转 ZYNQ "HELLO,WORLD!"背后的故事

kenson

转载来自http://blog.chinaaet.com/detail/30143.html
之前看到一篇比较好的博文，转载了。
我等电子爱好者拿到一块开发板当然首先就是让他输出HELLO,WORLD的啦。ZYNQ作为XILINX推出的最新的ALL PROGRAMME平台自然也无法逃离此等“厄运”。  
3 ^( p3 B3 X4 ^3 Q      让ZYNQ输出"HELLO,WORLD"非常简单，ZEDBOARD.ORG网站上已有ZedBoard_CTT_v14.1文档，大家按照文档中的步骤就能通过串行接口看到输出了。如果不太明白也可以到BAIDU上搜索ZEDBOARD,很多前辈已经把输出"HELLO,WORLD"的步骤图文并茂的一步一步给出了。图1就是main函数的截图，可以看到该函数非常的简单，首先初始化 平台，然后利用“重定向把printf”函数的输出定位到串口上。
8 ?4 `) Q" T4 O7 F5 ^$ H
注意到代码中把init_platform和cleanup_platform函数已经被注释掉了，难道只有
一个printf就能输出吗？当然，查看Init_platform（）和cleanup_platform（）源码我们会发现其实这两个函数和串口输出并没有任何关系，这两个函数的作用就是打开系统的CACHE和关闭系统CACHE（Init_platform函数中包含有init_uart函数，但仔细观察发现只有在系统中定义了STDOUT_IS_16550宏，init_uart函数中的语句才起作用，否则该函数就是一个空函数。而在本例子中我们是并没有用到STDOUT，所以根本没有定义 STDOUT_IS_16550宏 ）。
$ d7 _' K' x7 P( t. M6 P     看到这个估计很多人都有个疑问：串口在使用之前不是应该初始化的吗？至少要设置一下波特率啥的吧？看代码中，似乎没有对ZYNQ的串口进行初始化就使用了，难道ZYNQ太先进了不用初始化？
     在讨论这个问题之前让我们先来看看ZYNQ的结构以及ARM的启动过程。ZYNQ中包含有2个ARM CORTEX-A9的核（PS）和PL逻辑单元。ZYNQ支持多种启动模块，总的来说包括安全和不安全的两种引导方式。引导主要是通过PS部分来完成。对于安全引导来说，PL部分必须启动以便使用其中的安全模块，通过这些模块可以完成256位AES和SHA授权。在系统复位后，系统将会检测模式引脚上的电平状态，以此来决定从哪个设备（NOR,NAND,QUAD-SPI或JTAG）来引导系统。当然，JTAG方式只能工作在不安全引导方式下，通常该模式是用来调试系统的。在决定从哪个设备引导系统后，其中一个ARM A9的核开始执行片外ROM中的代码并拷贝第一阶段BOOT LOADER(FSBL)到OCM中。拷贝完成后，处理器开始执行FSBL，系统开始对PS部分进行初始化并可以开始配置PL模块（当然，你也可以不配置PL模块）。通常，在FSBL中需要包含对第二阶段代码（SSBL）的载入（如UBOOT）。SSBL继续对处理器进行配置直到系统完全完成初始化。
     既然在执行MAIN函数之前还有这么多步骤，那么这些代码到底写在哪里呢？打开工程目录下的SDKSDK_Exporthello_world_bsp_0ps7_cortexa9_0libsrcstandalone_v3_05_a路径下的SRC文件夹，里面有asm_vectors.S
# E, n0 F8 W% U2 Bboot.S
cpu_init.S
translation_table.s
& k3 z6 p* u4 b' \xil-crt0.S等5个文件，它们都是.s结尾的汇编文件，根据以往的经验，这些都应该是最底层的，系统启动后首先执行的文件。我们知道ARM启动都是从0x00地址开始的，而在这个地址上放的应该是中断向量表，根据这个线索，我们首先查看asm_vectors.S文件，文件的最开头如图2所示：


6 s! |5 X$ W+ b1 N9 I/ v  {! z这里就是中断向量表，ZYNQ启动后所运行的第一句话就是B  _boot，这是一个跳转语句，直接跳转到boot.s文件中的  _boot  标号处开始执行后面的语句，由于后面的代码比较长，在此就不赘述了。boot.s中的代码主要完成MMU、CACHE的初始化以及ARM各种模式下栈基地址的配置，最后通过
b _start
语句跳转到_start标号中继续执行。_start标号在xil-crt0.S文件中被实现，代码如下：

_start:
4 J+ ]) q: \9 F$ @! h9 ^+ P2 Qbl      __cpu_init r0, #0

/* clear sbss */
: [6 g4 C) K1 O& P  N6 M. H; Rldr  /* calculate beginning of the SBSS */
: e: ^0 \. `' D5 j; W: K- Sldr /* calculate end of the SBSS */
3 O& L( ], p. ^* O/ A/ H3 l) \
.Lloop_sbss:
cmp .Lenclsbss r0, [r1], #4
6 R: N7 X, U% r* V* \, lb r1,.Lbss_start r2,.Lbss_end r1,r2
bge /* If no BSS, no clearing required */
3 E: V9 t' F+ [5 e! R! estr .Lloop_bss
9 w( l: ]9 V4 ]+ b5 B
.Lenclbss:
& ~" S' Y2 |6 B- b: z8 g; S. s2 g+ C
/* set stack pointer */
ldr /* stack address */

/* Initialize STDOUT to 115200bps */
ldr Init_Uart
# Z9 b. i$ n& J5 x4 i8 F) q#ifdef PROFILING _profile_init
8 N, D% D$ I: R3 i# T; B' W#endif /* PROFILING */

; \, h! h$ O- ]+ G
+ b# f& s4 A4 B/* Initialize the SMC interfaces for NOR and SRAM */
7 m$ y3 n, a6 b) y2 R#ifndef USE_AMP
  `, l5 k3 |5 f, tbl XSmc_SramInit
4 {! U+ x! \, Z3 L; ^! [#endif
3 {& [4 {% R; l
+ \- \3 z+ H  x+ y/* make sure argc and argv are valid */
mov r1, #0
" U* @/ W) a7 l& f, y/ n) u$ r
/* Let her rip */
bl main



. d4 H: Z  I" j6 z$ I9 E; v代码首先通过语句bl      __cpu_init Init_Uart跳转到UART.C文件中对串口进行初始化；通过语句bl XSmc_SramInit对NOR和SRAM存储器进行初始化，最后调用bl main跳转到我们的MAIN函数中开始执行用户的程序。
        这下我们就可以解释开始所提出的问题了，实际中ZYNQ的串口并不是不需要初始化，而是在进入main函数之前就已经被初始化过了，其所用的波特率在xil-crt0.S文件的顶头被宏定义过，默认为115200BPS。如果我们要用其它的波特率的话，理论上来说在该处更改即可。为什么说理论上呢？因为在实际中更改此处是不行的，究其原因我认为是由于xil-crt0.S是系统生成，如果我们更改后不编译该文件那么自然不能更改波特率；如果编译该文件则EDK会自动从系统中重新拷一个xil-crt0.S文件到项目中， 这也就把我们更改过的文件覆盖了。所以，如果我们需要更改串口的波特率的话最简便的方法就是在main函数中再调用一次Init_Uart函数，指定其输入参数为我们所需要的波特率，如9600.

9 o* K, s9 n' K. n0 @$ u- R/ N7 ^) C总结一下，其实ZYNQ中的ARM和我们平时所用的ARM启动方式上并没有任何差别，也是从中断向量表开始然后经过多次跳转最终调用用户程序的MAIN函数。用流程图表示如下所示：
/ `0 {' M+ G" l+ G5 {) J8 k
* `7 i* q/ }1 u/ G, z' e0 b
0 k  p6 v$ @" c' t# ^5 z3 Z9 G
3 ]  l1 O! H1 L1 U1 N8 t! ]2 c

总结如下：

实际中ZYNQ的串口并不是不需要初始化，而是在进入main函数之前就已经被初始化过了，如果我们需要更改串口的波特率的话最简便的方法就是在main函数中再调用一次Init_Uart函数，指定其输入参数为我们所需要的波特率，如9600.

+ {$ E1 x# k1 b3 W2 y  ]. B
& \# Y! C9 R8 J' w5 v# N; c. f' U2 J0 l
# R0 \2 M) L5 c. z' ]& y! a

daviddd

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