基于ARM核处理器的系统引导实现.docVIP

课程名称：嵌入式系统理论与技术 任课教师：肖忠付 学生姓名：束元 学号：200592113006 基于ARM核处理器的系统引导实现 ----嵌入式系统理论与技术课程作业 前言 06年5月到7月我们学习了嵌入式系统理论与技术课程，这个课程主要介绍了ARM内核和常用的嵌入式系统。本文基于我所在中光公司的IAD设备的平台谈一下基于ARM和处理器的嵌入式系统地引导过程，该设备使用基于ARM内核的Intel Xscale微处理器、嵌入式系统使用VxWorks实时操作系统。 1．软硬件环境介绍 1．1 IXP425芯片 IXP425芯片是Intel公司推出的32位嵌入式处理器Xscale系列中的一员，它采用高性能的ARM内核，拥有32K I-cache，32K D-cache，可选频率266M/400M/533M Hz，内置3个高性能网络处理器内核(NPEA/NPEB/NPEC)。 内核以外包括32位SDRAM 内存控制器；32位33/66 MHz支持主从模式的v2.2的PCI接口；以及32位的地址总线（24根地址线），总线时钟最大支持66MHz。 借口方面包括2个MII；8位UTOPIA-2 接口支持多个ADSL/G.SHDSL or VDSL PHY；2个high-speed serial (HSS) 端口，可连接T1/E1或SLIC/CODECs；8个HDLC控制器；2个高速串口支持 921K波特率。 内置硬件加密加速器，支持(AES/AES-CCM/3DES/DES/SHA-1/SHA-256/SHA-384/SHA-512 /MD-5/RSA/DSA/Diffie-Hellman algorithms)等协议。 物理特性方面: 低功耗，533M频率下典型功耗为1.0W-1.5W；492-Ball PBGA封装，35mm x 35mm, 1.27mm ball pitch；支持无铅、商用(0°to 70°C)、工业级(-40°to 85°C)等多种芯片版本。 IXP425处理器系统架构: 1．2 VxWorks实时操作系统 VxWorks实时操作系统是由美国WindRiver公司推出的一个运行在目标机上的高性能、可裁减的嵌入式实时操作系统，VxWorks的核心是高性能的微内核wind，其具有快速任务切换、中断支持、抢占式和时间片轮转调度机制等特点，保证对外部事件的快速反应。除了微内核，VxWorks还包括了I/O系统、文件系统、TCP/IP网络系统、图形系统、虚拟内存管理、板极支持包BSP (Board Support Package)等模块，而BSP层的存在使VxWorks可以方便地移植到各种硬件平台。在目前的嵌入式操作系统市场，VxWorks占据着80%以上的市场份额，广泛地应用于通信、消费电子、交通运输、工业控制、航天航空等领域。 2．系统引导实现 在目标系统上电复位的时候，目标系统状态是处于不确定的混沌状态：各种硬件设备可能处于出错或中断状态，执行映像可能位于不同的物理介质内，所以构建在IXP425处理器平台上的vxWorks系统，必须充分利用IXP425的硬件资源，为运行用户应用初始化一个正确的计算环境。系统引导要达到的目标是：vxWorks的多任务内核能精确可靠地调度各个任务，系统任务和用户任务实时服务于外部事件，因此，系统启动需要完成以下步骤： a. 初始化处理器；b. 装入代码；c. 初始化硬件；d. 激活内核；e. 初始化操作系统各组件；f.运行用户应用程序。 2．1 处理器初始化 第一步要使处理器复位，禁止中断，将内部寄存器初始化为确定的值以及地址重映射。 VxWorks内核可以分为三种类型：可加载类型内核（loadable image）、带有ROM启动功能的压缩或不压缩内核（ROM-based image）、驻留ROM的内核（ROM-resident image），这三种类型的映象组织是不一样的，启动过程也有区别。本文主要依据中光IAD设备的架构讨论可加载类型内核的启动实现。如下图所示。 romInit()函数完成处理器初始化： IXP425处理器在0地址处通常放置的是异常向量表。上电会自动加载并运行位于0地址的指令。在0地址处通常放置一条跳转指令，使其跳转到romInit()运行。 _vectorTable: ldr pc, =0x1000 B FUNC(sysRomVecUndefInstuc) B FUNC(sysRomVecSoftwareInt) B FUNC(sysRomVecPrefetchAbort) B FUNC(sysR