回味经典——uboot1.1.6 之 第一阶段

转自：http://blog.csdn.net/lizuobin2/article/details/52054293

最近打算移植一个比较新的 uboot 到开发板，回想起来上一次移植 uboot1.1.6 已经差不多是一年前了，手头保留了一些当时移植分析时的笔记，但是没有归纳梳理，在移植新版 uboot 之前，再来回味一下经典。本文重点在于分析 uboot 启动流程以及 uboot 自身的细节，比如栈空间的划分、如何设置 tag 、如何添加一个自定义命令等。但是不涉及基本的硬件驱动的分析，比如内存初始化、时钟初始化、mmu 、nandflash 等等这些细节不是我们的重点。

    

一、链接脚本

    uboot1.1.6 的链接脚本 u-boot.lds 位于 u-boot-1.1.6\board\smdk2410 目录下：

[cpp] view plain copy
  1. ENTRY(_start)  
  2. SECTIONS  
  3. {  
  4.     . = 0x00000000;  
  5.   
  6.     . = ALIGN(4);  
  7.     .text      :  
  8.     {  
  9.       cpu/arm920t/start.o   (.text)  
  10.       *(.text)  
  11.     }  
  12.   
  13.     . = ALIGN(4);  
  14.     .rodata : { *(.rodata) }  
  15.   
  16.     . = ALIGN(4);  
  17.     .data : { *(.data) }  
  18.   
  19.     . = ALIGN(4);  
  20.     .got : { *(.got) }  
  21.   
  22.     . = .;  
  23.     __u_boot_cmd_start = .;  
  24.     .u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) }  
  25.     __u_boot_cmd_end = .;  
  26.   
  27.     . = ALIGN(4);  
  28.     __bss_start = .;  
  29.     .bss : { *(.bss) }  
  30.     _end = .;  
  31. }  
    链接地址为 0 ？显然不应该，实际编译的时候执行的大概是这样一条语句：

    arm-Linux-ld -Bstatic -T u-boot.lds -Ttext 0x33F80000 start.o ...

    0x33F80000 在 board/smdk2410/config.mk 中定义，为 TEXT_BASE = 0x33F80000 （链接地址）

    整个 uboot 的入口 _start 包含在 cpu/arm920t/start.S 中


二、第一阶段

    uboot 的第一阶段主要工作是作基本的初始化工作，例如关看门狗、初始化时钟、初始化 sdram 以及代码重定位，为第二阶段做准备。这里的代码都是没有经过移植的源代码~！


  1、设置异常向量

[cpp] view plain copy
  1. .globl _start  
  2. _start: b       reset  
  3.     ldr pc, _undefined_instruction  
  4.     ldr pc, _software_interrupt  
  5.     ldr pc, _prefetch_abort  
  6.     ldr pc, _data_abort  
  7.     ldr pc, _not_used  
  8.     ldr pc, _irq  
  9.     ldr pc, _fiq  
  10.   
  11. _undefined_instruction: .word undefined_instruction  
  12. _software_interrupt:    .word software_interrupt  
  13. _prefetch_abort:    .word prefetch_abort  
  14. _data_abort:        .word data_abort  
  15. _not_used:      .word not_used  
  16. _irq:           .word irq  
  17. _fiq:           .word fiq  
  18.   
  19.     .balignl 16,0xdeadbeef  
    第一条 b reset ，因为刚开始运行时代码都是在片内 sram 里，我们在 sram 里调来跳去的话就需要用位置无关码，那么 b 就是最佳选择，因为它是相对跳转。
    ldr    pc, _undefined_instruction

    _undefined_instruction:.word undefined_instruction

    感觉真是在卖弄，两条指令连起来的结果就是，CPU 会跳转到 undefined_instruction 链接地址处去执行（sdram里）。

    那么其实，一条 ldr pc,=undefined_instruction 就够了，它是位置有关码，绝对跳转。

    或许，uboot 的作者别有用意我没看透，不知道这是不是个伏笔。在u-boot2015里，就只有一个 reset 一个异常入口了。

 

  2、进入管理模式

[cpp] view plain copy
  1. reset:  
  2.     /* 
  3.      * set the cpu to SVC32 mode 
  4.      */  
  5.     mrs r0,cpsr  
  6.     bic r0,r0,#0x1f  
  7.     orr r0,r0,#0xd3  
  8.     msr cpsr,r0  
    ARM每种工作模式除R0~R15共16个寄存器外，还有第17个寄存器CPSR,叫做 当前程序状态寄存器，CPSR中一些位被用于标识各种状态，一些位被用于标识当前出于什么工作模式。

    

    有时候我们会碰到 CPSR_C ，它其实就是 CPSR 的低 8 位而已。


    I：1-禁止irq中断 0-允许irq中断

    F：1-禁止fiq中断 1-允许fiq中断

    T：1-Thumb 0-arm 指令集

    M0-M4 : 工作模式


    说了这么多，前边两条指令，先将 cpsr 低 5位 清零，然后或上 1101 0011B

    禁止了 irq 和 fiq 中断，工作在 arm 指令集，管理模式。

  3、关看门狗

[cpp] view plain copy
  1. #if defined(CONFIG_S3C2400) || defined(CONFIG_S3C2410)  
  2.     ldr     r0, =pWTCON  
  3.     mov     r1, #0x0  
  4.     str     r1, [r0]  
  4、屏蔽中断
[cpp] view plain copy
  1.     /* 
  2.      * mask all IRQs by setting all bits in the INTMR - default 
  3.      */  
  4.     mov r1, #0xffffffff  
  5.     ldr r0, =INTMSK  
  6.     str r1, [r0]  
  7. # if defined(CONFIG_S3C2410)  
  8.     ldr r1, =0x3ff  
  9.     ldr r0, =INTSUBMSK  
  10.     str r1, [r0]  
  11. # endif  
    前边通过 cpsr 禁止 irq 和 fiq 使 cpu 不接受来自中断控制器的中断请求，而这里通过中断屏蔽使中断发生时，中断控制寄存器自身就不会上报给 cpu 双保险。
  5、设置时钟
[cpp] view plain copy
  1. /* FCLK:HCLK:PCLK = 1:2:4 */  
  2. /* default FCLK is 120 MHz ! */  
  3. ldr r0, =CLKDIVN  
  4. mov r1, #3  
  5. str r1, [r0]  
 6、关 I/D cache 关 TLB
[cpp] view plain copy
  1. /* 
  2.  * flush v4 I/D caches 
  3.  */  
  4. mov r0, #0  
  5. mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0   /* flush v3/v4 cache */  
  6. mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0   /* flush v4 TLB */  



    协处理器 p15 在2410的数据手册附录有介绍

    或者参考：http://blog.sina.com.cn/s/blog_858820890102v1gc.html

  7、关 mmu 

[cpp] view plain copy
  1. /* 
  2.  * disable MMU stuff and caches 
  3.  */  
  4. mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0  
  5. bic r0, r0, #0x00002300 @ clear bits 13, 9:8 (--V- --RS)  
  6. bic r0, r0, #0x00000087 @ clear bits 7, 2:0 (B--- -CAM)  
  7. orr r0, r0, #0x00000002 @ set bit 2 (A) Align  
  8. orr r0, r0, #0x00001000 @ set bit 12 (I) I-Cache  
  9. mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0  
    这里主要涉及 P15 的 C1寄存器，用到的各位：


  8、初始化 sdram 控制器

[cpp] view plain copy
  1. .globl lowlevel_init  
  2. lowlevel_init:  
  3.     /* memory control configuration */  
  4.     /* make r0 relative the current location so that it */  
  5.     /* reads SMRDATA out of FLASH rather than memory ! */  
  6.     ldr     r0, =SMRDATA  
  7.     ldr r1, _TEXT_BASE  
  8.     sub r0, r0, r1  
  9.     ldr r1, =BWSCON /* Bus Width Status Controller */  
  10.     add     r2, r0, #13*4  
  11. 0:  
  12.     ldr     r3, [r0], #4  
  13.     str     r3, [r1], #4  
  14.     cmp     r2, r0  
  15.     bne     0b  
  16.   
  17.     /* everything is fine now */  
  18.     mov pc, lr  
  19.   
  20.     .ltorg  
  21. /* the literal pools origin */  
  22.   
  23. SMRDATA:  
  24.     .word (0+(B1_BWSCON<<4)+(B2_BWSCON<<8)+(B3_BWSCON<<12)+(B4_BWSCON<<16)+(B5_BWSCON<<20)+(B6_BWSCON<<24)+(B7_BWSCON<<28))  
  25.     .word ((B0_Tacs<<13)+(B0_Tcos<<11)+(B0_Tacc<<8)+(B0_Tcoh<<6)+(B0_Tah<<4)+(B0_Tacp<<2)+(B0_PMC))  
  26.     .word ((B1_Tacs<<13)+(B1_Tcos<<11)+(B1_Tacc<<8)+(B1_Tcoh<<6)+(B1_Tah<<4)+(B1_Tacp<<2)+(B1_PMC))  
  27.     .word ((B2_Tacs<<13)+(B2_Tcos<<11)+(B2_Tacc<<8)+(B2_Tcoh<<6)+(B2_Tah<<4)+(B2_Tacp<<2)+(B2_PMC))  
  28.     .word ((B3_Tacs<<13)+(B3_Tcos<<11)+(B3_Tacc<<8)+(B3_Tcoh<<6)+(B3_Tah<<4)+(B3_Tacp<<2)+(B3_PMC))  
  29.     .word ((B4_Tacs<<13)+(B4_Tcos<<11)+(B4_Tacc<<8)+(B4_Tcoh<<6)+(B4_Tah<<4)+(B4_Tacp<<2)+(B4_PMC))  
  30.     .word ((B5_Tacs<<13)+(B5_Tcos<<11)+(B5_Tacc<<8)+(B5_Tcoh<<6)+(B5_Tah<<4)+(B5_Tacp<<2)+(B5_PMC))  
  31.     .word ((B6_MT<<15)+(B6_Trcd<<2)+(B6_SCAN))  
  32.     .word ((B7_MT<<15)+(B7_Trcd<<2)+(B7_SCAN))  
  33.     .word ((REFEN<<23)+(TREFMD<<22)+(Trp<<20)+(Trc<<18)+(Tchr<<16)+REFCNT)  
  34.     .word 0x32  
  35.     .word 0x30  
  36.     .word 0x30  
    写裸机代码的入门操作，初始化 sdram 寄存器。

  9、代码重定位

[cpp] view plain copy
  1. relocate:               /* relocate U-Boot to RAM       */  
  2.     adr r0, _start      /* r0 <- current position of code   */  
  3.     ldr r1, _TEXT_BASE      /* test if we run from flash or RAM */  
  4.     cmp     r0, r1                  /* don't reloc during debug         */  
  5.     beq     stack_setup  
  6.   
  7.     ldr r2, _armboot_start  
  8.     ldr r3, _bss_start  
  9.     sub r2, r3, r2      /* r2 <- size of armboot            */  
  10.     add r2, r0, r2      /* r2 <- source end address         */  
  11.   
  12. copy_loop:  
  13.     ldmia   r0!, {r3-r10}       /* copy from source address [r0]    */  
  14.     stmia   r1!, {r3-r10}       /* copy to   target address [r1]    */  
  15.     cmp r0, r2          /* until source end addreee [r2]    */  
  16.     ble copy_loop  
    adr 位置无关码，获取_start实际当前位于的地方，_TEXT_BASE 为 0x33f80000 ，这里判断的是代码是否直接运行在 sdram 里了，如果是就不需要重定位了。

    拷贝范围：_start 至 _bss_start 前，拷贝到 0x33f80000 处。

      33f80048 <_bss_start>:
      33f80048:    33fb064c

    0x33fb064c - 0x33f80000 > 192K ,什么意思呢？整个 uboot 除了 bss 段 > 4k，如果是 nandflash 启动的话需要从 nandflash 里读取 uboot 到内核，而这里是直接从 0 地址开始读，并读取 > 193k 的东西，显然 uboot 运行在 Norflash 才可以。默认 uboot 不支持 nandflash 启动。

  10、设置栈

[cpp] view plain copy
  1. stack_setup:  
  2.     ldr r0, _TEXT_BASE      /* upper 128 KiB: relocated uboot   */  
  3.     sub r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN /* malloc area                      */  
  4.     sub r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* bdinfo                        */  
  5. #ifdef CONFIG_USE_IRQ  
  6.     sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)  
  7. #endif  
  8.     sub sp, r0, #12     /* leave 3 words for abort-stack    */  
  9.   
  10. clear_bss:  
  11.     ldr r0, _bss_start      /* find start of bss segment        */  
  12.     ldr r1, _bss_end        /* stop here                        */  
  13.     mov     r2, #0x00000000     /* clear                            */  
  14.   
  15. clbss_l:str r2, [r0]        /* clear loop...                    */  
  16.     add r0, r0, #4  
  17.     cmp r0, r1  
  18.     ble clbss_l  
    TEXT_BASE = 0x33F80000 其它的宏在 Smdk2410.h (include\configs):
[cpp] view plain copy
  1. #define CFG_MALLOC_LEN      (CFG_ENV_SIZE + 128*1024)  
  2. #define CFG_ENV_SIZE        0x10000 /* Total Size of Environment Sector */  
  3. #define CFG_GBL_DATA_SIZE   128  
  4. #define CONFIG_STACKSIZE_IRQ    (4*1024)    /* IRQ stack */  
  5. #define CONFIG_STACKSIZE_FIQ    (4*1024)    /* FIQ stack */  
[cpp] view plain copy
  1. 0x34000000:  
  2. (512K)              存放 uboot  
  3. 0x33F80000：  <span style="white-space:pre">       </span>TEXT_BASE  
  4. (64K+128K == 192K)  <span style="white-space:pre">        </span>mallo区  
  5. 0x33F50000:  
  6. (128bytes)          global data区，后边会提到主要放的gd、bd全局结构体  
  7. 0x33F4FF80:           
  8. (4*1024*2)          IRQ+FIQ的栈  
  9. 0x33F4DF80:  
  10. (12byte)            abort-stack,栈溢出  
  11. 0x33F4DF74:         sp  

  11、清 BSS 段
[cpp] view plain copy
  1. clear_bss:  
  2.     ldr r0, _bss_start      /* find start of bss segment        */  
  3.     ldr r1, _bss_end        /* stop here                        */  
  4.     mov     r2, #0x00000000     /* clear                            */  
  5.   
  6. clbss_l:str r2, [r0]        /* clear loop...                    */  
  7.     add r0, r0, #4  
  8.     cmp r0, r1  
  9.     ble clbss_l  


三、第二阶段

[cpp] view plain copy
  1. ldr pc, _start_armboot  
  2.   
  3. start_armboot:  .word start_armboot  
    跳转到 sdram 里的 start_armboot 函数执行。

posted @ 2016-11-23 09:06  隔壁王叔叔a  阅读(373)  评论(0)  编辑  收藏  举报