摘    要: 本文以ARM7TDMI為例，對嵌入式系統從ROM和RAM引導的特點及技術實現進行了比較，對異常和中斷概念給出了詳細的辨析，介紹了如何實現嵌入式系統從RAM快速引導技術。
關鍵詞: 引導；異常向量；中斷；堆棧；鏡像

前言
嵌入式系統是以各種嵌入式微處理器為內核，運行RTOS的面向應用的計算機控制系統，也是SOC技術的一個重要分支。ARM 是一個IP(知識產權)公司，以arm體系結構為基礎的各種RISC 微處理器針對不同應用領域提供了不同的指令集(ARM、THUMB、DSP、XSCALE)可以為各種實時應用提供靈活的選擇。
在研制開發基于ARM處理器的嵌入式系統過程中，如何讓系統正常快速的啟動是一個關鍵環節，本文主要分析討論嵌入式系統啟動的問題。相關代碼以ArmStd2.51IDE環境為參考。

幾個相關的概念
Arm/Thumb狀態
Arm，Thumb分別是ARM處理器的32/16bits的指令集，對應處理器的兩種執行狀態。
異常(Exception)
由內/外部源引起的需要處理器干預的一個事件，每種異常模式有自己的特殊功能寄存器，堆棧。處理異常需要保護處理器的當前狀態，以便在異常處理后可以恢復執行。當異常發生時，系統強制從固定的地址執行程序,                                                如表1 所示。
無論在Arm/Thumb狀態進入異常，處理程序都是在Arm狀態下執行，PC->R14和CPSR->SPSR保存PC和處理器狀態，返回時CPSR->SPSR,R14->PC。
中斷處理
ARM提供了兩種中斷源IRQ，FIQ，發生中斷時，會進入相應的IRQ，FIQ異常模式，然后異常處理程序會識別不同的中斷，調用相應的中斷服務程序。所以中斷只是異常的一個子集。未用中斷通常指向一個啞函數。
在嵌入式系統設計中應正確的辨析異常和中斷。

系統啟動(start-up)
嵌入式系統的應用程序通常都是固化在ROM中運行。通常用匯編語言編寫啟動程序完成系統硬件和軟件運行環境的初始化。啟動程序與應用程序一起固化在ROM中。系統在上電和復位會跳到復位異常向量入口地址處。
在目標文件中，代碼、數據放在不同的段中。源文件編譯鏈接生成含.data、.text段的目標文件，且鏈接器生成的.data段是以系統RAM為參考地址，故在系統啟動時需要拷貝ROM中的.data段到RAM，以完成對RAM的初始化。拷貝從.text結束位置開始，一般以2kbytes對齊取到下一個2kbytes，確定data的初始位置。這樣，就定位.data 、.text段在鏈接文件中所確定的鏈接位置。
CPU對ROM或Flash ROM訪問速度慢，在一定程度上降低了系統的性能。當ROM在地址0x0時，ARM內核使用ROM 0x0 到0x1c作為異常向量區，那么當異常發生的時候，CPU訪問ROM區的入口。我們可以在RAM建立異常向量表鏡像，這樣可以提高系統的性能(鏡像建立)。最優的方法，就是讓系統RAM配置在0x0，把初始化程序放在RAM中運行(RAM啟動)，建立異常向量表的自己對應關系。
為了實現異常的快速處理：
1、 在圖2，虛線框中表示的是當RAM在0x0時的情況，這是一種直接對應的關系。直接在向量入口處放置sys_**_handler處理程序。
2、 當ROM在0x0時需要建立了一種鏡像的關系。地址指針表示對應的數據存儲單元的物理地址，**_hander表示對應的處理程序在ROM的入口。Handle**是物理的存儲單元地址，里面放置了處理程序的入口指針。異常發生時經過**_handler---handler**---sys_**_handler的過程。Handler**定義在RAM中。

圖1 在文件、ROM、運行時段的分配


圖2 ROM/RAM 啟動時異常向量表比較


圖3 從RAM啟動時的過程

啟動過程分析
設置異常向量 
ARM7要求中斷向量表必須設置在從0地址開始，連續8