转 ZYNQ "HELLO,WORLD!"背后的故事

kenson

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( S- D+ }# p) N) J! F( o: E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”。  
      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。

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 ）。
     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。
* Z3 @0 @$ O* ^( t5 H+ V( D, ]3 G7 S     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
0 {. P3 i0 C2 ~" Y  d$ I$ Pboot.S
6 ~( s) [$ k% ?+ s# Z3 X7 B/ Wcpu_init.S
translation_table.s
1 H  D3 K5 z- D2 `6 F2 qxil-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：
. N  ]9 k; O& f5 c; {& A' ?! I( }7 G3 G
- {$ l6 \! f, ]$ m8 d) o* Y: w
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
7 j; j  u+ M/ D) x3 ?# \ 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：

& t: G$ O+ z6 j9 s" v. {_start:
bl      __cpu_init r0, #0

- T1 W* U5 q# k3 `0 C" m8 Q) _/ A/* clear sbss */
8 w+ V# ?: V' d. p" X+ A. `ldr  /* calculate beginning of the SBSS */
: k% ~. w3 M9 L  Sldr /* calculate end of the SBSS */
1 U% E& ~* F" T' D
.Lloop_sbss:
cmp .Lenclsbss r0, [r1], #4
% n( w/ i2 g7 Ib r1,.Lbss_start r2,.Lbss_end r1,r2
3 t$ m( ~' L" O' w2 W! `bge /* If no BSS, no clearing required */
str .Lloop_bss
- J$ P+ S# v4 y, w$ Q
- k  b: S3 X% W# H8 a" ?.Lenclbss:

/* set stack pointer */
ldr /* stack address */

& ?! A) j+ [4 s% L7 F1 Z/* Initialize STDOUT to 115200bps */
ldr Init_Uart
#ifdef PROFILING _profile_init
/ F: T) G" w! z7 Y3 e; x5 S+ r! j7 }#endif /* PROFILING */
4 [1 u7 I  o' D3 `0 n
% n) N, c1 v' u6 r1 ]) L/ c  B4 X
3 d6 b* _$ P+ l. E+ I$ @  N# O/* Initialize the SMC interfaces for NOR and SRAM */
#ifndef USE_AMP
) |& g5 S- c" e9 g) i! {6 J' xbl XSmc_SramInit
#endif

/* make sure argc and argv are valid */
mov r1, #0
. o% f2 V9 {' G# R+ A& E
0 t$ p, L& S: L# m/* Let her rip */
bl main
8 l# q$ o( c: x& v0 Y
  K" i; H$ x% I. Y* g  ]- e
7 v0 F+ }  ?! Y7 h, W, h
. }* f  Z  I0 ^) Y% w6 h* R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。
9 }: _) W/ [  ~5 M& F        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.

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：
  y0 Q  v/ X5 }( C/ y

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.

daviddd

链接中间少了