概述與SDRAM運行
以前開發arm裸機程序都是在ADS1.2開發環境下編譯和調試的。剛開始時初學嵌入式好多東西不懂，選擇這個開發環境的理由，一是資料多的，mini2440開發板上提供了很多例程可以參考，網上幾乎所有arm裸機程序都是基於ADS1.2開發的。二是開發環境友善，雖然後來感覺ADS1.2有點難用，但畢竟是IDE的環境，對初學者來說總比命令行的方式更加直觀與方便。隨着學習的深入，感覺它就像傻瓜相機一樣，雖然好用但屏蔽了很多內容，影響了我們深入理解代碼編譯以及鏈接的細節。而且ADS對於程序的開發沒有GNU工具鏈靈活。這段時間因爲需要，又要編寫一些arm裸機程序。自己已經用Linux習慣了，不想再切回windows下工作了。所以，最近對linux下arm的裸機程序開發進行了學習。要讓程序在arm裸機下運行，主要解決如下問題：
（1） 編譯器問題，這個不用說肯定是GNU的大名鼎鼎的GCC了，與此相關的什麼連接器，彙編器也都包含在內了。針對arm的GCC，當然就是arm-linux-gcc了，我所用的版本就是友善之臂光盤自帶arm-linux-gcc 4.4.3。也有資料說也可以用arm-elf-gcc，這個與arm-linux-gcc帶的c庫不同，是uclibc，更精簡更適合嵌入式。但是，相對於arm-elf-gcc而言，我對arm-linux-gcc更熟悉一點，畢竟編譯u-boot的時候用過，所以選擇了arm-linux-gcc作爲編譯器。
（2） 啓動代碼問題：C程序運行是需要一定條件的，首先板子必須初始化好，然後堆棧必須初始化好，這樣C代碼才能夠運行起來。mini2440的啓動代碼對於ADS1.2就是2440init.S。本來打算移植這個，因爲ARM彙編與GNU彙編雖說在一般的彙編指令之間差別不大，但是在僞指令和語法結構上還是有很大的區別。所以移植起來會很困難，我果斷放棄了這個想法。然後我想起了u-boot的start.S,這個是現成基於GNU彙編的啓動代碼。但是start.S畢竟是基於u-boot工程的，所以還是需要移植的。
（3） 直接下載到內存中運行：其實這也是啓動代碼的問題。在ADS開發環境下，我一般編譯程序都先是用NorFlash裏的supervivi將程序下載到內存中運行看結果，默認的下載地址是0x30000000。所以用arm-linux-gcc編譯也是一樣，要首先實現在內存中下載運行。其實在supervivi這個環境下，不需要啓動代碼也是可以運行C程序的，因爲這種情況下supervivi已經在運行了，它已經做過了啓動代碼應該做的事。不過這裏還是要加上啓動代碼，這是未雨綢繆，因爲我們的程序以後得自食其力。
（4） NandFlash啓動問題，S3C2440提供了兩種啓動方式，NorFlash啓動以及NandFlash啓動，第三個問題其實也是爲了NorFlash啓動，因爲運行的環境是norflash啓動後的。對於NandFlash啓動，u-boot的啓動代碼與ADS的啓動代碼都提供瞭解決的辦法。u-boot讀寫Nandflash的程序就是nand_read.c,而ADS用的是nand.c。其實這兩個文件都做了同一件事，就是將NandFlash裏的程序拷貝到內存中。具體選那種方式，還是要看移植時的修改量。看看nand_read.c前兩個頭文件#include
<common.h> #include <linux/mtd/nand.h> 頓時失去了修改他的想法，函數比較複雜。那麼只剩下nand.c了，隨便看了一下，函數很簡單基本上不用修改什麼。所以就選這個文件作爲讀寫NandFlash的程序了。
（5） 移植2440lib.c問題，這個文件包含一些操作板子資源的庫函數。是mini2440自帶的，因爲是C語言編寫的，所以可以輕鬆的移植到linux編譯環境下。
（6） 中斷的問題。中斷對嵌入式編程非常重要。所以編寫穩定高效的中斷處理程序很重要，也很必要。在ADS中我們只需要在自己的中斷服務程序中加入一行字：_irq，編譯器就會給我們保存中斷現場，多智能呀。可是arm-linux-gcc目前我還沒有發現這個功能，所以中斷現成的保護與恢復就得我們自己來完成。
一. 編譯器問題
按照友善之臂說明書，安裝好arm-linux-gcc4.4.3，我的編譯器目錄是/home/sun/study/crosstools/4.4.3/ ，我所用的開發環境爲linux發行版 ubuntu10.10。
二. 啓動代碼問題
首先修改start.S以及消除編譯錯誤，這個最容易解決，只要去掉u-boot有關的一些宏定義，以及註釋掉與nandflash啓動相關的部分就可以了。最難的是能在開發板上正確的運行。在此之前，我們得先弄清楚一個問題，就是嵌入式程序的加載域與運行域的關係與區別。就拿u-boot來說明，我們知道友善之臂mini2440的u-boot，在u-boot.lds裏有這一行代碼
. = 0x33f80000；在編譯u-boot的輸出信息中，我們會發現的最後的鏈接選項有一個-Ttext 0x33f80000。那麼這個0x33f80000究竟是什麼意思呢，他都會影響什麼呢？弄清楚這個問題之前，我們先清楚一些概念。我們知道一個鏈接好的可運行的二進制代碼，無非是一條一條的機器指令羅列而成。u-boot.bin也是這樣，每條指令相對於代碼的開始都是有一個偏移的地址，第一條指令偏移爲0,第二條爲1,以此類推直到程序的結束，最後一條指令偏移量就是程序的長度。
我們先拋開這個0x33f800000不說，先說一下CPU運行u-boot的過程。假如我們把u-boot下載到內存0x30000000處運行，那麼u-boot第一條指令的地址就是0x30000000, CPU要去運行u-boot，那麼首先必須執行類似這樣的指令adr pc,#0x30000000，這樣CPU就會取到0x30000000裏的第一條u-boot指令。假如我們把u-boot下載到內存的0x0地址處運行，那麼CPU是去0x0地址取指令。這個過程與你鏈接的時候指定什麼地址無關，程序該到哪裏運行就到哪裏運行，一切地址都是相對與第一條指令在內存中的位置。這時程序就是運行在加載域，也就是剛剛下載進去的內存地址範圍運行。
回到問題的初衷，鏈接時我們指定了一個地址0x33f80000，這個究竟是做什麼的。這個就涉及到了程序的絕對地址與運行域。也就是說二進制代碼的指令有兩種地址，一個就是相對地址，相對於你加載到內存中的位置，一個就是絕對地址，無論你下載到內存中的哪裏，這個地址都是不變的。比如u-boot的這個0x33f80000，那u-boot的第一條指令的絕對地址就是0x33f80000了，以後的指令的絕對地址類推。說完了這個地址是什麼，接下來說說他的作用，很明顯他是程序運行域的開始地址。具體運行域的概念，我的理解就是，程序正常運行時所處的地址空間。這裏的正常運行是指的代碼自拷貝之後的狀態，在u-boot有一段自拷貝程序，如果程序的加載地址與鏈接是指定的地址不相符的話，程序會把自己拷貝到鏈接指定的地址處，u-boot就是0x33f80000。所以0x33f80000這個地址的作用就是，提供程序運行域的開始地址。那麼這個地址影響的代碼，就是調用ldr僞指令的代碼。ldr僞指令就是取標號的絕對地址的。如ldr
sp,=UndefStack，就是將UndefStack的絕對地址賦值給sp，這個地址一經鏈接無論程序下載到哪裏都是不變的。如果寫成adr sp,UndefStack 就是取UndefStack的相對地址，他會隨程序下載的地址不同而不同。
現在總結一下，程序剛開始下載的內存或者norFlash的位置就是下載域，當程序把自己拷貝到鏈接是指定的位置後就會運行在運行域。程序的代碼有兩種地址：絕對地址與相對地址。如果你把程序恰好下載到了鏈接時指定的地址，那麼加載域就是運行域，絕對地址就是相對地址。如果不是，那麼絕對地址與相對地址是不同的。當程序運行在運行域的時候，絕對地址等於相對地址。
注意： ldr 這個指令有兩種身份，一種是普通數據裝載指令，用法ldr r0,[r1]或者#define pWTCON 0x53000000 ldr r0,=pWTCON,這條指令就是把0x53000000賦值給r0,相對的就是str。一種就是僞指令，加載標號處的絕對地址，用法ldr r0, = label1。 相對應的就是adr,加載相對地址
弄清楚了加載域與運行域，相對地址與絕對地址的關係。我們就要修改start.S使之正確的運行在內存中，下面就該解決第三個問題了。
三. 直接下載到內存中運行的問題
要使得裸機程序能在內存中運行，實現先解決u-boot直接下載到內存中的運行的問題。我以前移植的u-boot是不能下載到內存中運行的，問題原因以前也沒有注意，現在要用到了，一起解決吧。但是，找了很久一直不知道是什麼原因，後來在開發板光盤中的u-boot的移植手冊中發現了端倪，就是因爲絕對地址與相對地址的關係的問題。問題出在了lowlevel_init.S上，這是一段初始化內存的代碼。關鍵代碼如下：
_TEXT_BASE:
.word TEXT_BASE
.globl lowlevel_init
lowlevel_init:
/* memory control configuration */
/* make r0 relative the current location so that it */
/* reads SMRDATA out of FLASH rather than memory ! */
ldr r0, =SMRDATA @取SMADATA的絕對地址
ldr r1, _TEXT_BASE @TEXT_BASE = 0x33f80000 所以r1 = 0x33f80000
sub r0, r0, r1
ldr r1, =BWSCON /* Bus Width Status Controller */
add r2, r0, #13*4
0:
ldr r3, [r0], #4
str r3, [r1], #4
cmp r2, r0
bne 0b
/* everything is fine now */
mov pc, lr
.ltorg
/* the literal pools origin */
SMRDATA:
.word (0+(B1_BWSCON<<4)+(B2_BWSCON<<8)+(B3_BWSCON<<12)+(B4_BWSCON<<16)+(B5_BWSCON<<20)+(B6_BWSCON<<24)+(B7_BWSCON<<28))
.word ((B0_Tacs<<13)+(B0_Tcos<<11)+(B0_Tacc<<8)+(B0_Tcoh<<6)+(B0_Tah<<4)+(B0_Tacp<<2)+(B0_PMC))
.word ((B1_Tacs<<13)+(B1_Tcos<<11)+(B1_Tacc<<8)+(B1_Tcoh<<6)+(B1_Tah<<4)+(B1_Tacp<<2)+(B1_PMC))
.word ((B2_Tacs<<13)+(B2_Tcos<<11)+(B2_Tacc<<8)+(B2_Tcoh<<6)+(B2_Tah<<4)+(B2_Tacp<<2)+(B2_PMC))
.word ((B3_Tacs<<13)+(B3_Tcos<<11)+(B3_Tacc<<8)+(B3_Tcoh<<6)+(B3_Tah<<4)+(B3_Tacp<<2)+(B3_PMC))
.word ((B4_Tacs<<13)+(B4_Tcos<<11)+(B4_Tacc<<8)+(B4_Tcoh<<6)+(B4_Tah<<4)+(B4_Tacp<<2)+(B4_PMC))
.word ((B5_Tacs<<13)+(B5_Tcos<<11)+(B5_Tacc<<8)+(B5_Tcoh<<6)+(B5_Tah<<4)+(B5_Tacp<<2)+(B5_PMC))
.word ((B6_MT<<15)+(B6_Trcd<<2)+(B6_SCAN))
.word ((B7_MT<<15)+(B7_Trcd<<2)+(B7_SCAN))
.word ((REFEN<<23)+(TREFMD<<22)+(Trp<<20)+(Trc<<18)+(Tchr<<16)+REFCNT)
.word 0x32
.word 0x30
.word 0x30_TEXT_BASE:
.word 0x33f80000
.globl lowlevel_init
lowlevel_init:
/* memory control configuration */
/* make r0 relative the current location so that it */
/* reads SMRDATA out of FLASH rather than memory ! */
ldr r0, =SMRDATA @取SMRDATA的絕對地址
ldr r1, =lowlevel_init @取lowlevel_init的絕對地址
sub r0, r0, r1 @相減之後，r0裏保存的是SMRDATA相對與lowlevel_init標號的偏移
adr r3, lowlevel_init @取lowlevel_init的相對地址，這個隨下載地址不同而不同
/* r3 <- current position of code */
add r0, r0, r3 @加上偏移之後就是SMRDATA的真實地址
ldr r1, =BWSCON /* Bus Width Status Controller */
add r2, r0, #13*4lowlevel_init:
adr r0, SMRDATA
ldr r1, =BWSCON /* Bus Width Status Controller */
add r2, r0, #13*4//延時函數
void delay(int a)
{
int i,j;
for(i=0;i<a;i++)
for(j=0;j<100;j++)
;
}
int Main(void)
{
int light,i;
//定義PB5~PB8爲輸出
rGPBCON = (0x1<<10)|(0x1<<12)|(0x1<<14)|(0x1<<16);
//使PB上拉功能失效
rGPBUP = 0x7ff;
light = 0x10;
light = light<<1;
rGPBDAT = ~light;//第一個LED被點亮
delay(5000);//延時一段時間
//主程序死循環
while(1) {
//從一端向另一端
for (i=0;i<3;i++) {
light = light<<1;
rGPBDAT = ~light;
delay(5000);
}
//返回
for (i=0;i<3;i++) {
light = light>>1;
rGPBDAT = ~light;
delay(5000);
}
}
}注：編譯成功後的代碼在我的資源裏: http://download.csdn.net/detail/yaozhenguo2006/3749581.