在MPC555中實現從RAM的快速引導

時間：2024-07-22 22:17:08 理工畢業論文我要投稿

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在MPC555中實現從RAM的快速引導

摘要：介紹了PowerPC系列微處理器的異常和中斷。同時以MPC555為例對嵌入式系統從ROM和RAM中的引導特點及技術實現方法進行了比較，給出了MPC555從RAM快速引導的實現方法。

１　引言

嵌入式系統是以各種嵌入式微處理器為內核的計算機控制系統。它是計算機硬件和軟件的集合體?通常是為了嵌入到對象體系中完成某種特定功能而設計的。ＭＰＣ５５５是摩托羅拉ＭＰＣ５００ＰｏｗｅｒＰＣ精簡指令集類３２位微處理器。它能在－４５℃～１２５℃惡劣環境下工作，其工作時鐘可達４０ＭＨｚ。ＭＰＣ５５５具有強大的浮點計算處理能力并支持復雜的算法。該器件具有多個獨立的通訊和時間處理模塊，內部帶有４４８ｋ字節的ｆｌａｓｈ，因此，該產品即使在個人手中，也可隨時更新升級。ＭＰＣ５５５兼有工業標準ＪＴＡＧ和ＢＤＭ接口，從而使產品硬件和軟件的調試和試驗更加方便快捷。ＭＰＣ５５５已經在航空航天、汽車制造、繼電保護等行業得到廣泛應用。

由于在產品開發的后期，通常需要把程序用仿真器燒錄到ＲＯＭ中，但程序在ＲＯＭ中的運行速度低于在ＲＡＭ中的運行速度。為了提高程序的運行速度，往往需要在上電初始化階段把ＲＯＭ中的程序復制到ＲＡＭ中去，或者通過雙重映射把ＲＯＭ的地址映射到外部ＲＡＭ。本文以ＭＰＣ５５５為例，給出了從ＲＡＭ中將程序快速引導運行的具體實現方法。

２　ＰｏｗｅｒＰＣ５５５的幾個基本概念

２．１異常與中斷

異常通常是指改變正常的程序流和機器狀態的事件。比如系統復位、遞減器過零、系統調用指令、各種總線錯誤等。當一個異常事件發生時，通常會發生一個快速的硬件設備的轉換或處理器分支到一個地址（異常向量），且一種異常類型對應一個地址的情況下。

中斷是異常的一種類型，通常由外部中斷輸入引腳或者裝置的中斷請求所引起。在ＰｏｗｅｒＰＣ結構中，所有的中斷都分享一個異常向量偏移，稱為“外部中斷”，通常映射的偏移地址為０ｘ５００。

２．２異常向量和異常向量表

異常發生后，首先被識別，然后機器的即時狀態被保存，這時處理器從某一地址開始執行，異常向量就是這個地址。與６８０００結構不同（它的向量是指針），ＰｏｗｅｒＰＣ的向量是固定的地址。每一個異常都有它自己的異常向量，異常向量等于基址和向量偏移量之和。異常基址通常是０ｘ０或者是０ｘＦＦＦ０００００，這取決于ＭＳＲ[ＩＰ]位的設置。表１所列是ＭＰＣ５５５的異常向量表。其中ＮＭＩ指的是非屏蔽性中斷。

表1 異常向量表

異常的名稱異常向量MSR[IP]=0異常向量MSR[IP]=1系統復位，NMI中斷0x1000xfff00000機器校驗0x2000xfff00200外部中斷0x5000xfff00500etc.etc.etc.

表2 復位配置字的選擇

RSTCONFHas配置（HC）

內部配置字

0x外部數據總線引腳DATA[0:31]11內部的默認常量（0x00000000）10內部NVM寄存器(CMFCFIG)

２．３復位配置字

在上電或者復位后，微處理器首先讀取復位配置字，復位配置字由３種啟動工作模式決定：

（１）外部數據總線引腳ＤＡＴＡ?０：３１?；

（２）內部的默認常量（０ｘ００００００００）；

（３）內部ＮＶＭ寄存器值（ＣＭＦＣＦＩＧ）；

表２給出了復位配置字的選擇方法。通常選擇第三種，即事先用仿真器把配置字寫入寄存器ＣＭ-ＦＣＦＩＧ。并用ＣＭＦＣＦＩＧ中的ＩＰ位決定程序的入口地址，若ＩＰ等于０，則入口地址為０ｘ０，若ＩＰ等于１，則入口地址為０ｘｆｆｆ０００００。

嵌入式系統的應用程序一般都是被固化在ＲＯＭ中運行的。通常可用匯編語言編寫啟動程序來完成系統的硬件以及軟件運行環境的初始化。啟動和應用程序可一起固化在ＲＯＭ中?以使系統在上電和復位時能夠自動跳轉到復位異常向量入口地址處開始執行程序。