ARM工作模式和BOOTLOADER －2410

简单地说，bootloader就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。
bootloader是严重地依赖于硬件而实现的，特别是在嵌入式世界。因此，在嵌入式世界里建立一个通用的bootloader几乎是不可能的。尽管如此，我们仍然可以对bootloader归纳出一些通用的概念来，以指导用户特定的bootloader设计与实现。

基于arm7tdmicore的cpu在复位时通常都从地址0x00000000取它的第一条指令。在系统加电后，cpu将首先执行bootloader程序。
大多数bootloader都包含两种不同的操作模式：“启动加载”模式和“下载”模式：
启动加载（bootloading）模式：bootloader从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统加载到ram中运行，整个过程并没有用户的介入。
下载（downloading）模式：bootloader将通过串口连接或网络连接等通信手段从主机（host）下载文件，比如：下载内核映像和根文件系统映像等。

boot的一般步骤为：

设置中断向量表
初始化存储设备
初始化堆栈
初始化用户执行环境
呼叫主应用程序

设置中断向量表
arm要求中断向量表必须放置在从0地址开始，连续8x4字节的空间内。
每当一个中断发生以后，arm处理器便强制把pc指针置为向量表中对应中断类型的地址值。因为每个中断只占据向量表中1个字的存储空间，只能放置一条arm指令，使程序跳转到存储器的其他地方，再执行中断处理。
中断向量表的程序实现通常如下表示：
areaboot,code,readonly
entry
b???resethandler
b???undefhandler
b???swihandler
b???preaborthandler
b???dataaborthandler
b
b???irqhandler
b???fiqhandler
其中关键字entry是指定编译器保留这段代码，因为编译器可能会认为这是一段亢余代码而加以优化。链接的时候要确保这段代码被链接在0地址处，并且作为整个程序的入口。?

初始化存储设备
存储器端口的接口时序优化是非常重要的，这会影响到整个系统的性能。因为一般系统运行的速度瓶颈都存在于存储器访问，所以存储器访问时序应尽可能的快；而同时又要考虑到由此带来的稳定性问题。
在不同的板子上处理芯片、存储设备以及其接口差异很大，应根据不同的情况来配置。

初始化堆栈
因为arm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。因此，对程序中需要用到的每一种模式都要给sp定义一个堆栈地址。方法是改变状态寄存器内的状态位，使处理器切换到不同的状态，然后给sp赋值。注意：不要切换到user模式进行user模式的堆栈设置，因为进入user模式后就不能再操作cpsr回到别的模式了，可能会对接下去的程序执行造成影响。

这是一段堆栈初始化的代码示例：
mrsr0,cpsr；读取cpsr寄存器的值
bicr0,r0,#modemask；把模式位清零
orrr1,r0,#undefmode|noint
msrcpsr_cxsf,r1undefmode
ldrsp,=undefstack
其他模式的堆栈的初始化也类似。

堆栈地址的定义一般如下：
^(_isr_startaddress-0x1400)

userstack#1024#=field,定义一个数据域，长度为1024
svcstack#1024
undefstack#1024
abortstack#1024
irqstack#1024
fiqstack#0

初始化用户执行环境
一个arm映像文件由ro，rw和zi三个段组成，其中ro为代码段，rw是已初始化的全局变量，zi是未初始化的全局变量。映像一开始总是存储在rom／flash里面的，其ro部分即可以在rom／flash里面执行，也可以转移到速度更快的ram中执行；而rw和zi这两部分是必须转移到可写的ram里去。所谓应用程序执行环境的初始化，就是完成必要的从rom到ram的数据传输和内容清零。

编译器使用下列符号来记录各段的起始和结束地址：
|image$$ro$$base|：ro段起始地址
|image$$ro$$limit|：ro段结束地址加1
|image$$rw$$base|：rw段起始地址
|image$$rw$$limit|：zi段结束地址加1
|image$$zi$$base|：zi段起始地址
|image$$zi$$limit|：zi段结束地址加1
这些标号的值是根据链接器中设置的中ro-base和rw-base的设置来计算的。
初始化用户执行环境主要是把ro、rw、zi三段拷贝到指定的位置。