嵌入式系统ARM的通用bootloader的设计与实现 第5页
ARM处理器对异常中断的响应过程如下：
保存处理器当前状态、中断屏蔽位以及各条件标志位。这是通过将当前程序状态寄存器CPSR的内容保存到将要执行的异常中断对应的SPSR寄存器中实现的。
设置当前的程序状态寄存器CPSR中相应的位，包括设置CPSR中的位，使处理器进入相应的执行模式；设置CPSR中的位，禁止IRQ中断，当进入FIQ模式时，禁止FIQ模式。
将寄存器lr_mode设置成返回地址。
将程序计数器值PC设置成该异常中断的中断向量地址，从而跳转到相应的异常中断处理程序处执行。 ARM最小系统描述
对于任何一个系统，都希望不是一个虚拟系统，也就是说系统都希望是特定系统，即有具体的CPU，有具体的存储芯片以及有各种具体的外围控制模块。对于本课题来说，最终的bootloader也必须在具体的系统上运行起来。但是，任何一个ARM系统，在没有特定指定的条件下，仍然可以将通用特性（一些通用基本控制模块）描述出来本文来自优文论文网，在此称之为ARM最小系统，见下图：
图2.7 ARM最小系统
从上图中，可以了解一个基本的ARM最小系统通常包括以下几个部分：
ARM CORE
存储控制器：通过它系统可以接入各种DRAM以及ROM；
总线桥接：系统总线与外围总线的连接器
中断控制器：供各种设备提供中断服务
串口
GPIO控制模块：供各种外设以及系统扩充使用
对于一些复杂系统，还可以有更多的功能性模块，特别是随着网络通信的发展，ARM系统中包括了更多的通讯控制模块。
2.4 Intel Xscale系统构架
本文最终实现以及验证平台是基于Intel Xscale构架的，因此在本节中主要介绍一下Intel Xscale的系统结构并简要介绍一下基于Xscale微架构的处理器PXA255。
Xscale微构架处理器是为新一代无线手持式应用产品开发的嵌入式处理器，是PCA开发式平台架构中的应用子系统与通信子系统中的嵌入式处理器。图3.8[7]所示为Xscale系统结构图。
Intel Xscale构架与ARM V5TE相兼容，其主要特性如下：
（1） 采用7/8级超级流水线：动态跳转预测以及分支目标缓冲；
（2） 支持多媒体处理技术：增加乘、加法器；累加器；兼容ARMV5TE指令；特定DSP型协处理器CP0；
（3） 指令快存（I-Cache）：32KB；
（4） 数据快存（D-Cache）：32KB；
（5） 微小型毕业论文
http://www.Lwfree.cn理单元D-MMU：32路变换后备缓冲器TLB；
（8） 中断控制器；
（9） 总线控制器；
（10） 调试接口；
（11） 动态电源管理；
Xscale微构架处理器的时钟可达1GHz，功耗1.6W，并能达到1200兆条指令/秒。目前，基于Xscale微构架的处理器有：IOP310，IOP321，PXA210，PXA250，PXA255，PXA26X等。
2.4.1 PXA255介绍
PXA250/PXA255应用处理器是Intel公司生产的第一代基于Xscale微构架的第一个系统芯片（ISOC）的处理器。它除了Xscale微内核外，还集成了许多世适用于手持式设备市场需要的外围设备。如图2.9[ 11]所示为PXA255应用处理器的框图。图2.9
PXA255作为本课题的整个硬件平台核心，具有很强的处理能力，同时兼具低功耗和高集成度的特性。它内置了JTAG调试接口，存储器控制器，实时时钟和操作系统时钟，串口，并口，红外通信，蓝牙接口，AC97接口以及USB 1.1设备端控制模块等。
第三章 Bootloader的概念
本文在实现以及验证上都以开放源代码的linux为操作系统，因此，在众多举例以及图表描述中，多以linux系统为例子。但是，这并不防碍对许多概念的解释，其本质在任何操作系统中都是一致的，所不同的仅仅是实现形式。
3.1 Bootloader的基本概念
一个嵌入式Linux系统从软件的角度看通常可以分为四个层次：引导加载程序、Linux内核、文件系统、用户应用程序。
用户应用程序文件系统
Linux内核 引导加载程序
系统调用接口设备驱动操作系统核心机制
（进程调度、内存管理、 中断管理、时钟管理、 文件系统、网络支持 信号机制、同步机制等等）图 3.1
引导加载程序是系统加电后运行的第一段代码。我们熟悉的PC中的引导程序一般由BIOS和位于MBR的OS bootloader（例如LILO或者GRUB）一起组成。然而在嵌入式系统中通常没有像BIOS那样的固件程序（有的嵌入式CPU有），因此整个系统的加载启动任务就完全由bootloader来完成。在嵌入式Linux中, 图3.1中的引导加载程序即等效为bootloader。
简单地说，bootloader就是在操作系统内核运行前运行地一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化必要的硬件设备，创建内核需要的一些信息并将这些信息通过相关机制传递给内核，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，最终调用操作系统内核，真正起到引导和加载内核的作用。
bootloader是依赖于硬件而实现的，特别是在嵌入式系统中。不同的体系结构需求的bootloader是不同的；除了体系结构，bootloader还依赖于具体的嵌入式板级设备的配置。也就是说，对于两块不同的嵌入式板而言，即使它们基于相同的CPU构建，运行在其中一块电路板上的bootloader，未必能够运行在另一块电路开发板上。
Bootloader的启动过程可以是单阶段的，也可以是多阶段的。通常多阶段的bootloader能提供更为复杂的功能，以及更好的可移植性。从固态存储设备上启动的bootloader大多数是二阶段的启动过程，也即启动过程可以分为stage 1和stage 2两部分。
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