MTK6735 pre-loader源代码分析

参考：http://blog.chinaunix.net/uid-28458801-id-3487199.html

 

一.简介

 MTK的bootloader分为bootROM + pre-loader[l5]  +U-boot

 

因为bootloader的一部分和系统有关，所以MTK为了不同的应用将它分为两部分的bootloader：

    (1)第1部分bootloader，也就是MTK内部(in-house)的pre-loader，这部分依赖平台，这部分有BootROM来加载到内部的ISRAM中执行。

    (2)第2部分bootloader，也就是u-boot，这部分依赖操作系统，由pre-loader加载到外部DRAM中执行。负责引导linux操作系统和Android框架，但是从Android 4.1(jelly bean)开始，MTK采用little kernel来替代U-boot。

    

 

正常启动的主要工作如下：

    (1)设备上电后，Boot ROM开始运行。

    (2)Boot ROM初始化软件堆栈(softwarestack)、通信端口和可引导存储设备(比如NAND/EMMC)。

    (3)Boot ROM从存储器中加载pre-loader到内部SRAM(ISRAM)中，因为这时候还没有初始化外部的DRAM。

    (4)Boot ROM跳转到pre-loader的入口处并执行。

    (5)Pre-loader初始化DRAM和加载U-Boot到RAM中。

    (6)Pre-loader跳转到U-Boot中并执行，然后U-Boot做一些初始化，比如显示的初始化等。

    (7)U-Boot从存储器中加载引导镜像(boot image)，包括linux内核和ramdisk(最小文件系统)

    (8)U-Boot跳转到linux内核并执行。

 

 

二. Pre-loader的过程(procedure)和流程(flow)

    

 

三. Pre-loader启动过程的分析

3.1 resethandler()

这是pre-loader的入口函数，在bootable/bootloader/preloader/platform/mt6735/src/init/init.s中定义，下面类分下此函数的代码：

 

resethandler :
    MOV r0, #0
    MOV r1, #0
    MOV r2, #0
    MOV r3, #0
    MOV r4, #0
    MOV r5, #0
    MOV r6, #0
    MOV r7, #0
    MOV r8, #0
    MOV r9, #0
    MOV r10, #0
    MOV r11, #0
    MOV r12, #0
    MOV sp, #0
    MOV lr, #0

 

    r0~r12是通用寄存器，可保存数据和地址，r13(sp)、r14(lr)和r15(pc)是ARM处理器为特殊的任务或是专门的功能指定的寄存器。

 

(1)r13通常用作堆栈指针(sp)

        指向当前处理器模式的堆栈的栈顶，RM处理器针对不同的模式，共有 6 个堆栈指针（SP），其中用户模式和系统模式共用一个SP，每种异常模式都有各自专用的R13寄存器（SP）。它们通常指向各模式所对应的专用堆栈，也就是ARM处理器允许用户程序有六个不同的堆栈空间。这些堆栈指针分别为R13、R13_svc、R13_abt、R13_und、R13_irq、R13_fiq。

(2)r14链接寄存器(lr)，保存调用子程序的返回地址。

(3)r15是程序计数器(pc)，其内容是处理器要取的下一条指令的地址。

 

这里是把这些寄存器的内容清零。

 

/* set the cpu toSVC32 mode */
    MRS    r0,cpsr
    BIC    r0,r0,#0x1f
    ORR    r0,r0,#0xd3
    MSR    cpsr,r0

    /* disable interrupt */
    MRS r0, cpsr
    MOV r1, #INT_BIT
    ORR r0, r0, r1
MSR cpsr_cxsf, r0

 

最后1行表示把r0寄存器的值写入cpsr寄存器对应的4个控制域

c  控制域屏蔽 psr[7..0]

x  扩展域屏蔽 psr[15..8]

s  状态域屏蔽psr[23..16]

f  标志域屏蔽psr[31..24]

注意：区域名必须为小写字母

 

(1)MRS和MSR指令

MRS: Move to Register from Stateregister

MSR: Move to State register fromRegister

http://blog.csdn.net/mr_raptor/article/details/6556172

 

(2)设置CPU为管理模式和屏蔽中断

Cpsr (Current Program Status Register)是当前程序状态寄存器

 

图4

 

    设置cpsr[7:0]=d3，表示pre-loader禁用中断请求(interrupt request)和快速中断请求(fast interrupt request)；T=0表示ARM状态。M4~M0=1011表示管理模式。

/* enable I+Z bits */
MRC p15, 0, ip, c1, c0, 0 /*read SCTLR*/
ORR ip, ip, #0x1800   /* I+Z bits */
p15, 0, ip, c1, c0, 0  /*write SCTLR*/

第1行代码是通过设置系统控制寄存器(system control register)的I和Z位为1来分别使能Instructioncaching(指令高速缓存)与Program flowprediction(程序流预测)

 

(1)MRC和MCR是协处理器命令，这里的C指coprocessor

MRC{<cond>}p15,<opcode_1>, <Rd>, <CRn>, <CRm>{,<opcode_2>}

<cond>：为指令执行的条件码。当<cond>忽略时指令为无条件执行

p15：指协处理器CP15

<opcode_1>：操作码1

<Rd>：ARM处理器的寄存器，对于MRC命令来说是目的寄存器。

<CRn>：协处理器寄存器，可为C0，C1，…,C15，CP15的首要寄存器(primary coprocessor)

<CRm>：CP15的次要(辅助/操作)寄存器(secondary/operational coprocessor)

<opcode_2>：操作码2

http://blog.chinaunix.net/uid-24517893-id-253685.html

 

(2)MRC p15, 0, ip, c1,c0, 0

        这里我们是怎么知道读取SCTLR寄存器的值，然后放入到ARM处理器寄存器ip(ip是什么寄存器？)，我们先来看《DDI0388F_cortex_a9_r2p2_trm.pdf》下面相关部分：

 

图5

因为CRn=c1，所以我们来看CP15 c1寄存器部分，如下：

 

图6

这就是当CRn=c1时我们可以CP15的寄存器，有SCTLR、ACTLR、CPACR等等。可知MRC p15, 0, ip, c1, c0, 0就是读取系统控制寄存器的值(SystemControl Register)，如果要知道系统控制寄存器的具体内容就要详细看其介绍。

 

ORR ip, ip, #0x1800
MCR p15, 0, ip, c1,c0, 0

 

由此可见是要设置SCTLR[12:11]=0b11，我们给出这两位的说明：

 

图7

到此我们就可以理解上面代码的意义了。

 

 

三. Main()

    bootable/bootloader/preloader/platform/mt6735/src/core/main.c

 

    这里要特别注意就是不能在调用bldr_pre_process()之前调用串口输出信息的函数，比如print()，否则无法启动，而且还无法再次烧录。上面这些函数都是以bldr开头，这是bootloader的简称。

    main

        mtk_uart_init(UART_SRC_CLK_FRQ, CFG_LOG_BAUDRATE);  //初始化UART, 设置波特率为921600

       bldr_pre_process(); //3.2.1 

 

 

3.1  bldr_pre_process()

    /* essential hardware initialization. e.g. timer, pll, uart... */

    platform_pre_init();

    g_boot_mode = NORMAL_BOOT;

     /* hardware initialization */

    platform_init();

 

 

3.1.1    platform_pre_init()

 

此函数主要是做一些基本的硬件初始化，包括定时器、pll、串口等

 

 

    platform_pre_init();    

        /* init timer */

        mtk_timer_init();        

         /* init pll */

        mt_pll_init();

        /* init uart baudrate when pll on */

        mtk_uart_init(UART_SRC_CLK_FRQ, CFG_LOG_BAUDRATE);

        /*GPIO init*/

        mt_gpio_init();

            mt_gpio_set_default(); //mtk GPIO默认配置

        clk_buf_all_on(); //打开clk buf

        #if (CFG_USB_UART_SWITCH) //如果设置了这个宏

if (is_uart_cable_inserted())  //插入了uart

set_to_uart_mode();  //切换到uart 模式

        //retry 3 times for pmic wrapper init，提高给其他模块调用的API，这里使能一些状态寄存器

        pwrap_init_preloader();

         //i2c hw init，初始化I2C的引脚，SDA,SCL

        i2c_hw_init();

         pmic_ret = pmic_init();  //另外单独分析，proload电压管理

        mt_pll_post_init(); //初始化pll

         //enable long press reboot function ，设置长按重启

        PMIC_enable_long_press_reboot();

        platform_core_handler

            for (i = NR_CPUS - 1; i > 0; --i)

                spm_mtcmos_ctrl_cpu(i, STA_POWER_DOWN, 0); //关闭非启动cpu

        ptp_init //初始化

 

1)mtk_timer_init()

    MT6577有7个GPT(General-Purpose Timer，通用计时/定时器)，其中包括5个32位定时器和1个64位定时器。每个定时器有4种工作模式，分别是ONE-SHOT(一次使用的)、REPEAT(重复使用)、KEEP-GO(继续使用)和FREERUN(自有运行的)。每个定时器工作的时钟源可以是RTC时钟(32.768kHz)或是系统时钟(13MHz)。

 

图11

此函数通过主要内容如下：

    1) 设置PERI_GLOBALCON_PDN0(C1000010,peripheral power-down 0 register for AP side)寄存器的GPT_PDN=1来给GPT上电。

    2) 清空和停止GPT4定时器

    通过设置GPT4_CON(C1002040)定制器来实现，代码如下：

    *GPT4_CON = 0x0; //disable
    *GPT4_CON = 0x2; //clear counter

*GPT4_CON = 0x0; //disable
*GPT4_CON = 0x2; //clear counter

 

    3) 使能GPT4定时器

//enable REN Bitfor GPT count error on free run mode
*GPT4_CLK =((GPT4_SYS_CLK)|GPT4_REN_CLK);
*GPT4_CON =(GPT4_EN|GPT4_FREERUN);

//enable REN Bitfor GPT count error on free run mode
*GPT4_CLK =((GPT4_SYS_CLK)|GPT4_REN_CLK);
*GPT4_CON =(GPT4_EN|GPT4_FREERUN);

 

    4) 复位GPT4定时器

 

 

(2)platform_chip_ver()

 

图12

    通过读取对应寄存器的值来获取chip ID、hardware version和software version。 

    这里我们读出CHIP_SUBID=0X00008A00，相当于CHIP_6577_E1，根据MTK给出的说明：在上电后CPU 0和1可能没有明确复位，需要手动复位，这通过设置RST_CTL0(MCUSYS复位控制寄存器0)的SW_CPU_RST位来实现：

 

 

 图13

(3)mt6577_pll_init()

    这部分内容比较多，后续作为单独一部分来介绍。

 

(4)mtk_uart_init(UART_SRC_CLK_FRQ,CFG_LOG_BAUDRATE)

    使用默认的时钟源和921600波特率来初始化UART1。

 

(5)初始化PMIC的I2C接口和初始化PMIC(MT6329)

 

(6)根据DDR的类型，如果为DDR2或是DDR3则重新初始化PLL，那就需要重新初始化串口和I2C；如果为DDR1则不需要了。

 

 

 

3.1.2    platform_init()

    这里主要是平台初始化，包括看门狗初始化、根据启动原因来决定是否给RTC和BBPU供电。

 

 

    /* check DDR-reserve mode */

    check_ddr_reserve_status(); //ddr的备用模式，我们没有用

    /* init watch dog, will enable AP watch dog */

    mtk_wdt_init(); //初始化wdt

        mtk_wdt_check_status(); // This function will store the reset reason: Time out/ SW trigger 

    /*init kpd PMIC mode support*/

    set_kpd_pmic_mode();

        mtk_kpd_gpio_set();  //初始化键盘

    正常按power按键开机：BR_POWER_KEY；插入USB开机：BR_USB；定时开机：BR_RTC ； 看门狗启动：BR_WDT或者WDT_BY_PASS_PWK_REBOOT ； rtcl两秒重启：BR_2SEC_REBOOT

    g_boot_reason = reason = platform_boot_status(); //得到启动原因

        if (reason == BR_RTC || reason == BR_POWER_KEY || reason == BR_USB || reason == BR_WDT || reason == BR_WDT_BY_PASS_PWK || reason == BR_2SEC_REBOOT)

            rtc_bbpu_power_on //设置一些RTC相关寄存器

                /* pull PWRBB high */

                bbpu = RTC_BBPU_KEY | RTC_BBPU_AUTO | RTC_BBPU_BBPU | RTC_BBPU_PWREN; 

    enable_PMIC_kpd_clock //使能kpd

    mt_mem_init(); //初始化内存

     /*init dram buffer*/

    init_dram_buffer(); //初始化DDR内存

    ram_console_init(); //控制台内存初始化

    ram_console_reboot_reason_save //保存reboot的原因

    /* init device storeage */

     ret = boot_device_init(); 

        mmc_init_device //初始化MMC

            mmc_init(MMC_HOST_ID, MSDC_MODE_DEFAULT);

            card = mmc_get_card(MMC_HOST_ID);

            .......一些初始化........

            mmc_addr_trans_tbl_init(card, &g_mmc_bdev);

            blkdev_register(&g_mmc_bdev);

    bootarg.dram_rank_num = get_dram_rank_nr();  //dram相关的设置

    get_dram_rank_size(bootarg.dram_rank_size);

    get_orig_dram_rank_info(&bootarg.orig_dram_info);

    setup_mblock_info(&bootarg.mblock_info, &bootarg.orig_dram_info, &bootarg.lca_reserved_mem);

            

 (1)bbpu指Basebandpower-up。

        当检测到按下power按键或是USB/充电线插入，pre-loader调用rtc_bbpu_power_on()函数来锁存RTC的PWBB来保持设备的一直供电，这样就算是松开power按键设备也不会关机。

(2)platform_emergency_download()

    如果同时按下下面3个按键：

    #define  KPD_DL_KEY1 8    /* KEY_POWER */
    #defineKPD_DL_KEY2  9    /* KEY_VOLUMEUP */
    #defineKPD_DL_KEY3  0    /* KEY_VOLUMEDOWN */

#define  KPD_DL_KEY1 8    /* KEY_POWER */
#defineKPD_DL_KEY2  9    /* KEY_VOLUMEUP */
#defineKPD_DL_KEY3  0    /* KEY_VOLUMEDOWN */

 

    这3个除了power按键，其他2个应该是可以自定义的。

    Emergency DownloadMode紧急下载模式，它就是一个刷机模式，这里是同时按下这3个按键后进入紧急下载模式，但是不知道为什么就关机了，串口输出信息如下：

……………
[PreLoader_mt6577_detect_powerkey]Press
power key ispressed
[PLFM] Power keyboot!
platform_init()g_boot_reason=0
Entermt6577_kpd_gpio_set!
[PreLoader_mt6577_detect_powerkey]Press
power key ispressed
download keys arepressed
[PLFM] emergencydownload mode(timeout: 300s).
mtk_arch_reset atpre-loader!
€€€€€€€€

  主要是分区初始化

 

 

3.1.7    part_dump()

    打印分区信息，包括分区名和分区占用的大小。

 

 

 

3.1.8  sec_lib_init()

    安全库的初始化

 

 

 

3.2 bldr_handshake()

    通过USB或是UART和PC机运行的下载工具握手。

 

 

3.3 宇龙的ABOOT

 

    // add begin by wangping@yulong.com 20150710

 #ifdef YL_DOUBLE_ABOOT

    if (NULL == (bootdev = blkdev_get(CFG_BOOT_DEV))) {

        print("%s can't find boot device(%d)\n", MOD, CFG_BOOT_DEV);

        /* FIXME, should change to global error code */

        goto error;

    }

 

    recovery_flag = CFG_UBOOT_MEMADDR; // 閲囩敤DRAM鍦板潃锛屼笉閲囩敤SRAM鍦板潃锛堝爢鏍堬級闃叉鍫嗘爤婧㈠嚭

    part = part_get("yl_params");

    src = part->start_sect * bootdev->blksz;

    blkdev_read(bootdev, src, 512 * 4, (char*)recovery_flag, part->part_id);

    print("MutiBootloader=%x\n ", *((char*)recovery_flag + 0x6c5));

    boot_recovery = *((char*)recovery_flag + 0x6c5);

    // boot_recovery = 1; // for test

#endif

    // add end.

 

3.4.sec_boot_check(); 

 

/* security check */

 

3.5.device_APC_dom_setup

   建立动态控制modem网络

 

 

3.6.trustzone_pre_init();

 安全区早期初始化

 

 

3.7.bldr_load_images(&jump_addr)

    加载Second Bootloader Load，uboot

 

 

3.8  bldr_post_process()

    preloader部分对平台部分的后处理

    platform_post_init

        platform_parse_bootopt //解析boot的选项，bootopt=

        platform_set_boot_args //设置boot的参数

            platform_set_boot_args_by_atag(&(g_dram_buf->boottag)); // set jump addr

            // Switch log port to UART2 while uart meta connected.

            if(g_boot_mode == META_BOOT && g_meta_com_type == META_UART_COM)

                mtk_serial_set_current_uart(UART2);

            

 

3.9.trustzone_post_init();

    安全控件初始化

 

 

3.10. bldr_jump(jump_addr, jump_arg, sizeof(boot_arg_t));

    跳转到uboot起始地址处并执行。此时preloader的工作结束，转入到uboot阶段。

    jump_arg = (u32)&(g_dram_buf->boottag);前面会赋值