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在MPC555中实现从RAM的快速引导

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:介绍了PowerPC系列微处理器的异常和中断。同时以MPC555为例对嵌入式系统从ROM和RAM中的引导特点及技术实现方法进行了比较,给出了MPC555从RAM快速引导的实现方法。
  关键词:MPC555;BOOT;异常向量;中断;映射
  
  1引言
  
  嵌入式系统是以各种嵌入式微处理器为内核的计算机控制系统。它是计算机硬件和软件的集合体通常是为了嵌入到对象体系中完成某种特定功能而设计的。MPC555是摩托罗拉MPC500PowerPC精简指令集类32位微处理器。它能在-45℃~125℃恶劣环境下工作,其工作时钟可达40MHz。MPC555具有强大的浮点计算处理能力并支持复杂的算法。该器件具有多个独立的通讯和时间处理模块,内部带有448k字节的flash,因此,该产品即使在个人手中,也可随时更新升级。MPC555兼有工业标准JTAG和BDM接口,从而使产品硬件和软件的调试和试验更加方便快捷。MPC555已经在航空航天、汽车制造、继电保护等行业得到广泛应用。
  
  由于在产品开发的后期,通常需要把程序用仿真器烧录到ROM中,但程序在ROM中的运行速度低于在RAM中的运行速度。为了提高程序的运行速度,往往需要在上电初始化阶段把ROM中的程序复制到RAM中去,或者通过双重映射把ROM的地址映射到外部RAM。本文以MPC555为例,给出了从RAM中将程序快速引导运行的具体实现方法。
  
  2PowerPC555的几个基本概念
  
  2.1异常与中断
  
  异常通常是指改变正常的程序流和机器状态的事件。比如系统复位、递减器过零、系统调用指令、各种总线错误等。当一个异常事件发生时,通常会发生一个快速的硬件设备的转换或处理器分支到一个地址(异常向量),且一种异常类型对应一个地址的情况下。
  
  中断是异常的一种类型,通常由外部中断输入引脚或者装置的中断请求所引起。在PowerPC结构中,所有的中断都分享一个异常向量偏移,称为“外部中断”,通常映射的偏移地址为0x500。
  
  2.2异常向量和异常向量表
  
  异常发生后,首先被识别,然后机器的即时状态被保存,这时处理器从某一地址开始执行,异常向量就是这个地址。与68000结构不同(它的向量是指针),PowerPC的向量是固定的地址。每一个异常都有它自己的异常向量,异常向量等于基址和向量偏移量之和。异常基址通常是0x0或者是0xFFF00000,这取决于MSR[IP]位的设置。表1所列是MPC555的异常向量表。其中NMI指的是非屏蔽性中断。
  
  表1异常向量表
  
  异常的名称异常向量MSR[IP]=0异常向量MSR[IP]=1系统复位,NMI中断0x1000xfff00000机器校验0x2000xfff00200外部中断0x5000xfff00500etc.etc.etc.
  表2复位配置字的选择
  
  RSTCONFHas配置(HC)
  内部配置字
  
  0x外部数据总线引脚DATA[0:31]11内部的默认常量(0x00000000)10内部NVM寄存器(CMFCFIG)
  2.3复位配置字
  
  在上电或者复位后,微处理器首先读取复位配置字,复位配置字由3种启动工作模式决定:
  
  (1)外部数据总线引脚DATA0:31;
  
  (2)内部的默认常量(0x00000000);
  
  (3)内部NVM寄存器值(CMFCFIG);
  
  表2给出了复位配置字的选择方法。通常选择第三种,即事先用仿真器把配置字写入寄存器CM-FCFIG。并用CMFCFIG中的IP位决定程序的入口地址,若IP等于0,则入口地址为0x0,若IP等于1,则入口地址为0xfff00000。
  
  嵌入式系统的应用程序一般都是被固化在ROM中运行的。通常可用汇编语言编写启动程序来完成系统的硬件以及软件运行环境的初始化。启动和应用程序可一起固化在ROM中以使系统在上电和复位时能够自动跳转到复位异常向量入口地址处开始执行程序。
  
  在源文件编译链接生成的目标文件中,代码、数据放在不同的段中。而目标文件中的.data段则以系统RAM为参考地址,所以

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