摘要： 在介绍基于 ARM 体系的嵌入式系统启动流程的基础上，结合编程实例，详细、系统地叙述了 BSP （板级支持包）程序的各个组成部分及其具体设计方案，并就实际程序设计中的几个难点问题做了说明。

关键词： ARM体系BSP 嵌入式系统 ARM处理器

本文介绍基于 ARM 体系的嵌入式应用系统初始化部分 BSP 的程序设计。本文引用的源码全部是基于 龙人的HMS320C7202 芯片设计，并已成功运行。 （深圳龙人嵌入式事业部在向海内外提供嵌入式开发、嵌入式解决方案(ARM解决方案、ARM9解决方案)与嵌入式产品(ARM开发板、ARM9开发板、ARM7开发板、ARM工控板)的同时立志成为行业内最优秀最完备的嵌入式软件、嵌入式硬件技术及嵌入式系统解决方案提供商。）

尽管各种嵌入式应用系统的结构及功能差别很大，但其系统初始化部分完成的操作有很大一部分是相似的。

启动程序首先必须定义指针，而且整个应用程序只有一个入口指针。一般地，程序在编译链接时将异常中断向量表链接在 0 地址处，并且作为整个程序入口点。入口点代码如下：

ENTRY （ _start ） ；开始

ARM 要求中断向量表必须放置在从 0 开始、连续 8×4 字节的空间内。

每当一个中断发生后， ARM 处理器便强制把程序计数器（ PC ）指针置为向量表中对应中断类型的地址值。因为每个中断向量仅占据放置 1 条 ARM 指令的空间，所以通常放置 1 条跳转指令或向程序计数器（ PC ）寄存器赋值的数据访问指令，使程序跳转到相应的异常中断处理程序执行。如果异常中断处理程序起始地址小于32MB，使用B跳转指令；如果跳转范围大于32MB，使用LDR指令。
另外，对于各未用中断，可使其指向一个只含返回指令的哑函数，以防止错误中断引起系统的混乱。

1.3 初始化存储系统
初始化存储系统的编程对象是系统的存储器控制器，一个系统可能存在多种存储器类型的接口，不同的存储系统的设计不尽相同。Flash和SRAM同属于静态存储器类型，可以合用一个存储器端口；而DRAM因为有动态刷新和地址线复用等特性，通常配有专用的存储器端口。其中，SDRAM必须在初始化阶段进行设置，因为大部分的程序代码和数据都要在SDRAM中运行。

在HMS30C7202中，与SDRAM配置有关的寄存器有4个：配置寄存器、刷新定时寄存器、写缓冲写回寄存器和等待驱动寄存器，需要根据实际的系统设计对此分别加以正确配置。
SDRAM的初始化过程如下：加电→延迟10ms（各具体SDRAM器件延时时间可能不同）→设置配置寄存器参数→延时→写刷新定时寄存器，设置刷新周期→延时→使能自动刷新→延时→设置模式寄存器（位于SDRAM内部）。

1.4 存储器地址分布重映射（remap）和MMU
系统一上电，程序将自动从0地址处开始执行。因此，必须保证在0地址处存在正确的代码，即要求0地址开始入是非易失性的ROM或Flash等。但是因为ROM或Flash的访问速度相对较慢，每次中断响应发生后，都要从读取ROM或Flash上面的向量表开始，影响了中断响应速度。一般程序执行后将SDRAM映射为地址0，并把系统程序加载到SDRAM中运行，其具体步骤可以采用以下的方案：
（1）上电后，从0地址的ROM开始往下执行；
（2）根据映射前的地址，对SDRAM进行必要的代码和数据拷贝；
（3）拷贝完成后，进行重映射操作；
（4）因为RAM在重映射前准备好了内容，使得PC指针能继续在RAM里取得正确的指令。
在这种地址映射的变化过程中，程序员需要仔细考虑的是：程序的执行流程不能被这种变化所打断，注意保证程序流程在重映射前后的承接关系。

1.5初始化各模式下的堆栈指针
因为ARM处理器有7种执行状态，每一种状态的堆栈指针寄存器（SP）都是独立的（System和User三项式使用相同SP寄存器）。因此，对程序中需要用到的每一种模式都要给SP寄存器定义一个堆栈地址。方法是改变状态寄存器（CPSR）内的状态位，使处理器切换到不同的状态，然后给SP赋值。

1．6 初始化有特殊要求的端口、设备
有些关键的I/O部件必须在使能IRQ和FIQ之前进行初始化。因为如果在使能IRQ和FIQ之前没有进行初始化，可以产生假的异常中断信号。程序中初始化了HMS30C7202的串口1用来调试程序与其它设备通信。串口1是一个通用全双工异步接收/发送器（UART），它支持16C550的大部分功能。UART有接收缓冲/发送保持寄存器、波特率除数锁存器、中断允许寄存器等9个寄存器。

1．7切换处理器模式，开中断
最后转换到应用程序运行所需的最终模式，一般是User模式。不要过早切换到User模式进行User模式的堆栈设备。因为进入User模式后就不能再操作CPRS回到别的模式了，可能会对接下去的程序执行造成影响。

1．8 呼叫主应用程序
当所有的系统初始化工作完成后，就需要把程序流程转入主应用程序。

总之，本文介绍的BSP程序已经在以HMS30C7202为主芯片的开发系统上运行并测试通过，并且成功地引导了Linux内核，文中引用代码可以直接使用。今后可以在此基础上添加命令行解释程序，在引导操作系统前进行存存储器的读写等，扩展开发系统的功能。