AT91SAM7S

将程序执行到C文件的main函数

一．背景

当有了techorICE仿真器与AT91SAM7S64实验板后，像拿到一个不熟悉的普通单片机一样，希望能够写个小程序在里面跑跑，来开始第一步！在做这个实验前，我快速的阅读了AT91SAM7S64数据手册和《ARM体系结构与编程》（我认为这本书非常不错），还有techorICE仿真器的使用手册，并着重阅读了ADS软件、仿真器的使用以及起动代码方面的知识，因为这些都是马上要用到的。

二．实验目的

运用ADS编写一个小程序，使程序能够从起始的汇编代码运行到C程序的main()函数（这也可称作非常简单的起动代码），并通过仿真器连接目标板，最终能够在AT91SAM7S64里正确运行。

三．实验程序和参数设置

1>连接器的选项设置

选项设置如图2-1所示。因为在AT91SAM7S64中FLASH存储器的地址是以0x0开始，而SRAM的地址是以0x00200000开始，所以我将下图中的RO Base和RW Base分别设置成了0x0和0x00200000。其它设置请参考有关书籍。

图2-1. 选项设置图

2>启动代码

在ARM应用系统中，芯片复位后，在进入C语言的main()函数前，都要执行一段启动代码。该代码一般都是用汇编语言编写，用来完成系统运行环境和应用程序的初始化，详情请参考有关书籍。由于本实验的目的很简单，就是想让程序复位后，进入main()函数，所以有些初始化代码尽量精简，留下了下述代码。另外，__main是C语言的内部库函数，可以在进入用户main()之前完成内部RAM的初始化工作，类似KeilC51中的startup.a51。当执行完__main这段代码后，再跳转到main()函数。

AREA init,CODE,READONLY

CODE32

Mode_USR EQU 0x10 ;CPSR中各种处理器模式对应的控制位

I_Bit EQU 0x80 ;CPSR中的中断禁止位

F_Bit EQU 0x40

USR_Stack EQU 0x00203000 ;定义RAM的最高地址,无重映射

ENTRY

B InitReset ; 0x00 Reset handler

undefvec B undefvec ; 0x04 Undefined Instruction

swivec B swivec ; 0x08 Software Interrupt

pabtvec B pabtvec ; 0x0C Prefetch Abort

dabtvec B dabtvec ; 0x10 Data Abort

rsvdvec B rsvdvec ; 0x14 reserved

irqvec B irqvec ; 0x18 IRQ

fiqvec B fiqvec ; 0x1c FIQ

InitReset

MSR CPSR_c,#Mode_USR | I_Bit | F_Bit ;改成用户模式且禁止IRQ和FIQ中断

LDR SP,=USR_Stack

IMPORT __main

b __main ;跳转到__main执行，它位于C运行时库中

END

3>C语言主函数

在C语言主函数中做了一个死循环，如下述所示。

int main(void)

{

while (1);

}

四．出现的问题与解决方法

当完成上述操作后，先用软件仿真，很快达到了目的，但将程序通过仿真器在目标板运行时出现了下述问题。

1> 当执行单步运行时，PC一直停留在0x0处，而且Debug Log窗口中显示“RDI Warning 00148: Can't set point”。

原因是仿真器在ROM中设置的断点数是有限的，且单步运行时内部还要占用断点。可以使用“Option->Config Processor”打开“Processor Properties-ARM7TDMI”窗口，且按照下图设置以关断相应的断点。

2> 装载的代码与实践程序不一样

原因是由于程序没有装载到AT91SAM7S64的FLASH ROM里，在调试器中显示的是FLASH ROM中原先就有的程序。因为在连接器的选项设置中，将RO Base和Image entry point指向了0地址，而在AT91SAM7S64的这段空间为FLASH ROM区，而仿真器不能直接将代码下载到FLASH ROM里。用仿真器只能将代码下载到AT91SAM7S64的内部SRAM里进行调试，必须将ARM Linker->Output->Simple image->RO Base和Image entry point的0，改成SRAM的地址0x002000000。

3>在软件仿真的情况下，执行“B __main”指令，能使程序跳到C文件的main函数，但用硬件仿真时，还没执行到main函数时就进入了异常中断。

原因是执行“B __main”指令后，程序先跳到__main库函数的入口，再进行一些初始化操作，最后再跳入用户的main函数。但在初始化过程中，由于堆栈或其它原因造成程序出错。有两种方法可以解决这个问题。第一：将“B __main”指令直接改成“B main”，使程序不进行初始化而直接跳入用户的main()函数。第二：合理初始化堆栈。由于考虑到刚接触ARM和将问题简单化，我选择了第一种方法。

1> 无论作输入用的I/O口电平如何变化，管脚状态寄存器（AT91C_PIOA_PDSR）的内容始终为0，即I/O口的输入功能没起作用。

原因是AT91SAM7Sxx内部集成了功率管理控制器，用它来控制所有外设的时钟以达到优化功耗的目的。所以只有使能了PIO的外围时钟，PIO外设才会工作，才能读入输入管脚的状态。那么为什么PIO作为输出时不需要使能外围时钟呢？我个人认为这与内部外设在数字电路上的实现有关，输出功能只需要组合逻辑电路（不用时钟）就能实现，而输入功能则需要用到时序逻辑电路（需要时钟）才能实现。

因此，必须在main()函数的开头增加如下两条时钟使能的语句：

AT91C_PMC_SCER = AT91C_CKGR_MOSCEN;//使能系统时钟寄存器的处理器时钟

AT91C_PMC_PCER = 1 << AT91C_ID_PIOA; //使能PIOA外围时钟

I2C: 无论写入任何数据，读出来都是同样的数，表明数据没有写入（在调试时对其写操作，器件没有产生应答）。
原因是24C02的写保护管脚没有接地，内部的数据被写保护了。注意：有些厂家的EEROM的该管脚处于悬空时为不保护状态，而有些厂家的EEROM会处于保护状态，因此在用之前一定要仔细阅读厂家的数据手册，或不要将该脚悬空。

2> 对24WC02写的数据和读的数据不一样。
原因是I2C的时钟太快。在本实验程序中，可以减少twi.h中的AT91C_TWI_CLOCK常量的数值。或者直接在程序中修改TWI时钟波形发生寄存器TWI_CWGR。
3> 当写入16字节数据，再读出16字节数据时，最后一个字节总为0。
原因是TWI Master Mode Register的IADRSZ（器件内部地址长度）设成了两个字节（Two-byte），要将改成一个字节（One-byte）。

五．总结

1> 在用仿真器时，必须将程序下载到AT91SAM7S64的内部SRAM中，而不是Flash ROM。

2> 从汇编代码进入C文件函数时，可以直接使用C语言中的标号（可参考书中混合编程部分），如执行“B main”则直接跳到C语言的main()函数入口。

3> 在起动代码中，可以调用__main()库函数进行存储器的初始化，也可以自己编写更有效的代码进行初始化，在初始化后就可以使用“B __main”指令直接跳转到C的main()函数。

三．出现的问题与解决方法

1> 状态寄存器中的发送准备位（TXRDY）和发送空标志位（TXEMPTY）一直为0，表示发送器未准备好和缓冲区不空。

原因是发送器复位后还未使能。不能同时进行发送器（或接收器）复位与使能操作（*AT91C_US0_CR= 0x15c），这样使能操作会无效，必须将它们分开，即先进行复位（*AT91C_US0_CR= 0x10c），再进行使能（*AT91C_US0_CR = 0x50）。

2> 串口接收、发送的数据不对

原因是系统主时钟和分频后的时钟计算错误，引起波特率也计算错误。很有必要深入研究关于时钟的产生、分频及波特率计算等内容。

3> 每次从串口调试软件收到的数据中，低四位正确，高四位错误。

原因是将“*AT91C_US0_MR =0x8c0;”写成了“*AT91C_US1_MR =0x8c0;”，而引起通讯模式根本不对。可以说这是一个非常低级的错误，但它却花费了我很久的时间才找到症结所在。在找原因的过程中，使我对串口相关的（如各种时钟的产生、波特率的计算等）内容有了更深刻的理解。

1> CPU进不了中断，即跳不到IRQ中断向量入口地址。
原因是打开了Memory窗口,观察中断相关的寄存器。AXD软件为了在Memory窗口中刷新这些寄存器值，在程序运行过程中会访问CPU中相应寄存器值。当中断源触发后，在跳到IRQ的中断入口之前，IRQ的中断向量寄存器AIC_IVR就因为上述原因被读过，这时CPU就认为已经完成对IRQ中断的处理，因此
就不再跳转到IRQ中断入口。

2> 刚一执行“MSR CPSR_c,#Mode_USR”语句使能IRQ中断，CPU就立即产生IRQ中断。
原因当上一次产生IRQ中断后，没有读PIO的中断状态寄存器，将其清零。因为中断状态寄存器置1时表示自从上一次读取此寄存器，至少检测到了一次电平变化。所以当没有读该寄存器时，该状态位会一直保持着。又因为在重新装载程序进行调试时，没有复位目标CPU，所以当使能IRQ中断后，由于PIO中断状态寄存器为1的原因而产生中断。

出现的问题与解决方法
1> 在调试过程中，（特别是全速运行）有时会进入Undefined Instruction及Data Abort等异常。
原因是由地址重映射命令引起。有时在重新装载程序而没有复位目标CPU时（此时目标CPU仍处于重映射状态），再次执行了重映射命令。

1> ADS软件编译后不能产生二进制等目标文件
第一、可以用DOS命令手工生成二进制文件。
第二、在“DebugRel Settings”中，将“Target->Target Settingsr->Post-linker”项的“None”修改成“ARM fromELF”，再在“DebugRel Settings”中的“Linker->ARM fromELF->Output format”中设置成Plain binary。