儲存空間映射是指把晶片中或晶片外的FLASH,RAM,外設,BOOTBLOCK等進行統一編址。即用地址來表示對象。這個地址絕大多數是由廠家規定好的,使用者只能用而不能改。使用者只能在掛外部RAM或FLASH的情況下可進行自訂。
ARM7TDMI的儲存空間映射可以有0X00000000~0XFFFFFFFF的空間,即4G的映射空間,但所有器件加起來肯定是填不滿的。一般來說, 0X00000000依次開始存放FLASH——0X00000000,SRAM——0X40000000,BOOTBLOCK,外部儲存空間 0X80000000,VPB(低速外設地址,如GPIO,UART)——0XE0000000,AHB(高速外設:向量中斷控制器,外部儲存空間控制器)
——從0XFFFFFFFF回頭。他們都是從固定位置開始編址的,而佔用空間又不大,如AHB只佔2MB,所以從中間有很大部分是空白地區,使用者若使用這些空白地區,或者定義野指標,就可能出現取指令中止或者取資料中止。
由於系統在上電複位時要從0X00000000 開始運行,而第一要啟動並執行就是廠家固化在片子裡的BOOTBLOCK,這是判斷運行哪個儲存空間上的程式,檢查使用者代碼是否有效,判斷晶片是否加密,晶片是否IAP(在應用編程),晶片是否ISP(在系統編程),所以這個BOOTBLOCK要首先執行。而晶片中的BOOTBLOCK不能放在FLASH的頭部,因為那要存放使用者的異常向量表的,以便在運行、中斷時跳到這來找入口,所以BOOTBLOCK只能放在FLSAH尾部才能好找到,呵呵。而ARM7的各晶片的FLASH大小又不一致,廠家為了BOOTBLOCK在晶片中的位置固定,就在編址的2G靠前編址的位置虛擬劃分一個地區作為BOOTBLOCK
地區,這就是重新對應,這樣訪問<2G即<0X80000000的位置時,就可以訪問到在FLASH尾部的BOOTBLOCK區了。
BOOTBLOCK運行完就是要運行使用者自己寫的啟動代碼了,而啟動代碼中最重要的就是異常向量表,這個表是放在FLASH的頭部首先執行的,而異常向量表中要處理多方面的事情,包括複位、未定義指令、非強制中斷、預取指中止、資料中止、IRQ(中斷) ,FIQ (快速中斷),而這個異常向量表是總表,還包括許多分散的異常向量表,比如在外部儲存空間,BOOTBLOCK,SRAM中固化的,不可能都由使用者直接定義,所以還是需要重新對應把那些異常向量表的地址映到總表中。
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為儲存空間分配地址的過程稱為儲存空間映射,那麼什麼叫儲存空間重新對應呢?為了增加系統的靈活性,系統中有部分地址可以同時出現在不同的地址上,這就叫做儲存空間重新對應。重新對應主要包括引導塊“Boot Block”重新對應和異常向量表的重新對應。
1.引導塊“Boot Block”及其重新對應
Boot Block是晶片設計廠商在LPC2000系列ARM內部固化的一段代碼,使用者無法對其進行修改或者刪除。這段代碼在複位時被首先運行,主要用來判斷運行哪個儲存空間上面的程式,檢查使用者代碼是否有效,判斷晶片是否被加密,系統的在應用編程(IAP)以及在系統編程功能(ISP)等。
Boot Block存在於內部Flash,LPC2200系列大小為8kb,它佔用了使用者的Flash空間,但也有其他的LPC系列不佔用FLash空間的,而部分沒有內部Flash空間的ARM處理器仍然存在Boot Block。
重新對應的原因:
Boot Block中有些程式可被使用者調用,如擦寫片內Flash的IAP代碼。為了增加使用者代碼的可移植性,所以最好把Boot Block的代碼固定的某個地址上。但由於各晶片的片內Flash大小不盡相同,如果把Boot Block的地址安排在內部Flash結束的位置上,那就無法固定Boot Block的地址。
為瞭解決上面的問題,於是晶片廠家將Boot Block的地址重新對應到片記憶體儲器空間的最高端,即接近2Gb的地方,這樣無論片記憶體儲器的大小如何,都不會影響Boot Block的地址。因此當Boot Block中包含可被使用者調用的IAP操作的代碼時,不用修改IAP的操作地址就可以在不同的LPC系列的ARM上運行了。
2.異常向量表及其重新對應
ARM核心在發生異常後,會使程式跳轉到位於0x0000~0x001C的異常向量表處,再經過向量跳轉到異常服務程式。但ARM單條指令的定址範圍有限,無法用一條指令實現4G範圍的跳轉,所以應在其後面的0x0020~0x003F地址上放置跳轉目標,這樣就可以實現4G範圍內的任意跳轉,因此一個異常向量表實際上佔用了16個字的儲存單元。以下為一張中斷向量表:
LDR PC, ResetAddr
LDR PC, UndefinedAddr
LDR PC, SWI_Addr
LDR PC, PrefetchAddr
LDR PC, DataAbortAddr
DCD 0xb9205f80
LDR PC, [PC, #-0xff0]
LDR PC, FIQ_Addr
ResetAddr DCD ResetInit
UndefinedAddr DCD Undefined
SWI_Addr DCD SoftwareInterrupt
PrefetchAddr DCD PrefetchAbort
DataAbortAddr DCD DataAbort
Nouse DCD 0
IRQ_Addr DCD 0
FIQ_Addr DCD FIQ_Handler
重新對應的原因:
由於ARM處理器的儲存空間結構比較複雜,可能同時存在片記憶體儲器和片外儲存空間等,他們在儲存空間映射上的起始地址都不一樣,因此ARM核心要訪問的中斷向量表可能不在0x0000~0x003F地址上,因此採用了儲存空間重新對應來實現將存在與不同地方的中斷向量表都映射到0x0000~0x003F地址上。
注意:Boot Block 也存在中斷向量表,而且複位後這段代碼首先映射到 0x0000~0x003F地址上,也就是說複位後首先啟動並執行是Boot Block程式。各個儲存地區的中斷向量表也不盡相同。