minis3c2440嵌入式开发板之uboot详解

Bootloader/u-boot的启动模式

 对于计算机系统来说，从计算机开机上电的到操作系统的启动需要一个引导过程。嵌入式Linux同样也需要一个引导的过程，及引导程序就叫做Bootloader。Bootloader是在操作系统启动之前执行的一小段程序，通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间映射表，从而建立适当系统软硬件环境，为最终调用操作系统内核做好准备。

 对于嵌入式系统，Bootloader是基于特定平台来实现的，因此几乎不可能为所有的计算机操作系统建立一个通用的Bootloader，不同的处理器架构都有不同的Bootloader，Bootloader不但依赖于CPU的体系结构，而且依赖于嵌入式系统板级的设备的配置。对于两块不同的嵌入式开发板，即使他们使用同一种处理器，要想让运行于一块板子上的Bootloader运行在另一块板子上，一般都需要修改Bootloader源程序。

 反过来大多数的Bootloader都具有很多的共性，某些Bootloader也能够支持多种体系结构的嵌入式系统。例如：u-boot就同时支持Powerpc、ARm、MIPS和X86等等的体系结构，支持的板子有上百种，通常他们都能够自动从存储介质上启动，都能够引导操作系统启动,并且大部分都可以支持串口和网口的操作。

 系统加电或者复位后，cpu通常都会从某个地址开始执行，这是由处理器决定的，对于ARM处理器而言会从0x00000000取第一条指令，嵌入式系统的开发板都要把ROM和FLASH映射到这个地址上，因此必须将Bootloader的程序存储在相应的FLASH位置，这样系统加电后就会首先执行它。

u-boot的启动一般流程：

第一阶段：依赖cpu初始化外围硬件代码，通常用汇编代码实现

1、设置cpu的工作模式；

2、关中断，以防止意外发生；

/*************************************************

* set the cpu to SVC32 mode,设置cpu工作模式为11010011，

*  后五位表示cpu的工作模式设置为”管理”，并且关闭中断

*  110则表示IRQ(普通中断)和FIQ(快速中断)都为禁止

**************************************************/

mrs     r0,cpsr//读取cpsr中的数据到r0中

    bic r0,r0,#0x1f//将寄存器r0的值和0x1f的反码安位与之后将结果存储在r0中相当于清零

    orr r0,r0,#0xd3//将寄存器r0的值和0xd3安位或之后将结果保存在r0寄存器之中，关闭中断

    msr     cpsr,r0//将cpsr中的数值写到r0寄存器中

3、关闭看门狗，避免系统重启；

#ifdefined(CONFIG_S3C2400)||defined(CONFIG_S3C2410)||defined(CONFIG_S3C2440)

    /* turn off the watchdog，关闭开门狗*/

# if defined(CONFIG_S3C2400)

#  define pWTCON           0x15300000

#  define INTMSK       0x14400008  /* Interupt-Controller base addresses */

#  define CLKDIVN    0x14800014  /* clock divisor register */

#else

#  define pWTCON           0x53000000

#  define INTMSK       0x4A000008  /* Interupt-Controller base addresses */

#  define INTSUBMSK     0x4A00001C

#  define CLKDIVN    0x4C000014  /* clock divisor register */

# endif

4、设置back初始化，设置cpu的工作频率；

#if defined(CONFIG_S3C2440)

/*FCLK HCLK PCLK = 1: 4: 8*/

 

   ldr  r0, =CLKDIVN

   mov  r1,#5

   str  r1,[r0]

 

   mrc p15,0,r1,c1,c0,0

   orr r1, r1,#0xc0000000

   mcr p15,0,r1,c1,c0,0

 

   mov r1,#CLK_CTL_BASE

   mov r2,#MDIV_405

   add r2,r2,#PSDIV_405

   str r2,[r1,#0x4]

#else

 

    /* FCLK:HCLK:PCLK = 1:2:4 */

    /* default FCLK is 120 MHz ! */

    ldr r0, =CLKDIVN

    mov    r1, #3

    str r1, [r0]

#endif     /* CONFIG_S3C2400 || CONFIG_S3C2410 *

5、从FLASH拷贝到RAM；

#ifndef CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT

relocate:                   /* relocate U-Boot to RAM      */

    adr r0, _start        /* r0 <- current position of code   *///adr是读取地址的伪指令,表示将_start标示的运行地址给r0

    ldr r1, _TEXT_BASE          /* test if we run from flash or RAM *///表示将_TEXT_BASE指向的地址中的数据拷贝到r1中

    cmp     r0, r1                  /* don't reloc during debug         *///比较是否相同

    beq     stack_setup     //相同跳转出去

 

/*****************不同则执行以下代码***********************/

    ldr r2, _armboot_start       //start起始地址，包含RO代码段+RW 数据段+ZI全局变量

    ldr r3, _bss_start          //全局变量的地址

    

    sub      r2, r3, r2        /* r2 <- size of armboot            *///相减之后得到的是代码段+数据段的总大小

    add     r2, r0 r2,        /* r2 <- source end address         *///r0是要烧录的内容，表示的是烧录的代码段+数据段的结束地址

 

copy_loop:

    ldmia  r0!, {r3-r10}        /* copy from source address [r0]    *///ldmia批量的拷贝，向后拷贝32位到r3-r10(将r0中的数据读出到r3-r10的，r0自动加一)

    stmia   r1!, {r3-r10}        /* copy to target address [r1] *///stmia批量的存储到r1上也就是目标运行的地址上(将r3-r10中的数据保存到r1指向的地址上，r1自动加一)

    cmp    r0, r2              /* until source end addreee [r2]    *///r0烧录的起始地址,r2烧录的结束地址，相等则说明拷贝完成

    ble copy_loop

#endif     /* CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT */

6、设置建立堆栈；

7、执行内存地址上的程序，该工作可以使ldr  pc来完成；

start.s是u-boot启动所执行的第一个文件，它说做的是设置系统堆栈和cpu的工作方式，为进入c程序奠定基础。

第二阶段：用c语言完成，以实现更复杂的命令

1、          调用系统一系列的初始化函数；

2、          初始化Flash设备；

3、          初始化系统内存分配函数；

4、          如果目标系统有NAND设备，则初始化NAND设备；

5、          如果系统拥有显示设备，则初始化该类设备；

6、          初始化相关网络设备，填写IP、MAC地址等；

7、          进去命令循环（即整个boot的工作循环），接收用户从串口输入的相关命令，然后进行相应的工作；