BIOS启动过程详细解析

1.修改BIOS各步骤的意义

①cpu.h

包含各芯片本身的信息。如core_cm0plus.h, core_cmFunc.h, core_cmInstr.h(KL36)

②mcu.h

为了重定向芯片中的中断信息相关宏常数及宏函数及复位相关函数。

重定向的意义在于

⑴提取共性，最小程度的减少移植其他芯片的代价

⑵为了顾名思义，最大程度提高代码的可读性

③链接文件

主要为了划分各部分功能（动态命令、构件链表、构件函数）所用的区域，实现各个功能的跳转工作。

④启动文件

启动文件的修改主要是将bss段的清零程序删除。删除这段是为了上电复位的时候不清除部分全局变量以达到触碰6次才返回BIOS的效果。

⑤user.h

主要为了重定向各模块的串口、模块号或者对应的原中断处理程序名。

⑥基础构建标准化

主要为了提取共性，实现多芯片的统一。

2.BIOS的启动过程

–> 初始化堆栈

–> 复位程序地址赋给PC寄存器

–> 取出PC寄存器中的地址并执行

–> 将Flash中的data段的数据复制到RAM

–> 调用系统初始化函数进行芯片部分初始化

–> 调用main函数进入BIOS主程序

–> 从BIOS中转向USER区域

mbed操作系统启动过程

(1)芯片上电复位后，芯片内部机制首先从 Flash 的起始地址中，取出第一个表项的内容（即 RAM 最大地址+1），赋给内核堆栈指针寄存器 SP，实际上是使用 MSP，完成堆栈指针初始化。

.section .FlashConfig, "a"
.long 0xFFFFFFFF
.long 0xFFFFFFFF
.long 0xFFFFFFFF
.long 0xFFFFFFFE

(2)芯片内部机制将第二个表项（即复位处理程序 Reset_Handler 的首地址），赋给内核寄存器 PC（程序计数器）。

(3)芯片内部机制从程序计数器 PC 中取出地址，再从该地址取出机器码，这个机器码就是芯片复位后执行的第一个指令，也就是说，芯片从此开始运行程序了。直观理解就是从“startup_xxx.S”文件中的 Reset_Handler 函数开始程序的运行。

Reset_Handler:
    cpsid   i          
#ifndef __NO_SYSTEM_INIT
    bl SystemInit
#endif
    cpsie   i

(4)将 data 段的数据（已赋值且不为 0 的全局变量和静态变量）从 Flash 中复制到 RAM 中。

ldr    r1, =__etext
ldr    r2, =__data_start__
ldr    r3, =__data_end__

subs    r3, r2
ble     .LC0
		
.LC1:
subs    r3, 4
ldr    r0, [r1,r3]
str    r0, [r2,r3]
bgt    .LC1
.LC0:

(5)清零未初始化 bss（Block Started by Symbol）数据段（赋值为 0 或未初始化的全局变量和静态变量）

#define __STARTUP_CLEAR_BSS
#ifdef __STARTUP_CLEAR_BSS
    ldr r1, =__bss_start__
    ldr r2, =__bss_end__
    
    subs    r2, r1
    ble .LC3
    movs    r0, 0

.LC2:
    str r0, [r1, r2]
    subs    r2, 4
    bge .LC2

.LC3:
#endif

(6)调用系统初始化函数 SystemInit 进行芯片部分初始化设置（在本样例程序中，完成系统时钟初始化，即将内核和总线时钟都设置为 48MHZ）。

(7)调用静态构造函数__libc_init_array 完成对 C ++对象的初始化。

(8)最后调用 main 函数进入用户主程序执行。

–> 初始化堆栈

–> 复位程序地址赋给PC寄存器

–> 取出PC寄存器中的地址并执行

–> 将Flash中的data段的数据复制到RAM

–> 清零并初始化BSS段

–> 调用系统初始化函数进行芯片部分初始化

–> (调用__libc_init_array完成对 C ++对象的初始化)

–> 调用main函数进入用户主程序

注意：

1.BIOS的操作中去除了清零并初始化BSS段的操作

2.(__libc_init_array)内为增加操作系统所需要加的操作

LEARNING NOTES

1-芯片启动过程