ARM啟動代碼設計參考

基於ARM的晶片多數為複雜的片上系統，這種複雜系統裡的多數硬體模組都是可配置的，需要由軟體來設定其需要的工作狀態。因此在使用者的應用程式之前，需要由專門的一段代碼來完成對系統的初始化。由於這類代碼直接面對處理器核心和硬體控制器進行編程，一般都是用組合語言。一般通用的內容包括：
中斷向量表
初始化儲存空間系統
初始化堆棧
初始化有特殊要求的斷口，裝置
初始化使用者程式執行環境
改變處理器模式
呼叫主應用程式 
1. 中斷向量表
ARM要求中斷向量表必須放置在從0地址開始，連續8X4位元組的空間內。
每當一個中斷髮生以後，ARM處理器便強制把PC指標置為向量表中對應中斷類型的地址值。因為每個中斷只佔據向量表中1個字的儲存空間，只能放置一條ARM指令，使程式跳轉到儲存空間的其他地方，再執行中斷處理。
中斷向量表的程式實現通常如下表示：
AREA Boot ,CODE, READONLY
ENTRY
B    ResetHandler
B    UndefHandler
B    SWIHandler
B    PreAbortHandler
B    DataAbortHandler
B
B    IRQHandler
B    FIQHandler
其中關鍵字ENTRY是指定編譯器保留這段代碼，因為編譯器可能會認為這是一段亢餘代碼而加以最佳化。連結的時候要確保這段代碼被連結在0地址處，並且作為整個程式的入口。 
2. 初始化儲存空間系統
(1)儲存空間類型和時序配置
通常Flash和SRAM同屬於靜態儲存空間類型，可以合用同一個儲存空間連接埠；而DRAM因為有動態重新整理和地址線複用等特性，通常配有專用的儲存空間連接埠。
儲存空間連接埠的介面時序最佳化是非常重要的，這會影響到整個系統的效能。因為一般系統啟動並執行速度瓶頸都存在於儲存空間訪問，所以儲存空間訪問時序應儘可能的快；而同時又要考慮到由此帶來的穩定性問題。
(2)儲存空間地址分布
一種典型的情況是啟動ROM的地址重新對應。

 3. 初始化堆棧
因為ARM有7種執行狀態，每一種狀態的堆棧指標寄存器（SP）都是獨立的。因此，對程式中需要用到的每一種模式都要給SP定義一個堆棧地址。方法是改變狀態寄存器內的狀態位，使處理器切換到不同的狀態，讓後給SP賦值。注意：不要切換到User模式進行User模式的堆棧設定，因為進入User模式後就不能再操作CPSR回到別的模式了，可能會對接下去的程式執行造成影響。
這是一段堆棧初始化的程式碼範例，其中只定義了三種模式的SP指標：
MRS   R0,CPSR
BIC    R0,R0,#MODEMASK  安全起見，屏蔽模式位以外的其他位
ORR   R1,R0,#IRQMODE
MSR   CPSR_cxfs,R1
LDR   SP,=UndefStack

ORR   R1,R0,#FIQMODE
MSR   CPSR_cxsf,R1
LDR   SP,=FIQStack

ORR   R1,R0,#SVCMODE
MSR   CPSR_cxsf,R1
LDR   SP,=SVCStack
4. 初始化有特殊要求的連接埠，裝置
5. 初始化應用程式執行環境
映像一開始總是儲存在ROM／Flash裡面的，其RO部分即可以在ROM／Flash裡面執行，也可以轉移到速度更快的RAM中執行；而RW和ZI這兩部分是必須轉移到可寫的RAM裡去。所謂應用程式執行環境的初始化，就是完成必要的從ROM到RAM的資料轉送和內容清零。
下面是在ADS下，一種常用儲存空間模型的直接實現：
LDR    r0,=|Image$$RO$$Limit|      ;得到RW資料來源的起始地址
LDR    r1,=|Image$$RW$$Base|      ;RW區在RAM裡的執行區起始地址
LDR    r2,=|Image$$ZI$$Base|        ;ZI區在RAM裡面的起始地址
CMP    r0,r1                      ;比較它們是否相等
      BEQ    %F1
0     CMP    r1,r3
      LDRCC  r2,[r0],#4
      STRCC  r2,[r1],#4
      BCC    %B0
1     LDR    r1,=|Image$$ZI$$Limit|
      MOV   r2,#0
2     CMP    r3,r1
      STRCC  r2,[r3],#4
      BCC    %B2
程式實現了RW資料的拷貝和ZI地區的清零功能。其中引用到的4個符號是由連結器第一輸出的。
|Image$$RO$$Limit|：表示RO區末地址後面的地址，即RW資料來源的起始地址
|Image$$RW$$Base|：RW區在RAM裡的執行區起始地址，也就是編譯器選項RW_Base指定的地址
|Image$$ZI$$Base|：ZI區在RAM裡面的起始地址
|Image$$ZI$$Limit|：ZI區在RAM裡面的結束位址後面的一個地址
程式先把ROM裡|Image$$RO$$Limt|開始的RW初始資料拷貝到RAM裡面|Image$$RW$$Base|開始的地址，當RAM這邊的目標地址到達|Image$$ZI$$Base|後就表示RW區的結束和ZI區的開始，接下去就對這片ZI區進行清零操作，直到遇到結束位址|Image$$ZI$$Limit|
6. 改變處理器模式
因為在初始化過程中，許多操作需要在特權模式下才能進行（比如對CPSR的修改），所以要特別注意不能過早的進入使用者模式。
核心級的中斷使能也可以考慮在這一步進行。如果系統中另外存在一個專門的中斷控制器，這麼做總是安全的。
7. 呼叫主應用程式
當所有的系統初始化工作完成之後，就需要把程式流程轉入主應用程式。最簡單的一種情況是：
IMPORT main
B      main
直接從啟動代碼跳轉到應用程式的主函數入口，當然主函數名字可以由使用者隨便定義。
在ARM ADS環境中，還另外提供了一套系統級的呼叫機制。
IMPORT __main
B     __main
__main()是編譯系統提供的一個函數，負責完成庫函數的初始化和初始化應用程式執行環境，最後自動跳轉到main()函數。