相关的寄存器，以确定其刷新频率、总线宽度等信息。

　　代码段复制到RAM中运行

　　因为嵌入式系统的代码通常都是固化在ROM或者Flash中，上电后开始运行。由于ROM和Flash的读取速度相对较慢，这样无疑会降低代码的执行速度和系统的运行效率。为此，需要把系统的代码复制到RAM中运行。使用SDT链接器ARMLink产生的定位信息，把RO的有效代码和数据段到RAM中。 ARMLink将编译后的程序链接成ELF文件。映像文件内部共有三种输出段：RO段、RW段和ZI段。这三种输出段分别包含了只读代码及包含在代码段中的少量数据、可读写的数据、初始化为0的数据，ARMLink同时还产生了这三种输出段的起始和终止定位信息：Image$$RO$$Base、 Image$$RO$$Limit、Image$$RW$$Base、Image$$Limit、Image$$Linit和Image$$ZI$$ Limit。可以在程序中使用这些定位信息。将ROM中的代码和数据搬移到RAM中，具体程序如下。

　　LDR r0, =|Image$$RO$$Base| /*RO段起始地址*/

　　LDR r1, =|Image$$RO$$Limit| /*RO段结束地址*/

　　LDR r2, =|Image$$RW$$Base|

　　LDR r3, =|Image$$RW$$Limit|

　　/*分别求出需要映像的代码和数据的长度并累加，放到寄存器R1中*/

　　SUB r1, r1, r0

　　SUB r3, r3, r2

　　ADD r1, r1, r3

　　/*将需要映象的代码和数据复制到RAM中去*/

　　0 /*标示符*/

　　LDR r3, [r0], #4

　　STR r3, [r2], #4

　　SUBS r1, r1, #4

　　BNE %B0 /*如果没有复制完，跳转到0标示符处的汇编语句，继续复制，参见ARM指令帮助手册*/

　　建立二级中断向量表

　　在ARM 系统中，中断向量表位于0X0开始的地址处，意味着无论运行什么样的上层软件，一旦发生中断，程序就得到Flash存储器中的中断向量表里去，降低系统的运行效率。因此在RAM中建立自己的二级中断向量表，当中断发生后，程序直接从RAM中取中断向量进入中断子程序。尤其是在中断频繁发生的系统里，这种方法可以大大提高系统的运行效率，具体的实现代码如下。

　　b ResetHandler

　　b HandlerUndef /*未定义模式句柄*/

　　b HandlerSWI /*SWI中断句柄*/

　　b HandlerPabort /*PAbort中断句柄*/

　　b HandlerDabort /*Dabort中断句柄*/

　　b. /*保留*/

　　b HandlerIRQ /*IRQ 中断句柄*/

　　b HandlerFIQ /*FIQ中断句柄*/

　　HandlerFIQ HANDLER HandleFIQ

　　HandlerIRQ HANDLER HandleIRQ

　　HandlerUndef HANDLER HandleUndef

　　HandlerSWI HANDLER HandleSWI

　　HandlerDabort HANDLER HandleDabort

　　HandlerPabort HANDLER HandlePabort

　　其中HANDLER是一个宏，用于查找中断处理程序的入口地址。这些地址存放在由HandleXXX指向的表项中，该表定位在RAM高端，基地址为_ISR_STARTADDRESS。

　　^ _ISR_STARTADDRESS

　　HandleReset # 4

　　HandleUndef # 4

　　HandleSWI # 4

　　HandlePabort # 4

　　HandleDabort # 4

　　HandleReserved # 4

　　HandleIRQ # 4

　　HandleFIQ # 4

　　MMU的应用

　　MMU 是存储器管理单元的缩写，是用来管理虚拟内存系统的器件。MMU通常是CPU的一部分，本身有少量存储空间存放从虚拟地址到物理地址的匹配表，此表称作 TLB(转换旁置缓冲区)。所有数据请求都送往MMU，由MMU决定数据是在RAM内还是在大容量外部存储器设备内。如果数据不在存储空间内，MMU将产生页面错误中断。MMU存储器系统的结构允许对存储器系统的精细控制，大部分的控制细节由存在存储器中的转换表提供。这些表的入口定义了从1KB～1MB 的各种存储器区域的属性。MMU完成的两个主要功能是：将虚地址转换成物理地址，控制存储器存取允许。MMU关掉时，虚地址直接输出到物理地址总线。

　　经过以上的分析可以发现，系统启动程序主要是完成了硬件的初始化，以及克服Flash或ROM读取速度慢的弱点，提高指令和数据的读取速度，实现系统的高速运行，并且通过MMU的应用，减少RAM的使用，降低系统成本。