3.2.2 為中斷模式設置分配堆棧

我們知道ARM的堆棧是分模式的，在程序中要為每種要用到的模式分配堆棧。如果沒有為某種模式分配堆棧，那么在進入這種模式之后系統(tǒng)不能繼續(xù)運行了。系統(tǒng)首先運行在SVC模式。在下載模式中，我們要通過USB ,網(wǎng)絡,SD/MMC和CF接口等下載文件，而這些都要用到中斷。所以我們要為中斷模式分配堆棧，其代碼片段如下：

ldr r2, =(Mode_IRQ :OR: NoIntsMask) ;中斷模式

msr cpsr_c,r2

ldr sp,=(EBOOT_IRQ_STACK_TOP+SDRAM_VIR_C_EBOOT_PARTITION) ;分配堆棧

在為中斷模式分配堆棧之后，還要進行堆棧切換，使程序重新回到SVC模式運行。

3.2.3 通過SD卡加載系統(tǒng)鏡像的實現(xiàn)

當用戶選取SD卡作為下載系統(tǒng)鏡像的目標后，bootloader就進入對SD處理的流程。首先通過SD卡檢測引腳判斷是否有SD卡插在插槽。如果有就要對SD控制的硬件進行初始化，例如SD插槽電源使能，設置時鐘,設置功能GPIO等。

其中需要說明的是Intel PXA 272的時鐘管理比較復雜，它有兩個鎖相環(huán)路PLL：外圍設備鎖相環(huán)路,核心鎖相環(huán)路。其中外圍設備鎖相環(huán)路為外圍總線和USBC,I2S接口，SD接口等外圍設備提供時鐘。在時鐘控管理寄存器里，寄存器CKEN用來控制如USB，UART，SD等接口模塊的時鐘使能。【1】

接著是對SD卡協(xié)議棧的軟件實現(xiàn).為了減少Bootloader中SD Host驅動的復雜性，能夠易于調試，實現(xiàn)了總線驅動模塊，客戶端驅動模塊和FAT16文件系統(tǒng)模塊。所以在我們的實現(xiàn)中對SD卡上的文件系統(tǒng)要有一定的限制，必須是格式化成FAT16的文件系統(tǒng)才能被我們的bootloader識別。當然在具體的實現(xiàn)中我們還可以使用另外的文件系統(tǒng)格式。其協(xié)議棧結構如圖2所示：

3.3實驗結果

我們使用一個22.7M的WinCE鏡像,在Bootloader中分別用USB,SD卡,TFTP,本地四種方式使用進行加載啟動測試，分別測試了50次。因為在Bootloader中SD Host的實現(xiàn)沒有使用DMA方式,為了進行性能比較,我們又調用WinCE系統(tǒng)下使用DMA的SD Host驅動加載同樣大小的文件進行了50次測試。表2是我們測試的結果。表中數(shù)據(jù)為平均值。
表2 測試結果

從表中數(shù)據(jù)可知，本地啟動是最快的，這是不容置疑的。其次是通過SD卡啟動。另外值得說明的是，通過USB和TFTP下載啟動在都需要的在通信的另一端軟件的支持和用戶的介入操作。而SD卡的數(shù)據(jù)通信傳輸完全由硬件實現(xiàn)，這也是SD卡加載相對比較快的主要原因。而且使用TFTP下載還需要進行相對復雜的配置。而在使用SD的加載中Bootloader會自動去搜尋系統(tǒng)鏡像，自動下載。這對用戶的使用來說是方便快捷的。

另外從使用DMA的SD 驅動下載文件和Bootloader中的實現(xiàn)做比較，可以看出使用DMA后大大提高了使用SD下載的性能。當然我們也可以在Bootloader中使用DMA方式來實現(xiàn)以提高性能。但這樣一來會大大增加Bootloader的復雜性。我們在Bootloader中實現(xiàn)使用SD做加載啟動的主要目的是方便開發(fā)和調試SD硬件模塊，而且實際使用中絕大部分會是本地啟動。我們的實現(xiàn)中目的已經(jīng)達到，所以可以不考慮這些。

4 結束語

Bootloader是操作系統(tǒng)和硬件的樞紐,相對于操作系統(tǒng)內(nèi)核來說它是一個硬件抽象層。嵌入式領域中操作系統(tǒng)的移植關鍵在于Bootloader的移植和操作系統(tǒng)內(nèi)核硬件相關部分移植。所設計并實現(xiàn)的基于Intel PXA 272嵌入式處理器的從SD卡加載并啟動WinCE系統(tǒng)的Bootloader能提高WinCE操作系統(tǒng)移植的穩(wěn)定性并加快WinCE操作系統(tǒng)移植的周期。

本文作者創(chuàng)新點: 在基于Intel PXA 272 處理器的bootloader中實現(xiàn)了SD卡的協(xié)議棧,并實現(xiàn)了從SD卡加載并啟動WinCE嵌入式系統(tǒng)鏡像的功能.

參考文獻:
【1】杜春雷.ARM體系結構與編程.北京:清華大學出版社,2004-12
【2】Intel PXA 27X Processor Family Developer's Manual[M]. Intel, 2004-04
【3】J?rg Henkel, Xiaobo Sharon Hu, Shuvra S. Bhattacharyya. Taking on the Embedded System Design Challenge[J], IEEE Computer (4): 35-37 (2003)【4】SD-Memory Card Specifications /Part1 Physical Layer Specification Version 1.01[M]. SD Group, 2001
【5】陳向群王雷 馬洪兵.Windows.CE.NET 系統(tǒng)分析及實驗教程.北京:機械工業(yè)出版社,2003
【6】萬永波 張根寶 田澤 楊峰. 基于ARM的嵌入式系統(tǒng)Bootloader啟動流程分析.微計算機信息. 2005年第11-2期.第一頁