第十五章 启动代码
本章讨论在基于ARM处理器的系统中运行的启动代码。它研究了处理器在复位后立即运行的代码，针对的是裸机系统。
裸机系统是指不使用操作系统而直接运行代码的系统。
15.1 启动裸机系统
当处理器复位时，它会在异常向量表中的复位向量位置开始执行。异常向量表的位置可能在地址0x00000000或地址0xFFFF0000。复位处理程序代码必须执行以下部分或全部操作：
在多核系统中，将非主核心置于休眠状态。
初始化异常向量。
初始化内存系统，包括MPU。
初始化核心模式的堆栈和寄存器。
初始化任何关键的I/O设备。
执行VFP的必要初始化。
启用中断。
更改核心模式或状态。
调用
main()应用程序。
首先需要考虑的是异常向量表的位置。必须确保它包含一组有效的指令，以便分支到相应的处理程序。
GNU汇编器中的_start指令可以告诉链接器将代码定位在特定地址，并且可以用于将代码放置在向量表中。在主程序执行期间，您可能希望从TCM访问向量表，以便快速访问异常处理程序。系统可能配置为在处理器启动前，使用从接口将启动代码从非易失性存储器复制到TCM中。
当核心复位后，预取单元可能会在启动代码复制到位于向量表的TCM中时被阻塞。当启动代码复制到TCM中时，预取逻辑被释放，并将直接从TCM中获取代码。
或者，向量表和异常处理程序也可能作为上电复位初始化代码的一部分，从外部ROM复制到TCM中。当代码复制到TCM后，TCM将被重新定位到向量表基地址。
下文示例1展示了一个可以放置在异常向量表中的代码示例。
然后，您可能需要为您的应用程序可能使用的各种模式初始化堆栈指针。下示例2展示了为FIQ和IRQ模式初始化堆栈指针的代码。
接下来的步骤是设置缓存、MPU和分支预测器。示例3展示了这类代码的示例。您需要先禁用MPU和缓存，并使缓存失效。示例代码针对的是Cortex-R7处理器。
对于Cortex-R4和Cortex-R5处理器，数据缓存失效可以通过一条CP15指令完成，即MCR p15, 0, r0, c15, c5, 0，但对于Cortex-R7处理器，启动代码必须显式地循环遍历缓存行并使其失效。
在Cortex-R4和Cortex-R5处理器中，分支预测在处理器复位后会自动启用。而在Cortex-R7中，分支预测可以在分支目标地址缓存失效后安全启用。启用分支预测通常会提高初始化代码的性能。
之后，您可以对MPU的一些区域进行编程，如下示例4中的示例代码所示。
Tcm可能必须在内存映射中重新定位并作为引导代码的一部分启用。如下示例5所示。
如果系统中存在二级缓存，并且在没有操作系统的情况下运行，此时也可能需要使其失效并启用。此外，还必须启用VFP访问权限。
接下来的步骤将取决于系统的具体情况。例如，可能需要：
对将保存未初始化C变量的内存进行零初始化。
将其他变量的初始值从ROM映像复制到RAM。
设置应用程序的堆栈和堆空间。
初始化C库函数。
调用顶级构造函数（对于C++代码）。
执行其他标准的嵌入式C初始化。
对于多核处理器，例如Cortex-R7处理器，常见的方法是允许集群中的单个核心执行系统初始化。如果相同的代码在不同的核心上运行，它将导致核心进入WFI状态并休眠，如第16章《电源管理》所述。CPU0初始化SCU标签RAM后，其他核心可能会醒来。示例6展示了示例代码，该代码确定它正在运行的处理器，然后根据是否在CPU0上运行，或者跳转到初始化代码，或者进入休眠状态。SMP操作系统通常会在稍后唤醒次要核心。
