一種軟件模擬內(nèi)核復(fù)位的方法

1、關(guān)于復(fù)位

說到復(fù)位，我們都不會(huì)陌生，對(duì)于一個(gè)MCU系統(tǒng)，復(fù)位電路是必不可少的一部分。復(fù)位的種類有很多：上電復(fù)位、低電壓復(fù)位、引腳復(fù)位、看門狗復(fù)位、軟件復(fù)位等等。本文說的內(nèi)核復(fù)位是軟件復(fù)位的一種。

Cortex-M3內(nèi)核芯片提供了兩種軟件復(fù)位，分別是系統(tǒng)復(fù)位和內(nèi)核復(fù)位，而Cortex-M0+內(nèi)核芯片只提供了系統(tǒng)復(fù)位，內(nèi)核復(fù)位不支持，只能軟件模擬。

2、系統(tǒng)復(fù)位和內(nèi)核復(fù)位的區(qū)別

內(nèi)核復(fù)位：只復(fù)位內(nèi)核處理器,而不復(fù)位外設(shè)如GPIO、Timer、UART、Flash等的寄存器。

系統(tǒng)復(fù)位：既復(fù)位內(nèi)核處理器，又復(fù)位外設(shè)寄存器。

下面分別是Cortex-M3和Cortex-M0+的應(yīng)用程序中斷及復(fù)位控制寄存器(AIRCR)配置圖，從圖中可以看出，置位AIRCR寄存器中的SYSRESETREQ位(位偏移：2)，即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位;置位VECTRESET位(位偏移：0)，即可實(shí)現(xiàn)內(nèi)核復(fù)位。Cortex-M0+中沒有VECTRESET的定義，故不支持內(nèi)核復(fù)位。本文會(huì)介紹一種軟件模擬內(nèi)核復(fù)位的方法。

圖1 Cortex-M3 應(yīng)用程序中斷及復(fù)位控制寄存器(AIRCR)

圖2 Cortex-M0+應(yīng)用程序中斷及復(fù)位控制寄存器(AIRCR)

系統(tǒng)復(fù)位在ARM官方的庫文件中都有提供相關(guān)的函數(shù)，用戶直接調(diào)用即可。官方給出的系統(tǒng)復(fù)位函數(shù)定義如下所示：

內(nèi)核復(fù)位在ARM官方的庫文件中沒有相關(guān)的函數(shù)，需要用戶自行編寫。Cortex-M3的內(nèi)核復(fù)位函數(shù)編寫如下：

3、軟件模擬內(nèi)核復(fù)位的方法

內(nèi)核復(fù)位在某些特殊應(yīng)用下，如OTA升級(jí)時(shí)，往往會(huì)被用到。此時(shí)，不希望復(fù)位外設(shè)，只需要程序從頭開始跑即可。以中穎M0+內(nèi)核芯片為例，在啟動(dòng)配置章節(jié)有介紹到，用軟件模擬內(nèi)核復(fù)位來使運(yùn)行在引導(dǎo)區(qū)的程序改由從用戶代碼區(qū)啟動(dòng)。

中穎M0+內(nèi)核芯片從復(fù)位中退出時(shí)，會(huì)首先讀取向量表中(從地址0x00000000開始，見圖3)的頭兩個(gè)字。第一個(gè)字為主棧指針(MSP)的初始值，而第二個(gè)字則為決定程序執(zhí)行起始地址(復(fù)位處理)的復(fù)位向量。該復(fù)位流程可以用軟件去模擬，圖4是軟件模擬內(nèi)核復(fù)位的C語言源碼。

圖3 向量表

圖4 軟件模擬內(nèi)核復(fù)位的C語言源碼

圖4源碼中，第1行定義了函數(shù)指針類型，取名為“FUNC_CALL”;第2，3行申明了兩個(gè)變量，分別是無符號(hào)整型變量main_pgm和函數(shù)指針類型變量func;第5~20行定義了一個(gè)函數(shù)，取名為__NVIC_CoreReset()，該函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)MSP裝載復(fù)位初始值，并使程序跳轉(zhuǎn)到復(fù)位向量處開始執(zhí)行，進(jìn)而模擬了內(nèi)核復(fù)位。

函數(shù)__NVIC_CoreReset()中，第9行調(diào)用了ARM官方庫文件中的函數(shù)(見下圖)，將存儲(chǔ)器0x0地址處的值賦給了寄存器MSP，實(shí)現(xiàn)了MSP復(fù)位初始值的裝載;第10行是將存儲(chǔ)器0x4地址處的值賦給變量main_pgm;第11行是將變量main_pgm強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成函數(shù)指針類型并賦給func;第12行調(diào)用函數(shù)func()，最終使程序跳轉(zhuǎn)到了存儲(chǔ)器0x4地址存儲(chǔ)的復(fù)位向量處運(yùn)行。

用戶需要內(nèi)核復(fù)位時(shí)，在程序中直接調(diào)用圖4中定義的函數(shù)__NVIC_CoreReset()即可。

4、總結(jié)

綜上所述，本文提供了一種軟件模擬內(nèi)核復(fù)位的方法，通過調(diào)用自定義函數(shù)__NVIC_CoreReset()即可實(shí)現(xiàn)內(nèi)核復(fù)位，給出了該函數(shù)的C語言源碼，用戶直接在自己程序中加載即可使用。該方法彌補(bǔ)了CortexM0+芯片沒有自帶內(nèi)核復(fù)位功能的不足。

原文標(biāo)題：中穎M0+內(nèi)核芯片軟件模擬內(nèi)核復(fù)位的方法

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審核編輯：湯梓紅