ARM裸机

ARM体系结构与汇编指令
可编程器件的特点
　　CPU在固定频率的时钟控制下节奏运行
　　CPU可以通过总线读取外部存储设备中的二进制指令集，然后解码执行
　　这些可以被CPU解码执行的二进制指令集是CPU设计的时候确定的，是CPU的设计者ARM定义的，本质上是一串01组成的数字，这就是CPU的汇编指令集。
从源代码到CPU执行过程
　　.C等高级语言源代码---编译器--->.S汇编源代码---汇编器--->Elf格式二进制可执行程序---Objcopy工具--->Bin格式烧录文件---总线--->CPU读入后先解码---CPU内部指令流水线--->CPU执行指令

汇编语言与C等高级语言的差异
　　汇编无可移植性，C语言有一定可移植性，JAVA等更高级语言移植性更强
　　汇编语言效率最高，C语言次之，JAVA等更高级语言效率更低
　　汇编不适合完成大型复杂的项目，更高级语言更适合完成更大、更复杂的项目
汇编语言的本质
　　汇编的实质是机器指令的助记符，是一种低级符号语言
　　机器指令集是一款CPU的编程特征，是这款CPU的设计者指定的。CPU的内部电路设计就是为了实现这些指令集的功能。机器指令集就好像CPU的API接口一样。
编程语言的发展过程
　　纯机器码编程
　　汇编语言编程
　　C语言编程
　　C++语言编程
　　JAVA C#等语言编程
　　脚本语言编程

RISC和CISC
　　complex instruction set computer CISC设计理念是用最少的指令完成任务，因此CISC的CPU设计复杂、工艺复杂，但编译器好设计。CISC指令多，实现指令的电路多，功耗高。
　　reduced instruction set computer RISC设计理念是让软件来完成具体的任务，CPU本身仅提供基本功能指令集。RISC指令少，CPU设计和工艺简单，功耗低，但编译器设计困难。

IO？内存？
　　内存是程序的运行场所，内存和CPU之间通过总线连接，CPU通过一定的地址来访问具体内存单元
　　IO是输入输出接口，是CPU和其他外部设备之间通信的道路。一般的，IO就是指CPU的各种内部或外部外设
　　内存通过CPU的地址总线来寻址定位，然后通过CPU数据总线来读写
　　CPU的地址总线的位数是CPU设计时确定的，因此一款CPU所能寻址的范围是一定的，而内存是需要占用CPU的寻址空间的
　　内存与CPU的这种总线式连接方式是一种直接连接，优点是效率高访问快，缺点是资源有限，扩展性差
　　IO指的是与CPU连接的各种外设
　　CPU访问各种外设有两种方式：一种是类似于访问内存的方式，即把外设的寄存器当作一个内存地址来读写，从而以访问内存相同的方式来操作外设，叫IO与内存统一编址方式
　　　　　　　　　　　　　　　　一种是使用专用的CPU指令来访问某种特定外设，叫IO于内存独立编址
　　由于内存访问频率高，因此采用总线式连接，直接地址访问，效率最高
　　IO与内存统一编制方式，优势是IO当作内存来访问，编程简单；缺点是IO也需要占用一定的CPU地址空间，而CPU的地址空间是有限资源
　　IO与内存独立编址方式，优势是不占用CPU地址空间，缺点是CPU设计变复杂了
　　程序运行时两大核心元素：程序+数据
　　程序是我们写好的源代码经过编译、汇编之后得到的机器码，这些机器码可以拿给CPU去解码执行
　　数据是程序运行过程中定义和产生的变量的值
冯诺依曼结构与哈佛结构
　　程序和数据都放在内存中，且不彼此分离的结构称为冯诺依曼结构。
　　哈佛结构中程序（ROM FLASH）和数据（RAM）独立分开存放因此好处是安全和稳定性高，缺点是软件处理复杂一些

软件编程控制硬件的关键--寄存器
　　寄存器属于CPU外设的硬件组成部分
　　CPU可以像访问内存一样访问寄存器
　　寄存器是CPU的硬件设计者指定的，目的是留作外设被编程控制的“活动开关”
　　正如汇编指令集是CPU的编程接口API一样，寄存器是外设硬件的软件编程接口API。使用软件编程控制某一硬件，其实就是编程读写该硬件的寄存器
　　编程操作寄存器就类似于访问内存
　　寄存器中每个BIT位都有特定含义，因此变成操作时需要位操作
　　单个寄存器的位宽一般和CPU的位宽一样，以实现最佳访问效率
　　SOC中有两类寄存器：通用寄存器和SFR
　　通用寄存器（ARM中有37个）是CPU的组成部分，CPU的很多活动都需要通用寄存器的支持和参与
　　special function register不在CPU中，而存在于CPU的外设中，我们通过访问外设的SFR来编程操控这个外设，这就是硬件编程控制的方法

S5PV210属于ARM CORTEX-A8架构，32位地址线和数据线
　　read only memory
　　ramdom access memory
　　internal rom
　　internal ram
　　dynamic ram
　　static ram
　　SROM
　　ONENAND/NAND
　　SFR

内存 内部存储器 用来运行程序的 RAM（例如DRAM SRAM DDR）
外存 外部存储器 用来存储东西的 ROM（例如硬盘 FLASH（NAND INAND U盘 SSD）光盘）
　　CPU连接内存需要直接地址访问，通过地址总线和数据总线的总线式访问方式连接的（好处是直接访问，随机访问；坏处是占用CPU地址空间，大小受限）
　　　　　　外存是通过CPU的外存接口来连接的好处是不占用CPU的地址空间，坏处是访问速度没有总线式快，访问时序较复杂
SOC常用外部存储器
　　NORFLASH 总线式访问，接到SROM BANK，优点是可以直接总线访问，一般用来启动。容量小，可靠性高。

　　NANDFLASH 工艺分为SLC和MLC（大、便宜、要做ECC校验）
　　eMMC/iNAND/moviNAND embedded MMC
　　oneNAND oneNAND是三星出的一种NAND
　　SD卡/TF卡/MMC卡 标准不同
　　eSSD

　　SATA硬盘：机械式访问、磁存储原理、SATA是接口

S5PV210启动过程
内存：
　　SRAM 静态内存 特点是容量小、价格高，基本小于1m；优点是不需要软件初始化直接商店就能使用
　　DRAM 动态内存 特点就是容量大、价格低；缺点是需要软件初始化后才能使用
　　单片机中内存需求小，而且希望开发尽量简单，适合全部使用SRAM
　　嵌入式系统内存需求大，而且没有NORFLASH等可启动介质
　　PC内存需求量大，而且软件复杂，不在乎DRAM的初始化开销，适合全部用DRAM
外存：
　　NORFLASH：特点是容量小，价格高，优点是可以和CPU直接总线式相连，CPU上电后可以直接读取，所以一般用作启动介质
　　NANDFLASH（跟硬盘一样）：特点是容量大，价格低，缺点是不能总线式访问，不能上电CPU直接读取，需要CPU先运行一些初始化软件，然后通过时序接口读写

所以一般PC机都是： 很小容量的BIOS（NORFLASH），很大容量的硬盘（类似NANDFLASH），大容量的DRAM
一般单片机： 很小容量的NORFLASH，很小容量的SRAM
嵌入式系统： 因为NORFLASH很贵，所以现在很多嵌入式系统倾向于不用NORFLASH，直接用：NAND+DRAM+SOC内置的SRAM（通过CPU设计在开机时把一部分NAND中的代码读取到SRAM中，作为启动代码，然后初始化NAND和DRAM）

S5PV210使用的启动方式是：210内置了一块96KB大小的SRAM（叫iRAM），同时还有一块内置的64KB大小的NORFLASH（叫iROM）
大致启动过程：
1、（BOOTLOADER）CPU上电后先从内部iROM中读取预先设置的代码（BL0），执行。这一段iROM代码做了一些基本的初始化（CPU时钟、关看门狗等等）这一段iROM代码是三星出厂前设置的，三星也不知道我们板子上将来接的是什么样的DRAM，所以不能初始化外接DRAM，只能初始化SOC内部的东西；然后这一段代码会判断我们选择的启动模式（我们通过硬件跳线可以更改板子的启动模式），然后从相应的外部存储器去读取第一部分启动代码（BL1,16K）到内部SRAM
2、 从SRAM去运行刚上一步读取来的启动代码BL1，然后执行。BL1负责初始化NANDFLASH，然后将BL2读取到iRAM（剩余80KB）然后运行
3、 从iRAM运行BL2，BL2初始化DRAM，然后将OS读取到DRAM中，然后启动OS

思路：因为启动代码的大小是不定的，有些公司可能96KB就够了，有些公司可能1MB都不够，所以刚才说的2步的启动方式不合适。
三星的解决方案是：把启动代码分为两半（BL1和BL2），这两部分协同工作来完成启动。

BL0
iROM START
　　关看门狗
　　初始化指令cache
　　　　wakeup status 唤醒状态（复位状态）根据休眠程度不同跳转至不同的地方执行
　　初始化栈
　　初始化堆
　　初始化块设备复制功能
　　设置SOC时钟系统
　　复制BL1到内部iRAM（16KB）
　　　　OM PIN 启动方式
　　检查BL1的校验和
　　检查是否安全启动
　　跳转到BL1去执行
1st启动，通过OM PIN选择启动介质
2st启动，从SD2
UART启动
USB启动