【BES2500x系列 -- RTX5操作系统】系统执行流程 -- 引导程序(boot loader)--(十)

我是夜阑的狗 2024-08-16 09:07:04 阅读 65

请添加图片描述

💌 所属专栏:【BES2500x系列】

😀 作 者:我是夜阑的狗🐶

🚀 个人简介:一个正在努力学技术的CV工程师,专注基础和实战分享 ,欢迎咨询!

💖 欢迎大家:这里是CSDN,我总结知识的地方,喜欢的话请三连,有问题请私信 😘 😘 😘

您的点赞、关注、收藏、评论,是对我最大的激励和支持!!!🤩 🤩 🤩

请添加图片描述

文章目录

前言1 引导程序(boot loader)1.1 启动文件1.1.1 启动加载程序1.1.2 设置堆栈指针1.1.3 数据段初始化1.1.4 调用 main 函数

总结


<<【系列文章索引】>>

前言

大家好,又见面了,我是夜阑的狗🐶,本文是专栏【BES2500x系列】专栏的第10篇文章;

今天开始学习BES2500x系列的一天💖💖💖,开启新的征程,记录最美好的时刻🎉,每天进步一点点。

专栏地址:【BES2500x系列】, 此专栏是我是夜阑的狗对BES2500x系列开发过程的总结,希望能够加深自己的印象,以及帮助到其他的小伙伴😉😉。

如果文章有什么需要改进的地方还请大佬不吝赐教👏👏。


1 引导程序(boot loader)

前面学习了嵌入式系统启动的基本流程,可以分为 引导程序 和 系统初始化程序 这两部分,也对一些概念进行了讲解。接下来就来 引导程序 是怎么跑的吧,也就是 boot loader。话不多说,让我们原文再续,书接上回吧。

请添加图片描述

1.1 启动文件

从上一篇文章中可以知道,引导程序一般都是以 汇编语言编写,所以其文件后缀为 .s 文件,在 <code>platform/main 就能看到有这么一个文件:startup_main.S,如下图所示:

在这里插入图片描述

很明显这个就是 <code>boot loader 的启动文件里,接下来就让我们来看里面具体都干了什么吧,启动文件由汇编编写,是系统上电复位后第一个执行的程序。主要做了以下工作:

Step 1、配置汇编启动文件

Step 2、初始化堆栈指针 SP(__initial_sp);

Step 3、初始化 PC 指针(Reset_Handler);

Step 4、初始化中断向量表(__Vectors);

Step 5、配置系统时钟(SystemInit);

Step 6、数据段初始化;

Step 7、一般情况是调用C库函数_main来初始化用户堆栈,从而最终调用main函数去到C的世界;

1.1.1 启动加载程序

代码

在讲解启动代码的时候,会涉及到 ARM 的汇编指令Cortex 内核的指令

.syntax unified

.section .boot_loader, "ax", %progbits

.thumb

.thumb_func

.align 2

.globl Boot_Loader

.type Boot_Loader, %function

参数/函数讲解

这段代码是用 ARM 汇编语言编写的启动加载程序(boot loader)。让我们来逐行解释:

序号 参数/函数 说明
1 .syntax unified 这是汇编器指示使用统一语法格式的指令
2 .section .boot_loader, “ax”, %progbits 这条指令定义了一个名为 .boot_loader 的段,属性为可执行(a)和可读(x),内容类型为程序代码(%progbits)
3 .thumb 该指令告诉汇编器使用Thumb指令集,Thumb是ARM处理器的一种指令集,它可以使得代码更加紧凑
4 .thumb_func 同上
5 .align 2 这是对齐指令,确保后续指令在内存中按2字节对齐
6 .globl Boot_Loader 这是一个全局符号定义指令,声明了一个名为 Boot_Loader 的全局符号,使得它可以在其他文件中访问
7 .type Boot_Loader, %function 这是类型定义指令,将 Boot_Loader 标记为一个函数
1.1.2 设置堆栈指针

代码

这段代码的作用是设置堆栈指针,为程序的执行做准备。接下来是函数的实现:

Boot_Loader:

ldr r0, =__StackTop

msr msp, r0

/* Always use MSP and set privileged mode */

movs r0, #0

msr control, r0

isb

#ifndef NO_NVIC_INIT

bl NVIC_InitVectors

#endif

#ifndef NO_BOOT_INIT

bl BootInit

#endif

#ifndef NO_SYSTEM_INIT

bl SystemInit

#endif

参数/函数讲解

这段代码的作用是在设置好堆栈指针后,进行一些系统的初始化工作,包括设置特权级别、执行启动前初始化钩子、初始化中断向量表、执行启动初始化和系统初始化。条件编译部分根据预定义的宏来选择是否执行相应的初始化操作。

序号 参数/函数 说明
1 ldr r0, =__StackTop 这条指令将栈顶地址 __StackTop 的值加载到寄存器 r0 中
2 msr msp, r0 这条指令将寄存器 r0 中的值(即栈顶地址)写入主堆栈指针寄存器 msp 中,从而设置了栈顶地址
3 movs r0, #0 这条指令将常数0移动到寄存器 r0 中
4 msr control, r0 这条指令将寄存器 r0 中的值(即常数0)写入到控制寄存器 control 中,用于设置特权级别。并且决定使用哪一个堆栈指针
5 isb 这是指令同步栅栏指令,确保在修改特权级别后立即执行。

接下来是一些条件编译的部分:

序号 参数/函数 说明
1 #ifndef NO_NVIC_INIT 这是另一个预处理器指令,用于检查是否没有定义 NO_NVIC_INIT 宏。如果没有定义,那么会调用 NVIC_InitVectors 函数,用于初始化中断向量表。
2 #ifndef NO_BOOT_INIT 同样是预处理器指令,用于检查是否没有定义 NO_BOOT_INIT 宏。如果没有定义,那么会调用 BootInit 函数,用于执行启动初始化,配置系统时钟
3 #ifndef NO_SYSTEM_INIT 同样是预处理器指令,用于检查是否没有定义 NO_SYSTEM_INIT 宏。如果没有定义,那么会调用 SystemInit 函数,用于执行系统初始化
1.1.3 数据段初始化

代码

ldr r1, =__etext

ldr r2, =__data_start__

ldr r3, =__data_end__

.L_loop1:

cmp r2, r3

ittt lt

ldrlt r0, [r1], #4

strlt r0, [r2], #4

blt .L_loop1

参数/函数讲解

这部分代码执行了数据段的初始化,将程序的只读数据段(.text 段)中的数据复制到RAM中的数据段(.data 段)中。

序号 参数/函数 说明
1 ldr r1, =__etext 将只读数据段的结束地址 __etext 加载到寄存器 r1 中
2 ldr r2, =__data_start__ 将RAM中数据段的起始地址 __data_start__ 加载到寄存器 r2 中
3 ldr r3, =__data_end__ 将RAM中数据段的结束地址 __data_end__ 加载到寄存器 r3 中

然后,使用一个循环(标签 .L_loop1)来逐个复制数据:

序号 参数/函数 说明
1 cmp r2, r3 比较寄存器 r2 和 r3 中的值,检查是否到达数据段的结束地址
2 ittt lt 这是一个条件执行指令,当 lt(小于)条件成立时,执行后续的指令
3 ldrlt r0, [r1], #4 如果 r2 小于 r3,则从只读数据段中加载一个32位数据到寄存器 r0 中,并递增只读数据段的地址
4 strlt r0, [r2], #4 如果 r2 小于 r3,则从只读数据段中加载一个32位数据到寄存器 r0 中,并递增只读数据段的地址
5 blt .L_loop1 如果 r2 小于 r3,则继续循环,否则跳出循环

这段代码的作用是将只读数据段中的初始化数据复制到 RAM 中的数据段中,以便程序运行时可以修改这些数据。

1.1.4 调用 main 函数

代码

#if defined(__ARMCC_VERSION) && !defined(NOSTD) || defined(NUTTX_BUILD)

bl __rt_entry

#else

bl _start

#endif

.pool

.size Boot_Loader, . - Boot_Loader

.end

参数/函数讲解

这段代码根据条件调用不同的函数作为程序的入口点:如果使用的是 ARMCC 编译器且未定义 NOSTD 宏,或者是 NuttX 构建环境,那么将调用 __rt_entry 函数。否则,将调用 _start 函数。基本到这里上 bootloader 算是完成它的工作了。 然后,使用 .pool 指令和 .size 指令对 Boot_Loader 函数进行处理。

序号 参数/函数 说明
1 .pool 这个指令用于池区,是一种链接指令,用于优化分支指令。它的存在告诉链接器将后续的分支指令(例如 bl)尽可能地放在一起
2 .size 这个指令指定了 Boot_Loader 函数的大小,用于告诉链接器该函数的长度。. Boot_Loader 表示从当前位置到 Boot_Loader 标签之间的距离,即函数的长度。
3 .end 指明了汇编文件的结束

<<【系列文章索引】>>

请添加图片描述


总结

感谢观看,这里就是 boot loader 引导程序的讲解,如果觉得有帮助,请给文章点个赞吧,让更多的人看到。🌹 🌹 🌹

在这里插入图片描述

也欢迎你,关注我。👍 👍 👍

原创不易,还希望各位大佬支持一下,你们的点赞、收藏和留言对我真的很重要!!!💕 💕 💕 最后,本文仍有许多不足之处,欢迎各位认真读完文章的小伙伴们随时私信交流、批评指正!下期再见。🎉

更多专栏订阅:

😀 【LeetCode题解(持续更新中)】

🥇 【恒玄BES】

🌼 【鸿蒙系统】

💎 【蓝牙协议栈】

🎃 【死机分析】

👑 【Python脚本笔记】

🚝 【Java Web项目构建过程】

💛 【微信小程序开发教程】

⚽ 【JavaScript随手笔记】

🤩 【大数据学习笔记(华为云)】

🦄 【程序错误解决方法(建议收藏)】

🔐 【Git 学习笔记】

🚀 【软件安装教程】

订阅更多,你们将会看到更多的优质内容!!



声明

本文内容仅代表作者观点,或转载于其他网站,本站不以此文作为商业用途
如有涉及侵权,请联系本站进行删除
转载本站原创文章,请注明来源及作者。