早期的嵌入式程序采用“編程—燒寫—修改—燒寫”的開發(fā)模式，大量的時間消耗在重復(fù)燒寫芯片上，增加了開發(fā)成本和研發(fā)周期。

　　之后發(fā)展到仿真器階段，雖然簡化了開發(fā)模式，但是由于仿真器與arm芯片的兼容性等因素，經(jīng)常會發(fā)生程序在仿真器上能正確運行，但是固化之后運行卻出現(xiàn)問題的情況。

　　程序的固化是軟件開發(fā)過程中重要的一環(huán)，一般可通過jatg口、網(wǎng)口及串口等進行燒寫。相比之下，串口實現(xiàn)更為便捷,更值得推廣。筆者在開發(fā)1c1t小靈通中繼站的過程中，通過編制燒寫程序，利用串口將編譯后的目標代碼發(fā)送給 arm處理器；由arm處理器內(nèi)部的監(jiān)控程序?qū)⒛繕舜a寫入片外flash，實現(xiàn)程序的在線燒寫。這樣不僅簡化了電路設(shè)計，而且降低了開發(fā)成本，縮短了開發(fā)時間。

　　1 燒寫原理及過程

　　硬件連接如圖1所示，arm開發(fā)板一方面通過串口與pc機連接，另一方面通過20針idc寬帶線與仿真器相連，再由仿真器通過25針并口插座與pc機的lpt口相連。開發(fā)板通電后即可進行燒寫工作。

　　arm開發(fā)板與pc機的連接

　　如圖2所示，代碼固化分2 個步驟進行。第1步，如虛線一所示，監(jiān)控程序的映像通過仿真器下載到arm的內(nèi)部ram中運行，用戶可以在主機端用超級終端或者其他串口調(diào)試工具與開發(fā)板通信。第2步，將應(yīng)用程序的可執(zhí)行代碼通過串口發(fā)送，如虛線二所示，此時內(nèi)部ram里的監(jiān)控程序就會接收并把它燒寫到flash中。

　　代碼燒寫原理

　　圖2 代碼燒寫原理

　　2 監(jiān)控程序的設(shè)計

　　2.1 啟動代碼設(shè)計

　　實現(xiàn)串口燒寫的監(jiān)控程序包括arm啟動代碼、串口通信代碼和flash燒寫代碼3部分。arm啟動代碼是整個程序運行的入口點，完成arm系統(tǒng)正常運行所必需的簡單初始化，然后把系統(tǒng)控制權(quán)交給操作系統(tǒng)或者高級語言編寫的監(jiān)控程序。由于啟動代碼直接對soc內(nèi)核和硬件控制器進行編程,因此必須采用匯編語言。

　　啟動代碼包括異常向量表的定義、各種模式的堆棧初始化、系統(tǒng)硬件初始化、程序運行環(huán)境初始化，最后跳轉(zhuǎn)到用戶c語言主程序。當系統(tǒng)上電或復(fù)位后首先會從邏輯地址0x0處執(zhí)行。

　　arm處理器有7種運行模式，如表1所列。每一種模式都有獨立的堆棧指針寄存器（sp），因此對使用的模式都要給堆棧指針寄存器sp定義堆棧地址。改變狀態(tài)寄存器（cpsr）內(nèi)的狀態(tài)位，使處理器切換到不同模式，然后給sp賦值就可以實現(xiàn)堆棧的初始化。當然，堆棧的大小視需要而定。

　　表1 arm處理器的7種運行模式

　　arm處理器的7種運行模式

　　堆棧初始化程序如下：

　　initstack

　　movr0,lr;保存返回地址

　　mov r1,#mode_svc:or:i_bit:or:f_bit;設(shè)置管理模式堆棧

　　msrcpsr_c, r1

　　ldrr13, =svc_stack

　　movpc,r0;子程序返回

　　系統(tǒng)硬件初始化包括設(shè)置外部存儲器的類型、數(shù)據(jù)位寬度等，完成之后即可通過“b main”語句跳轉(zhuǎn)到c語言主程序。與ldr指令相比，雖然跳轉(zhuǎn)范圍小，但是32 mb的地址空間跳轉(zhuǎn)足以滿足程序需要，而且運行得更快。

　　2.2 燒寫主程序設(shè)計

　　main函數(shù)功能主要包括接收串口數(shù)據(jù)、解析映像文件及寫入外部flash，如圖3所示。串口函數(shù)主要由init_sio()、 init_val()和send_data()組成。函數(shù)init_sio()用于對串口通信參數(shù)的設(shè)置：波特率，57 600 b/s；奇偶校驗，無；數(shù)據(jù)位，8位；停止位，1位。init_val()是對接收到的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)存，為了提高接收速率，把接收到的數(shù)據(jù)先暫存到外部 sram中。如果程序量較小也可以選擇暫存到芯片內(nèi)部的ram（64 kb）中，等接收完畢后再對其進行解析。send_data()用于向串口回送燒寫工作的信息。

　　main函數(shù)流程

　　圖3 main函數(shù)流程

　　下一步就是要對映像文件進行解析并正確地寫入外部flash中。嵌入式程序通過編譯器生成的映像文件是elf格式的axf文件，里面有文件頭、段信息等信息，不能直接燒錄，一般將它轉(zhuǎn)化為bin或者hex文件。這里將嵌入式程序編譯成srecord十六進制文件。這是一種motorola公司推出的標準文件格式，用來將數(shù)據(jù)從pc機傳送到目標平臺flash，在嵌入式開發(fā)中廣為應(yīng)用。srecord文件格式如下：

　　srecord文件格式

　　其中，sid表示當前記錄的類型，常見的有s0、s1、s5和s9等，各個類型代表的意義不同，如s9所在語句表示文件的結(jié)束；數(shù)據(jù)長度代表本句后面數(shù)據(jù)的長度；地址的字節(jié)數(shù)會因不同的s記錄而異，一般為2字節(jié)，表示的是后面的數(shù)據(jù)在存儲器中的地