在嵌入式系统的开发过程中,技术难点主要在于系统引导程序的编写,为此本文将详细论述在ARM7基础上开发嵌入式系统时引导程序的实现。
引导加载程序是系统加电后运行的第一段软件代码。当一个微处理器最初启动时,他首先执行预定地址处的指令。通常这个位置是只读内存,其中存放着系统初始化或引导程序。在PC系统中,引导加载程序由BIOS(其本质就是一段固件程序)和位于硬盘MBR中的操作系统BootLoader(比如,LILO和GRUB等)一起组成。BIOS进行CPU初始化、配置其他硬件,并完成硬件检测和资源分配。然后,BIOS判断出哪一个磁盘包含有操作系统,再把硬盘MBR中的Boot Loader读到系统的RAM中,然后将控制权交给操作系统BootLoader。BootLoader的主要运行任务就是将内核映象从硬盘上读到RAM中,然后跳转到内核的入口点去运行,也即开始启动操作系统,并把控制权交给操作系统,再由操作系统引导其他应用程序。
在嵌入式系统中,通常并没有像BIOS那样的固件程序(注:有的嵌入式CPU也会内嵌一段短小的启动程序),因此整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader来完成。比如在一个基于ARM7TDMIcore的嵌入式系统中,系统在上电或复位时通常都从地址0x00000000处开始执行,而在这个地址处安排的通常就是系统的BootLoader程序。
嵌入式系统的资源有限,程序通常都是固化在ROM中运行。ROM中程序执行前,需要对系统硬件和软件运行环境进行初始化,这些工作由用汇编语言编写的引导程序完成。引导程序是嵌入式程序的开头部分,应与应用程序一起固化在ROM中,并首先在系统上运行。他应包含各模块中可能出现的所有段类,并合理安排他们的次序。写好引导程序是设计好嵌入式程序的关键,系统引导程序所执行的操作依赖于正在开发其软件的系统,一般流程包括:
初始化端口,
屏蔽中断,
把程序拷贝到SRAM中;
完成代码的重映射;
配置中断句柄,
连接到C语言人口,进入应用程序主循环。