二代嵌入式S3C2440开发备忘录-第一篇：知识准备共九篇
1. 指令集架构和系列
指令集架构 代表系列
V4-ARM7
V5-ARM9
V6-ARM11
V7 Cortex-M:
Cortex-M0
Cortex-M3
Cortex-M4
Cortex-R:
Cortex-A:
Cortex-A7
Cortex-A8
Cortex-A9
V8(64Bit/异构) Cortex-A5x：
Cortex-A53
Cortex-A55
Cortex-A57
2. 寄存器和组工作模式
USER/SYS FIQ SCV ABORT IRQ UND
R0
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8 R8'
R9 R9'
R10 R10'
R11 R11'
R12 R12'
R13(SP) R13' R13' R13' R13' R13'
R14(LR) R14' R14' R14' R14' R14'
R15(PC)
CPSR
SPSR SPSR SPSR SPSR SPSR
统计：
R0-R15 = 16
CPSR/SPSR = 6
R13/R14 = 10
R8'-R12' =5
16 + 6 + 10 + 5 = 37
CPSR:
31 30 29 28 27~8 7 6 5 4~0
N Z C V 保留 I F T M[4:0]
N:
N=1 -> 计算结果为负数
N=0 -> 计算结果为正数或0
Z:
Z=1 -> 运算结果为零
Z=0 -> 运算结果不为零
对于CMP指令，Z=1表示相等
C:
加法指令产生进位C=1,否则C=0
减法指令产生借位C=0,否则C=1
对于有移位操作的指令，C为操作中最后被移出的一位
V:
V=1 -> 溢出
V=0 -> 无溢出
I:
I=1 ->禁止IRQ
F:
F=1 ->禁止FIQ
T:
T=1 ->Thumb指令集
M:
处理器模式
0b10000->用户模式
0b10001->FIQ
0b10010->IRQ
0b10011->SVC
0b10111->中止
0b11011->未定义
0b11111->系统
LINUX用户态：
1. 用户模式(usr)：应用程序执行态
LINUX内核态：
//----------------特权模式----------------//
2. 系统模式(sys)：运行具有特权的操作系统任务
3. 中断模式(irq)：通用中断处理
4. 快中断模式(fiq)：支持数据传送或者通道处理
5. 未定义指令终止模式(und)：当未定义指令被执行时进入该模式，可用于支持硬件
6. 数据访问终止模式(abt)：当数据或指令预取终止时进入该模式，用于虚拟存储及存储保护
7. 管理模式(svc)：操作系统使用的保护模式
在特权模式中，除了SVC以外，其他都属于异常模式包括sys/irq/fiq/und/abt
复位和软中断会进入SVC模式，所以ARM上电后会进入SVC模式，BootLoad就是在SVC模式下运行的
操作系统起来后从init进程后就进入用户态；用户态进入系统态有3种方式：软中断、异常(如缺页)、周边设备产生中断
软中断是主动方式，其他两种是被动进入内核态
3. S3C2440启动方式
3.1. 当引脚OM0跟OM1有一个是高电平时，这时地址0会映射到外部nGCS0片选的空间，也就是Norflash，程序就会从Norflash中启动，arm直接取Norflash中的指令运行。
3.2. 当OM0跟OM1都为低电平，则0地址内部bootbuf（一段4k的SRAM）开始。系统上电，arm会自动把NANDflash中的前4K内容考到bootbuf（也就是0地址），然后从0地址运行。这时NANDFlash中的前4K就是启动代码（他的功能就是初始化硬件然后在把NANDFlash中的代码复制到RAM中，再把相应的指针指向该运行的地方）
3.3. 不管是从NORFLASH启动还是从NAND FLASH启动，ARM都是从0x0000 0000地址开始执行的
3.4. 由于Nand Flash控制器从Nand Flash中搬移到内部RAM的代码是有限的,所以在启动代码的前4K里,我们必须完成S3C2440的核心配置以及把启动代码(U-BOOT)剩余部分搬到RAM中运行，至于将2440当做单片机玩裸跑程序的时候，就不要做这样的事情，当代码小于4K的时候，只要下到nand flash中就会被搬运到内部RAM中执行了
3.5.
NOR FLASH地址线和数据线分开，来了地址和控制信号，数据就出来
NAND Flash地址线和数据线在一起，需要用程序来控制，才能出数据
通俗的说，只给地址不行，要先命令，再给地址，才能读到NAND的数据,在一个总线完成的。
结论是：ARM无法从NAND直接启动。除非装载完程序，才能使用NAND Flash
3.6. 在2440中为什么可以配置成从Nand Flash中启动程序？
如果S3C2440被配置成从Nand Flash启动, S3C2440的Nand Flash控制器有一个特殊的功能,在S3C2440上电后,NandFlash控制器会自动的把Nand Flash上的前4K数据搬移到4K内部SRAM中,（此内部RAM被称为Steppingstone）并把0x00000000设置内部RAM的起始地址,CPU从内部RAM的0x00000000位置开始启动。这个过程不需要程序干涉。程序员需要完成的工作,是把最核心的启动程序放在Nand Flash的前4K中，也就是说,你需要编写一个长度小于4K的引导程序,作用是将主程序拷贝到SDRAM中运行(NF地址不是线性的,程序不能直接运行,必须拷贝到线性RAM中
3.7. Samsung S3C2440支持Nor Flash和Nand Flash启动,在TQ2440上可以通过跳线设置启动方式。主要由OM[1:0]这两位来决定从何处启动。具体含义如下:
OM[1:0]所决定的启动方式
OM[1：0]=00时，处理器从NAND Flash启动
OM[1：0]=01时，处理器从16位宽度的ROM启动
OM[1：0]=10时，处理器从32位宽度的ROM启动。
OM[1：0]=11时，处理器从Test Mode启动
3.8. 当从NAND启动时
cpu会自动从NAND flash中读取前4KB的数据放置在片内SRAM里（s3c2440是soc），同时把这段片内SRAM映射到nGCS0片选的空间（即0x00000000）。cpu是从0x00000000开始执行，也就是NAND flash里的前4KB内容。因为NAND FLASH连地址线都没有，不能直接把NAND映射到0x00000000，只好使用片内SRAM做一个载体。通过这个载体把nandflash中大代码复制到RAM(一般是SDRAM)中去执行
3.9. 当从非Norflash启动时
nor flash被映射到0x00000000地址（就是nGCS0，这里就不需要片内SRAM来辅助了，所以片内SRAM的起始地址还是0x40000000）. 然后cpu从0x00000000开始执行（也就是在Norfalsh中执行）
3.10. Nandflash和Norflash通常在ARM(搭载Linux)系统中充当什么角色？
如Mini2440的nandflash有128M，而Norflash有2M，而系统中一般Bootloader:200KB, kernel:2M, fs:100M, 这样首先这些数据不会都存放在Norflash中，所以Nandflash中存放Bootloader/kernel/fs, 而Norflash存放Bootloader，这样Mini2440既可以从Nandflash启动，也可以从Norflash中启动。
3.11. 程序如果在Norflash里面运行，是不是意味着RAM在程序运行的这个过程没有任何意义？
程序编译完之后，有codesize和datasize,前者通常指的是存在flash中的代码，data通常是指在ram中的用户数据，如数组等。比如2M大小的未初始化数组，在code里面其实很小，只会指定code大小之类的参数，而程序启动后，由.bss段展开，则会产生在ram内对应2M大小的内存块
3.12. 所以，在使用openocd调试的时候，如果需要使用load_image xxx.bin载入程序到片内SRAM中调试的话，就要分2种情况
3.12.1 如果使用NandFlash启动，那SRAM地址为0，那下载程序到片内SRAM：load_image xxx.bin
3.12.2 如果使用NorFlash启动，因为SRAM地址为0x40000000，所以下载程序到片内SRAM应该这样使用：
load_image xxx.bin 0x40000000,如果没有加0x40000000，就默认下载到0x00000000地址，而NorFlash启动的情况下0x00000000处是NorFlash，而不是SRAM，但是openocd使用load_image命令只能实现简单的内存写，不能写NorFlash,
这样NorFlash烧不进，SRAM地址又不对，从而导致了程序即无法写入内存又无法写入NorFlash而丢失并且程序丢失了
openocd还不报错，显示一切正常，但运行的是之前存储在NorFlash里面的程序，不是要下载的目标程序，这点很容易误导人
嵌入式开发中的C语言技巧你知道多少？
想学习单片机的同学可以关注、私信我或者在评论区回复我要入门。这一期我们来分享一下在嵌入式开发中常用的C语言技巧。看完这一篇文章，至少可以让你的C语言向前迈进一大步。
1.指向函数的指针
指针不单单是指向变量、字符串、数组，它还能够指向函数。在C语言中允许将函数的入口地址赋值给指针。这样就可以通过指针对函数进行访问。还可以把函数指针当成参数来传递。函数指针可以简化代码，减少修改代码的工作量。接下来我们通过一些具体的例子来了解一下。
/*函数指针简单讲解
*通过指向函数的指
*针调用比较两个数
*大小的程序
*/
#include
using namespace std;
/*比较函数声明*/
int max(int,int);
/*指向函数的指针声明（此刻指针未指向任何一个函数）*/
int (*test)(int,int);
int
main(int argc,char* argv[])
{
int largernumber;
/*将max函数的入口地址赋值给
*函数指针test
*/
test=max;
/*通过指针test调用函数max实
*现比较大小
*/
largernumber=(*test)(1,2);
cout<<><>
return 0;
}
int
max(int a,int b)
{
return (a>b?a:b);
}
通过上面这部分大家可以了解到函数指针其实和变量指针、字符串指针是大同小异的。如果大家理解了这个小程序，那么理解起下面这个有关Nand flash的源代码就会容易一些。
typedef struct {
void (*nand_reset)(void);
void (*wait_idle)(void);
void (*nand_select_chip)(void);
void (*nand_deselect_chip)(void);
void (*write_cmd)(int cmd);
void (*write_addr)(unsigned int addr);
unsigned char (*read_data)(void);
}t_nand_chip;
static t_nand_chip nand_chip;
/* NAND Flash操作的总入口,它们将调用S3C2410或S3C2440的相应函数 */
static void nand_reset(void);
static void wait_idle(void);
static void nand_select_chip(void);
static void nand_deselect_chip(void);
static void write_cmd(int cmd);
static void write_addr(unsigned int addr);
static unsigned char read_data(void);
/* S3C2410的NAND Flash处理函数 */
static void s3c2410_nand_reset(void);
static void s3c2410_wait_idle(void);
static void s3c2410_nand_select_chip(void);
static void s3c2410_nand_deselect_chip(void);
static void s3c2410_write_cmd(int cmd);
static void s3c2410_write_addr(unsigned int addr);
static unsigned char s3c2410_read_data();
/* S3C2440的NAND Flash处理函数 */
static void s3c2440_nand_reset(void);
static void s3c2440_wait_idle(void);
static void s3c2440_nand_select_chip(void);
static void s3c2440_nand_deselect_chip(void);
static void s3c2440_write_cmd(int cmd);
static void s3c2440_write_addr(unsigned int addr);
static unsigned char s3c2440_read_data(void);
/*初始化NAND Flash */
void nand_init(void)
{
#define TACLS 0
#define TWRPH0 3
#define TWRPH1 0
/*判断是S3C2410还是S3C2440 */
if ((GSTATUS1 == 0x32410000) || (GSTATUS1 == 0x32410002))
{
nand_chip.nand_reset = s3c2410_nand_reset;
nand_chip.wait_idle = s3c2410_wait_idle;
nand_chip.nand_select_chip = s3c2410_nand_select_chip;
nand_chip.nand_deselect_chip = s3c2410_nand_deselect_chip;
nand_chip.write_cmd = s3c2410_write_cmd;
nand_chip.write_addr = s3c2410_write_addr;
nand_chip.read_data = s3c2410_read_data;
/*使能NAND Flash控制器,初始化ECC,禁止片选,设置时序 */
s3c2410nand->NFCONF = (1<
}
else
{
nand_chip.nand_reset = s3c2440_nand_reset;
nand_chip.wait_idle = s3c2440_wait_idle;
nand_chip.nand_select_chip = s3c2440_nand_select_chip;
nand_chip.nand_deselect_chip = s3c2440_nand_deselect_chip;
nand_chip.write_cmd = s3c2440_write_cmd;
#ifdef LARGER_NAND_PAGE
nand_chip.write_addr = s3c2440_write_addr_lp;
#else
nand_chip.write_addr = s3c2440_write_addr;
#endif
nand_chip.read_data = s3c2440_read_data;
/*设置时序 */
s3c2440nand->NFCONF = (TACLS<
/*使能NAND Flash控制器,初始化ECC,禁止片选 */
s3c2440nand->NFCONT = (1<
}
/*复位NAND Flash */
nand_reset();
}
这段代码是用于操作Nand Flash的一段源代码。首先我们看到开始定义了一个结构体，里面放置的全是函数指针。他们等待被赋值。然后是定义了一个这种结构体的变量nand_chip。然后是即将操作的函数声明。这些函数将会被其他文件的函数调用。因为在这些函数里一般都只有一条语句，就是调用结构体的函数指针。接着往下看，是针对两种架构的函数声明。然后在nand_init函数中对nand_chip进行赋值，这也就是我们刚刚讲过的，将函数的入口地址赋值给指针。
现在nand_chip已经被赋值了。如果我们要对Nand进行读写操作，我们只需调用nand_chip.read_data()或者nand_chip.write_cmd()等等函数。这是比较方便的地方，另外，这个代码的移植性很强，如果我们又用到了一种芯片，我们就不需要改变整篇代码，只需在nand_init函数中增加对新的芯片的判断，然后给nand_chip赋值即可。所以我说函数指针会使代码具有可移植性，易修改性。
2.C语言操作寄存器
在嵌入式开发中，经常要使用寄存器，对寄存器进行写入，读出等等操作。每个寄存器都有自己固有的地址，通过C语言访问这些地址是一个很重要的环节。
#define GSTATUS1 (*(volatile unsigned int *)0x560000B0)
在这里，我们举一个例子。这是一个状态寄存器的宏定义。首先，通过unsigned int我们能够知道，该寄存器是32位的。因为要防止程序执行过程中直接从cache中读取数据，所以用volatile进行修饰。每次都要重新读取该地址上的值。首先（volatile unsigned int*）是一个指针，我们就假设它为p吧。它存储的地址就是后面的0x560000B0，然后取这个地址的值，也就是*p，所以源代码变成了（*（volatile unsigned int *）0x560000B0）,接下来我们就能直接赋值给GSTATUS1来改变地址0x560000B0上存储的值了。
/* NAND FLASH (see S3C2410 manual chapter 6) */
typedef struct {
S3C24X0_REG32 NFCONF;
S3C24X0_REG32 NFCMD;
S3C24X0_REG32 NFADDR;
S3C24X0_REG32 NFDATA;
S3C24X0_REG32 NFSTAT;
S3C24X0_REG32 NFECC;
} S3C2410_NAND;
static S3C2410_NAND * s3c2410nand = (S3C2410_NAND *)0x4e000000;
volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2410nand->NFSTAT;
有的时候，我们会看到类似这样一种情况的赋值。其实这和我们前面说的差不多。只不过这里是在定义了指针的同时对指针进行赋值。这里首先定义了结构体S3C2410_NAND，里面全部是32位的变量。又定义了这种结构体类型的指针，且指向0x4e000000这个地址，也就是此刻s3c2410nand指向了一个实际存在的物理地址。s3c2410nand指针访问了NFSTAT变量，但我们要的是它的地址，而不是它地址上的值。所以用&取NFSTAT地址，这样再强制转换为unsigned char型的指针，赋给p，就可以直接通过p来给NFSTAT赋值了。
本期先分享到这里，想要进群学习单片机编程的同学可以私信我，回复“我要入门”，与我们一起成长，喜欢的可以点个赞关注我们！
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