u-boot启动过程分解 1

来源：互联网发布：小米5如何备份数据编辑：程序博客网时间：2024/06/05 13:08

这篇文章是tiny6410到手以后分析的第一个程序后写下的记录，由于各种原因整理一半以后就被搁置了，有些未解决问题，

U-Boot启动代码分析第一部分（汇编语言）：

主要完成cpu初始化所涉及到寄存器设置，并将第二部分C语言代码复制到RAM中；

此部分内容起始于/cpu/s3c64xx/S3c6410/start.S；

涉及文件：

/cpu/s3c64xx/S3c6410/start.S

/board/Samsung/Mini6410/lowlevel_init.S

Note:此文件夹为FriendlyARM针对Mini6410修改代码，移植于Smdk6410

/include/s3c6410.h

定义中断向量表

/cpu/start.S

_start: b reset

ldr pc, _undefined_instruction

ldr pc, _software_interrupt

ldr pc, _prefetch_abort

ldr pc, _data_abort

ldr pc, _not_used

ldr pc, _irq

ldr pc, _fiq

_undefined_instruction:

.word undefined_instruction

_software_interrupt:

.word software_interrupt

_prefetch_abort:

.word prefetch_abort

_data_abort:

.word data_abort

_not_used:

.word not_used

_irq:

.word irq

_fiq:

.word fiq

* exception handlers

.align 5

undefined_instruction:

get_bad_stack

bad_save_user_regs

bl do_undefined_instruction

.align 5

software_interrupt:

get_bad_stack_swi

bad_save_user_regs

bl do_software_interrupt

在跳转中断服务程序前，首先要有两个宏操作，一个是对stack的操作，一个是对用户reg保存；

.align 5

prefetch_abort:

get_bad_stack

bad_save_user_regs

bl do_prefetch_abort

.align 5

data_abort:

get_bad_stack

bad_save_user_regs

bl do_data_abort

.align 5

not_used:

get_bad_stack

bad_save_user_regs

bl do_not_used

#ifdef CONFIG_USE_IRQ

.align 5

irq:

get_irq_stack

irq_save_user_regs

bl do_irq

irq_restore_user_regs

.align 5

fiq:

get_fiq_stack

/* someone ought to write a more effiction fiq_save_user_regs */

irq_save_user_regs

bl do_fiq

irq_restore_user_regs

#else

.align 5

irq:

get_bad_stack

bad_save_user_regs

bl do_irq

.align 5

fiq:

get_bad_stack

bad_save_user_regs

bl do_fiq

#else

.align 5

irq:

get_bad_stack

bad_save_user_regs

bl do_irq

.align 5

fiq:

get_bad_stack

bad_save_user_regs

bl do_fiq

对应的中断子程序将在 /cpu/$(ARCH)/interrupts.c中执行

存储器映射定义：

_TEXT_PHY_BASE:

.word CFG_PHY_UBOOT_BASE

.globl _armboot_start

_armboot_start:

.word _start

* These are defined in the board-specific linker script.

.globl _bss_start

_bss_start:

.word __bss_start

.globl _bss_end

_bss_end:

.word _end

#ifdef CONFIG_USE_IRQ

/* IRQ stack memory (calculated at run-time) */

.globl IRQ_STACK_START

IRQ_STACK_START:

.word 0x0badc0de

/* IRQ stack memory (calculated at run-time) */

.globl FIQ_STACK_START

FIQ_STACK_START:

.word 0x0badc0de

#endif

上电后执行动作：

1. 上电后执行reset：设置CPU为SVC模式：

reset:

* set the cpu to SVC32 mode

mrs r0,cpsr

bic r0,r0,#0x1f

orr r0,r0,#0xd3

msr cpsr,r0

2. CPU初始化循环：

2.1 无效caches，关闭caches和MMU：

cpu_init_crit:

* flush v4 I/D caches

mov r0, #0

mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0 /* flush v3/v4 cache */

mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0 /* flush v4 TLB */

* disable MMU stuff and caches

mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0

bic r0, r0, #0x00002300 @ clear bits 13, 9:8 (--V- --RS)

bic r0, r0, #0x00000087 @ clear bits 7, 2:0 (B--- -CAM)

orr r0, r0, #0x00000002 @ set bit 2 (A) Align

orr r0, r0, #0x00001000 @ set bit 12 (I) I-Cache

mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0

/* Peri port setup bank0 and bank1 set to 1 as 16bits mode*/

ldr r0, =0x70000000 /*70000000-SROM bus width and wait control*/

orr r0, r0, #0x13 /*bank0 and bank1 setting 16-bit*/

mcr p15,0,r0,c15,c2,4

@ 256M(0x70000000-0x7fffffff)

注：此处无效掉I/D caches，关闭caches和MMU，同时设置用于bank0和bank1的数据总线宽度控制器为16-bit模式；

S3c64xx与s3c24xx此处初始化有些诧异：在S3c64xx中强制进行了cpu_init_crit，

而s3c24xx中首先判断，若未定义CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT，则进入cpu_init_crit

2.2 配置ONENAND控制器：

#ifdef CONFIG_BOOT_ONENAND

ldr r0, =0x70000000 @ onenand controller setup

orr r0, r0, #0x100000

ldr r1, =0x4000

orr r1, r1, #0xe0

str r1, [r0]

#if defined(CONFIG_S3C6410) || defined(CONFIG_S3C6430)

orr r0, r0, #300 @ disable watchdog

mov r1, #1

str r1, [r0]

mov r1, #0x23000000 @ start buffer register

orr r1, r1, #0x30000

orr r1, r1, #0xc800

#else

mov r1, =0x20000000 @ start buffer register

orr r1, r1, #0xc30000

orr r1, r1, #0xc800

#endif

sub r0, r1, #0x0400 @ start address1 register

ldr r2, [r1, #0x84] @ ecc bypass

orr r2, r2, #0x100

str r2, [r1, #0x84]

mov r3, #0x0 @ DFS, FBA

str r3, [r0, #0x00]

str r3, [r0, #0x04] @ select dataram for DDP as 0

mov r4, #0x104 @ interrupt register

mov r5, #0x0002 @ FPA, FSA

mov r6, #0x0800 @ BSA

onenand_bl1_load:

str r5, [r0, #0x1c] @ save FPA, FSA

orr r6, r6, #0x02 @ BSC

str r6, [r1, #0x00] @ save BSA, BSC

str r3, [r1, r4] @ clear interrupt

str r3, [r1, #0x80] @ write load command

mov r7, #0x100 @ need small delay

onenand_wait_loop1:

subs r7, r7, #0x1

bne onenand_wait_loop1

add r5, r5, #0x2 @ next FPA, FSA

sub r6, r6, #0x2

add r6, r6, #0x200 @ next BSA

cmp r5, #0x8

bne onenand_bl1_load

#endif

若启动定义了CONFIG_BOOT_ONENAND，对ONENAND flash初始化，此类型ROM暂时不涉及，内容跳过。

2.3 调用lowlevel_init对底层的初始化：

lowlevel_init:

mov r12, lr /*保存程序返回地址，待调用执行完成后返回原地址*/

/* LED on only #8 */

ldr r0, =ELFIN_GPIO_BASE

ldr r1, =0x55540000

str r1, [r0, #GPNCON_OFFSET]

ldr r1, =0x55555555

str r1, [r0, #GPNPUD_OFFSET]

ldr r1, =0xf000

str r1, [r0, #GPNDAT_OFFSET]

ldr r0, =ELFIN_GPIO_BASE

ldr r1, =0x1

str r1, [r0, #GPECON_OFFSET]

ldr r1, =0x0

str r1, [r0, #GPEDAT_OFFSET]

ldr r0, =ELFIN_GPIO_BASE

ldr r1, =0x2A5AAAAA

str r1, [r0, #GPPCON_OFFSET]

ldr r1, =0x0

str r1, [r0, #GPPDAT_OFFSET]

ldr r1, =0x55555555

str r1, [r0, #MEM1DRVCON_OFFSET]

/*以上为配置GPNIO、GPEIO、GPPIO端口输出*/

/* Disable Watchdog关闭看门狗 */

ldr r0, =0x7e000000 @0x7e004000

orr r0, r0, #0x4000

mov r1, #0

str r1, [r0]

@ External interrupt pending clear清除外部中断标志

ldr r0, =(ELFIN_GPIO_BASE+EINTPEND_OFFSET) /*EINTPEND*/

ldr r1, [r0]

str r1, [r0]

ldr r0, =ELFIN_VIC0_BASE_ADDR @0x71200000

ldr r1, =ELFIN_VIC1_BASE_ADDR @0x71300000

@ Disable all interrupts (VIC0 and VIC1)关闭中断

mvn r3, #0x0

str r3, [r0, #oINTMSK]

str r3, [r1, #oINTMSK]

@ Set all interrupts as IRQ设置所有中断类型为IRQ

mov r3, #0x0

str r3, [r0, #oINTMOD]

str r3, [r1, #oINTMOD]

@ Pending Interrupt Clear清除中断标志

mov r3, #0x0

str r3, [r0, #oVECTADDR]

str r3, [r1, #oVECTADDR]

* 以下为系统时钟初始化、串口初始化、NAND flash初始化调用，均为

* 对寄存器相应位设置，参考用户手册

* init system clock ：关闭看门狗、屏蔽中断、设置FCLK:HCLK:PCLK时*钟比例

bl system_clock_init

/* for UART */

bl uart_asm_init

#if defined(CONFIG_NAND)

/* simple init for NAND */

bl nand_asm_init

#endif

* 猜测：此部分已屏蔽判断初始化地址，转为跳转至电源唤醒模式处

#if 0

ldr r0, =0xff000fff

bic r1, pc, r0 /* r0 <- current base addr of code */

ldr r2, _TEXT_BASE /* r1 <- original base addr in ram */

bic r2, r2, r0 /* r0 <- current base addr of code */

cmp r1, r2 /* compare r0, r1 */

beq 1f /* r0 == r1 then skip sdram init */

#endif

bl mem_ctrl_asm_init

#if 1

ldr r0, =(ELFIN_CLOCK_POWER_BASE+RST_STAT_OFFSET)

ldr r1, [r0]

bic r1, r1, #0xfffffff7

cmp r1, #0x8

beq wakeup_reset

#endif

* UART channel 0 transmit buffer register setting 0x4b4b4b4b

ldr r0, =ELFIN_UART_BASE

ldr r1, =0x4b4b4b4b

str r1, [r0, #UTXH_OFFSET]

mov lr, r12

mov pc, lr

此刻lowlevle_inti执行完成，返回start.S中line240

2.4 判断启动地址并复制程序至RAM：

ldr r0, =0xff000fff

bic r1, pc, r0 /* r0 <- current base addr of code */

ldr r2, _TEXT_BASE /* r1 <- original base addr in ram */

bic r2, r2, r0 /* r0 <- current base addr of code */

cmp r1, r2 /* compare r0, r1 */

beq after_copy /* r0 == r1 then skip flash copy */

此处判断程序运行地址是否在RAM中，如果没有，复制启动程序否则调用after_copy；

2.5 不同ROM设备的程序复制工作

Line252-line364针对NOR FLASH/NAND FLASH/MOVINAND FLASH/ONE NAND FLASH设备启动的代码复制进行区分设置，此部分代码量较大，不再附上；

2.6 copy code 后进行的工作（line365-line393）：

1. GPP输出0xc00（why？？）

2. enable domain access（why？？）

3. 设置TTB寄存器

4. 使能MMU

2.7 清除RAM空间（line397-line423）：

1. 通过_TEXT_BASE地址推算出映像的起始地址；

2. 设置_bss_start、_bss_end地址；

3. 清除bss空间；

2.8 程序跳转到_start_armboot处。

U-Boot启动第二部分（C语言）：

继续汇编程序后的_start_armboot衔接部分，此部分已复制到RAM中，转为C语言启动过程继续；

此部分内容起始于：/Lib_arm/Board.c

涉及文件：

/Lib_arm/Board.c

C语言的入口函数：/board/Lib_arm/board.c void start_armboot(void);

1. 定义所需变量并为全局变量指针gd初始化：

init_fnc_t **init_fnc_ptr;

char *s;

#ifndef CFG_NO_FLASH

ulong size;

#endif

#if defined(CONFIG_VFD) || defined(CONFIG_LCD)

unsigned long addr;

#endif

#if defined(CONFIG_BOOT_MOVINAND)

uint *magic = (uint *) (PHYS_SDRAM_1);

#endif

/* Pointer is writable since we allocated a register for it */

#ifdef CONFIG_MEMORY_UPPER_CODE /* by scsuh */

ulong gd_base;

gd_base = CFG_UBOOT_BASE + CFG_UBOOT_SIZE - CFG_MALLOC_LEN - CFG_STACK_SIZE - sizeof(gd_t);

#ifdef CONFIG_USE_IRQ

gd_base -= (CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ);

#endif

gd = (gd_t*)gd_base;

#else

gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));

#endif

/* compiler optimization barrier needed for GCC >= 3.4 */

__asm__ __volatile__("": : :"memory");

memset ((void*)gd, 0, sizeof (gd_t));

gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t));

memset (gd->bd, 0, sizeof (bd_t));

monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start;

此处定义init_fnc_ptr，s指针；

如果未定义CFG_NO_FLASH定义size；

如果定义CONFIG_VFD或CONFIG_LCD则定义addr；

如果定义CONFIG_BOOT_MOVI_NAND则定义magic并初始化为PHYS_SDRAM_1；

如果定义CONFIG_MEMORY_UPPER_ CODE则定义gd_base并初始化为SDRAM起始地址；如果定义CONFIG_USE_IRQ重新计算，减去IRQ和FIQ长度，并将gd_base计算值作为地址对gd初始化；

对gd指针初始化设置内存空间；

对gd->bd指针初始化地址，并设置内存空间；