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在MPC555中實(shí)現從RAM的快速引導
摘要：介紹了PowerPC系列微處理器的異常和中斷。同時(shí)以MPC555為例對嵌入式系統從ROM和RAM中的引導特點(diǎn)及技術(shù)實(shí)現方法進(jìn)行了比較，給出了MPC555從RAM快速引導的實(shí)現方法。１ 引言
嵌入式系統是以各種嵌入式微處理器為內核的計算機控制系統。它是計算機硬件和軟件的集合體?通常是為了嵌入到對象體系中完成某種特定功能而設計的。ＭＰＣ５５５是摩托羅拉ＭＰＣ５００ ＰｏｗｅｒＰＣ精簡(jiǎn)指令集類(lèi)３２位微處理器。它能在－４５℃～１２５℃惡劣環(huán)境下工作，其工作時(shí)鐘可達４０ＭＨｚ。
ＭＰＣ５５５具有強大的浮點(diǎn)計算處理能力并支持復雜的算法。該器件具有多個(gè)獨立的通訊和時(shí)間處理模塊，內部帶有４４８ｋ字節的ｆｌａｓｈ，因此，該產(chǎn)品即使在個(gè)人手中，也可隨時(shí)更新升級。ＭＰＣ５５５兼有工業(yè)標準ＪＴＡＧ和ＢＤＭ接口，從而使產(chǎn)品硬件和軟件的調試和試驗更加方便快捷。ＭＰＣ５５５已經(jīng)在航空航天、汽車(chē)制造、繼電保護等行業(yè)得到廣泛應用。
由于在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的后期，通常需要把程序用仿真器燒錄到ＲＯＭ中，但程序在ＲＯＭ中的運行速度低于在ＲＡＭ中的運行速度。為了提高程序的運行速度，往往需要在上電初始化階段把ＲＯＭ中的程序復制到ＲＡＭ中去，或者通過(guò)雙重映射把ＲＯＭ的地址映射到外部ＲＡＭ。本文以ＭＰＣ５５５為例，給出了從ＲＡＭ中將程序快速引導運行的具體實(shí)現方法。
２�。校铮鳎澹颍校茫担担档膸讉�(gè)基本概念
２．１ 異常與中斷
異常通常是指改變正常的程序流和機器狀態(tài)的事件。比如系統復位、遞減器過(guò)零、系統調用指令、各種總線(xiàn)錯誤等。當一個(gè)異常事件發(fā)生時(shí)，通常會(huì )發(fā)生一個(gè)快速的硬件設備的轉換或處理器分支到一個(gè)地址（異常向量），且一種異常類(lèi)型對應一個(gè)地址的情況下。
中斷是異常的一種類(lèi)型，通常由外部中斷輸入引腳或者裝置的中斷請求所引起。在ＰｏｗｅｒＰＣ結構中，所有的中斷都分享一個(gè)異常向量偏移，稱(chēng)為“外部中斷”，通常映射的偏移地址為０ｘ５００。
２．２ 異常向量和異常向量表
異常發(fā)生后，首先被識別，然后機器的即時(shí)狀態(tài)被保存，這時(shí)處理器從某一地址開(kāi)始執行，異常向量就是這個(gè)地址。與６８０００結構不同（它的向量是指針），ＰｏｗｅｒＰＣ的向量是固定的地址。每一個(gè)異常都有它自己的異常向量，異常向量等于基址和向量偏移量之和。異�；吠ǔＪ牵埃盎蛘呤牵埃疲疲疲埃埃埃埃�，這取決于ＭＳＲ[ＩＰ]位的設置。表１所列是ＭＰＣ５５５的異常向量表。其中ＮＭＩ指的是非屏蔽性中斷。
表1 異常向量表
表2 復位配置字的選擇
RSTCONFHas配置（HC）內部配置字
0x外部數據總線(xiàn)引腳DATA[0:31]11內部的默認常量（0x00000000）10內部NVM寄存器(CMFCFIG)２．３ 復位配置字
在上電或者復位后，微處理器首先讀取復位配置字，復位配置字由３種啟動(dòng)工作模式?jīng)Q定：
（１） 外部數據總線(xiàn)引腳 ＤＡＴＡ?０：３１?；
（２） 內部的默認常量（０ｘ００００００００）；
（３） 內部ＮＶＭ 寄存器值（ＣＭＦＣＦＩＧ）；
表２給出了復位配置字的選擇方法。通常選擇第三種，即事先用仿真器把配置字寫(xiě)入寄存器ＣＭ-ＦＣＦＩＧ。并用ＣＭＦＣＦＩＧ中的ＩＰ位決定程序的入口地址，若ＩＰ 等于０，則入口地址為０ｘ０，若ＩＰ等于１，則入口地址為０ｘｆｆｆ０００００。
嵌入式系統的應用程序一般都是被固化在ＲＯＭ中運行的。通�？捎脜R編語(yǔ)言編寫(xiě)啟動(dòng)程序來(lái)完成系統的硬件以及軟件運行環(huán)境的初始化。啟動(dòng)和應用程序可一起固化在ＲＯＭ中?以使系統在上電和復位時(shí)能夠自動(dòng)跳轉到復位異常向量入口地址處開(kāi)始執行程序。
在源文件編譯鏈接生成的目標文件中，代碼、數據放在不同的段中。而目標文件中的．ｄａｔａ 段則以系統ＲＡＭ為參考地址，所以在系統啟動(dòng)時(shí)需要拷貝ＲＯＭ中的．ｄａｔａ到ＲＡＭ，以完成ＲＡＭ的初始化。
３ 從ＲＡＭ快速引導運行的實(shí)現方法
３．１ 雙重映射法
如果程序被燒錄到微處理器的內部ＲＯＭ， 可以通過(guò)ＭＰＣ５５５的特有功能——雙重映射法把內部ＦＬＡＳＨ的地址映射到外部ＲＡＭ，以實(shí)現快速引導運行。在使能雙重映射功能時(shí)，內部 ＦＬＡＳＨ區對應的地址不起作用，而映射的外部ＲＡＭ區地址起作用。
具體操作時(shí)，首先把程序燒錄到內部ＦＬＡＳＨ，然后在上電時(shí)把程序從內部ＦＬＡＳＨ拷貝到外部ＲＡＭ，最后再使能微處理器的雙重映射功能。這樣，程序就可以在外部ＲＡＭ中運行了。圖１所示是其流程圖。具體的程序代碼如下：
ＩＮＴ Ｖｅｃｔｏｒｓ?
／＊ 系統復位 ＊／
．ｓｋｉｐ ０ｘ０１００ ?． ＩＮＴ Ｖｅｃｔｏｒｓ?
ｓｔａｒｔ?
＃ ／＊設置ＲＡＭ 和 ＲＯＭ 存儲區＊／
＃ ／＊ＯＲ２＝０ｘＦＦＦ０００００片選ＲＡＭ 大小 １Ｍ＊／
ｌｉｓ ｒ５? ０ｘｆｆｆ０
ｏｒｉ ｒ５? ｒ５? ０ｘ００００
ｌｉｓ ｒ４? ＯＲ２＠ｈａ
ｓｔｗ ｒ５? ＯＲ２＠ｌ?ｒ４?
＃ ／＊ ＢＲ２＝０ｘ０４００００３ ＲＡＭ基址 ０Ｘ４０００００
３２位口大小 ＊／
ｌｉｓ ｒ５? ０ｘ４
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