写一个简单的BootLoader(一)——Start.S分析笔记

韦东山嵌入式视频第三期，讲解了如何自己写一个简单的BootLoader。本篇是学习笔记，开发板是JZ2440：

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一 什么是BootLoader？

装过系统的朋友应该知道在电脑的操作系统启动之前，需要先运行一个名为BIOS的程序，之后操作系统才开始启动。这个所谓的BIOS全称为“Basic Input Output System”，是“基本输入输出系统”的意思。它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、开机后自检程序和系统自启动程序。其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。类似于PC的BIOS，在嵌入式设备中也有这样一个程序，这就是BootLoader了（PS:这个应该叫启动加载器吗？差不多是这个意思吧）。这个程序起到了初始化硬件和启动操作系统的作用。

二 Start.S分析笔记

在JZ2440中，一个最简单的BootLoader需要做这些工作——关看门狗、设置时钟、初始化SDRAM、重定位、为内核设置串口、从Flash中将内核读入内存、设置启动参数、跳转到内核。能够完成这些工作，就能够称得上是一个“最小型”的BootLoader。

关看门狗

    ldr r0, =0x53000000    mov r1, #0    str r1, [r0]

首先关看门狗，这个是常识，如果不关掉的话，就需要每隔一段时间喂狗，否则芯片就会复位。JZ2440的看门狗控制寄存器的地址是0x53000000,这个可以在芯片手册上查到，然后将每一位都置零就可以关闭了。

设置时钟

尽早设置时钟可以提高芯片的工作频率，虽然这个对于启动速度来说几乎没有什么影响，U-Boot中也没有将此步骤放在非常靠前的位置，但是强迫症韦老师还是将这一步骤放在前面。在这边也可以顺带将指令缓存ICACHE启动,这可以肉眼可见的幅度提高启动速度。

    ldr r0, =0x4c000014      //CLKDIVN寄存器的地址    mov r1, #0x05;           //FCLK:HCLK:PCLK=1:4:8    str r1, [r0]    /* 如果HDIVN非0，CPU的总线模式应该从“fast bus mode”变为“asynchronous bus mode” */    //HDIVN 是否是 0 ，这个条件主要判断的是 “FCLK:HCLK:PCLK=”。    //当 HDIVN == 0 的时候，FCLK:HCLK:PCLK = 1：1：1 ，这就是    //说，如果不是这个比例，HCLK和PCLK的频率就要降低，这个时候我们总    //线上的频率和CPU的频率就不一样了，所以我们要把总线模式改为异步总    //线模式    mrc p15, 0, r1, c1, c0, 0       /* 读出控制寄存器 */     orr r1, r1, #0xc0000000         /* 设置为“asynchronous bus mode” */    mcr p15, 0, r1, c1, c0, 0       /* 写入控制寄存器 */    //MPLLCON = S3C2440_MPLL_400MHZ    //S3C2440_MPLL_400MHZ =    //((0x5c<<12)|(0x01<<4)|(0x01))    ldr r0, =0x4c000004    ldr r1, =S3C2440_MPLL_400MHZ    str r1, [r0]    // 启动ICACHE    mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0   @ read control reg    orr r0, r0, #(1<<12)    mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0   @ write it back    //启动速度大幅度提升,大概提升两三倍的样子

初始化SDRAM

初试化SDRAM其实很简单，就是把13个寄存器设置好就可以了。

    ldr r0, =MEM_CTL_BASE       //SDRAM控制寄存器的起始地址    adr r1, sdram_config     //（sdram_config）的当前地址    add r3, r0, #(13*4)        //r3=r0+52，之所以为13，是因为有13个控制寄存器    //每个长度为4，所以为13*4    1:    ldr r2, [r1], #4        //将r1的值加载到r2，同时r1加4。取出寄存器将要被设置的值    str r2, [r0], #4        //将r2的值存储到r0,同时r0加4。将要设置的值赋给对应的寄存器    cmp r0, r3              //如果r0小于r3，那么就跳回到标签1处    bne 1b                  //b是back的意思，结束之后，SDRAM的所有寄存器就都设置好了    .    .    .    sdram_config:    .long 0x22011110     //BWSCON    .long 0x00000700     //BANKCON0    .long 0x00000700     //BANKCON1    .long 0x00000700     //BANKCON2    .long 0x00000700     //BANKCON3      .long 0x00000700     //BANKCON4    .long 0x00000700     //BANKCON5    .long 0x00018005     //BANKCON6    .long 0x00018005     //BANKCON7    .long 0x008C04F4     //REFRESH    .long 0x000000B1     //BANKSIZE    .long 0x00000030     //MRSRB6    .long 0x00000030     //MRSRB7

重定位

为了完成比较复杂的工作，不能仅仅使用汇编代码。我们需要使用C语言来编写一些功能，在使用C语言代码之前一定要设置栈。

    ldr sp, =0x34000000     //JZ2440的SDRAM大小为64M,并且起始地址为0x30000000。    //这里指向最高的内存，因为栈是向低地址走的。    //这里0x04000000为64M（每个地址对应一个字节）    //所以设为0x30000000+0x04000000    bl nand_init        //跳转到C语言程序中的NAND FLASH初始化函数    mov r0, #0      //copy_code_to_sdram的第一个参数    ldr r1, =_start            //链接脚本起始地址，这是copy_code_to_sdram的第二个参数    ldr r2, =__bss_start    //bss段的起始地址    //BSS（Block Started by Symbol）    sub r2, r2, r1    //第三个参数，copy_code_to_sdram的len参数    bl copy_code_to_sdram       //开始从flash中复制代码到SDRAM    bl clear_bss     //清除bss段

这就是使用的链接脚本代码

SECTIONS {    . = 0x33f80000;代码段的起始地址    .text : { *(.text) }    . = ALIGN(4);这句是用来取整的    .rodata : {*(.rodata*)}     . = ALIGN(4);    .data : { *(.data) }    . = ALIGN(4);    __bss_start = .;bss段的起始地址    .bss : { *(.bss)  *(COMMON) }    __bss_end = .;}

最后的bss段用于存储未定义的变量的，是不存储在程序中的，所以其实程序大小是__bss_end减去0x33f80000的值这里的0x33f80000就是start.S中的_star

执行main

到这里汇编代码的工作就全部结束了，开始进入C语言程序

    ldr lr, =halt       //返回地址    ldr pc, =mainhalt:    b halt          //死循环，避免开发板随便跑飞