AM335x uboot spl分析

AM335x uboot spl分析

芯片到uboot启动流程
    ROM → SPL→ uboot.img
简介
    在335x 中ROM code是第一级的bootlader。mpu上电后将会自动执行这里的代码，完成部分初始化和引导第二级的bootlader，第二级的bootlader引导第三级bootader，在ti官方上对于第二级和第三级的bootlader由uboot提供。
SPL
    To unify all existing implementations for a secondary program loader (SPL) and to allow simply adding of new implementations this generic SPL framework has been created. With this framework almost all source files for a board can be reused. No code duplication or symlinking is necessary anymore.
1> Basic ARM initialization
2> UART console initialization
3> Clocks and DPLL locking (minimal) 
4> SDRAM initialization
5> Mux (minimal) 
6> BootDevice initialization(based on where we are booting from.MMC1/MMC2/Nand/Onenand) 
7> Bootloading real u-boot from the BootDevice and passing control to it. 
 
uboot spl源代码分析 
一、makefile分析
    打开spl文件夹只有一个makefile 可见spl都是复用uboot原先的代码。
    主要涉及的代码文件为u-boot-2011.09-psp04.06.00.03/arch/arm/cpu/armv7
      u-boot-2011.09-psp04.06.00.03/arch/arm/lib
      u-boot-2011.09-psp04.06.00.03/drivers 
LDSCRIPT := $(TOPDIR)/board/$(BOARDDIR)/u-boot-spl.lds
这个为链接脚本
二、u-boot-spl.lds
Sram 0x402F0400 Sdram 0x80000000
.bss
.TEXT （arch/arm/cpu/armv7/start.o） 
.rodata 
.data 
__start 为程序开始
__image_copy_end
_end

三、代码解析
    __start 为程序开始 （arch/arm/cpu/armv7/start.S）
    .globl _start  这是在定义u-boot的启动定义入口点，汇编程序的缺省入口是 start标号，用户也可以在连接脚本文件中用ENTRY标志指明其它入口点。
.global是GNU ARM汇编的一个伪操作，声明一个符号可被其他文档引用，相当于声明了一个全局变量，.globl和.global相同。该部分为处理器的异常处理向量表。地址范围为0x0000 0000 ~ 0x0000 0020,刚好8条指令。
为什么是8条指令呢？这里来算一算。首先，一条arm指令为32bit（位），0x0000 0020换算成十进制为2^5=32B（字节），而32（B） = 4 * 8（B） = 4 * 8 * 8（ bit），所以刚好8条指令（一个字节Byte包含8个位bit）。
    下面是在汇编程序种经常会遇到的异常向量表。Arm处理器一般包括复位、未定义指令、SWI、预取终止、数据终止、IRQ、FIQ等异常，其中U-Boot中关于异常向量的定义如下：
_start:   b       reset    
_start 标号表明 oot程序从这里开始执行。
b是不带返回的跳转（bl是带返回的跳转），意思是无条件直接跳转到reset标号出执行程序。b是最简单的分支，一旦遇到一个 b 指令，ARM 处理器将立即跳转到给定的地址，从那里继续执行。注意存储在分支指令中的实际的值是相对当前的 R15 的值的一个偏移量；而不是一个绝对地址。它的值由汇编器来计算，它是 24 位有符号数，左移两位后有符号扩展为 32 位，表示的有效偏移为 26 位。
       ldr  pc, _undefined_instr tion   //未定义指令
       ldr  pc, _software_interrupt   //软中断SWI
       ldr  pc, _prefetch_abort   //预取终止
       ldr  pc, _data_abort  //数访问终止
       ldr  pc, _not_used 
       ldr  pc, _irq    //中断请求IRQ
       ldr  pc, _fiq    //快速中断FIQ
#ifdef CONFIG_SPL_BUILD //该阶段为spl执行下面代码
_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
_pad: .word 0x12345678 /* now 16*4=64 */
#else
_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
_pad: .word 0x12345678 /* now 16*4=64 */
#endif /* CONFIG_SPL_BUILD */

.word为ARM汇编特有的伪操作符，语法如下：
.word <word1> {,<word2>} …

作用：插入一个32-bit的数据队列。（与armasm中的DCD功能相同）

.balignl 16,0xdeadbeef
.align伪操作用于表示对齐方式：通过添加填充字节使当前位置满足一定的对齐方式。
接下来是对各个段代码的定义
略
Rest： (arch/arm/cpu/armv7/start.S)
bl save_boot_params

save_boot_params: （arch/arm/cpu/armv7/ti81xx/lowlevel_init.S）

#ifdef CONFIG_SPL_BUILD
ldr r4, =ti81xx_boot_device  
//ti81xx_boot_device = BOOT_DEVICE_NAND
//启动方式
ldr r5, [r0, #BOOT_DEVICE_OFFSET]
and r5, r5, #BOOT_DEVICE_MASK
str r5, [r4]
#endif
bx lr
回到reset：(arch/arm/cpu/armv7/start.S) 
//设置cpu的工作模式 设置CPU的状态类型为SVC特权模式
mrs r0, cpsr
bic r0, r0, #0x1f
orr r0, r0, #0xd3
msr cpsr,r0

cpu_init_crit: (arch/arm/cpu/armv7/start.S)
mov r0, #0 @ set up for MCR
mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0 @ invalidate TLBs
mcr p15, 0, r0, c7, c5, 0 @ invalidate icache
mcr p15, 0, r0, c7, c5, 6 @ invalidate BP array
mcr     p15, 0, r0, c7, c10, 4 @ DSB
mcr     p15, 0, r0, c7, c5, 4 @ ISB
//关闭mmu 缓存
mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0
bic r0, r0, #0x00002000 @ clear bits 13 (--V-)
bic r0, r0, #0x00000007 @ clear bits 2:0 (-CAM)
orr r0, r0, #0x00000002 @ set bit 1 (--A-) Align
orr r0, r0, #0x00000800 @ set bit 11 (Z---) BTB
#ifdef CONFIG_SYS_ICACHE_OFF
bic r0, r0, #0x00001000 @ clear bit 12 (I) I-cache
#else
orr r0, r0, #0x00001000 @ set bit 12 (I) I-cache
#endif
mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0
//调用初始化 函数
mov ip, lr @ persevere link reg across call
bl lowlevel_init @ go setup pll,mux,memory

lowlevel_init：（arch/arm/cpu/armv7/ti81xx/lowlevel.S）
/* The link register is saved in ip by start.S */
mov r6, ip
/* check if we are already running from RAM */
ldr r2, _lowlevel_init
_TEXT_BASE:
.word CONFIG_SYS_TEXT_BASE /* Load address (RAM) */
#define CONFIG_SYS_TEXT_BASE 0x80800000
SDRAM的前8MB作为spl的bss段然后前64bytes做为u-boot.img的头

ldr r3, _TEXT_BASE
sub r4, r2, r3
sub r0, pc, r4
//设置堆栈指针
/* require dummy instr or subtract pc by 4 instead i'm doing stack init */
ldr sp, SRAM_STACK
mark1:
ldr r5, _mark1
sub r5, r5, r2 /* bytes between mark1 and lowlevel_init */
sub r0, r0, r5 /* r0 <- _start w.r.t current place of execution */
mov r10, #0x0 /* r10 has in_ddr used by s_init() */
ands r0, r0, #0xC0000000 /* MSB 2 bits <> 0 then we are in ocmc or DDR */
cmp r0, #0x80000000
bne s_init_start
mov r10, #0x01
b s_init_start
s_init_start:（arch/arm/cpu/armv7/ti81xx/lowlevel.S）
mov r0, r10 /* passing in_ddr in r0 */
bl s_init
初始化pll  mux memery 
/* back to arch calling code */
mov pc, r6
call_board_init_f:（arch/arm/cpu/armv7/start.s)
//设置堆栈指针，并调用board_init_f 
ldr sp, =(CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR)
bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */
ldr r0,=0x00000000
bl board_init_f
void board_init_f(ulong dummy)
『u-boot-2011.09-psp04.06.00.03/arch/arm/cpu/armv7/omap-common/spl.c』
调用relocate_code(CONFIG_SPL_STACK, &gdata, CONFIG_SPL_TEXT_BASE);
这里使用了 CONFIG_SPL_STACK
#define CONFIG_SPL_STACK LOW_LEVEL_SRAM_STACK
#define LOW_LEVEL_SRAM_STACK (SRAM0_START + SRAM0_SIZE – 4)
 gdata 为.bss 前一段的空间 描述镜像头
#define CONFIG_SPL_TEXT_BASE 0x402F0400

relocate_code: （arch/arm/cpu/armv7/start.s)
重载定位代码
jump_2_ram: （arch/arm/cpu/armv7/start.s)
跳转到spl的第二阶段

board_init_r:(u-boot-2011.09-psp04.06.00.03/arch/arm/cpu/armv7/omap-common/spl.c)
初始化时钟： timer_init（）
i2c 初始化： i2c_init（）；
获取启动方式  omap_boot_device();
判断启动方式从不同的地方装载镜像
从mmc 中装载镜像 spl_mmc_load_image()；
从nand 中装载镜像   spl_nand_load_image()；
从 uart  中装载镜像   spl_ymodem_load_image()；
判断镜像类型
跳转到镜像中执行镜像 jump_to_image_no_args();

装载镜像 将会从配置的存储介质中读取数据 及uboot镜像
然后跳转到uboot中执行uboot

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