自己写bootloader-电子工程世界

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启动汇编文件：

#define S3C2440_MPLL_200MHZ ((0x5c<<12)|(0x01<<4)|(0x02))

#define S3C2440_MPLL_400MHZ ((0x5c<<12)|(0x01<<4)|(0x01))

#define MEM_CTL_BASE 0x48000000

.text

.global _start

_start:

// 1、关看门狗 //

ldr r0, =0x53000000

mov r1, #0

str r1, [r0]

// 2、设置系统时钟 //

ldr r0, =0x4c000014

//mov r1, #0x03 // FCLK:HCLK:PCLK=1:2:4, HDIVN=1,PDIVN=1

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” //

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 //

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

// 3、初始化SDARM //

ldr r0, =MEM_CTL_BASE

adr r1, sdarm_config

add r3, r0,#(13*4)

ldr r2, [r1],#4

str r2, [r0],#4

cmp r0, r3

bne 1b

// 4. 重定位 : 把bootloader本身的代码从flash复制到它的链接地址去 //

ldr sp, =0x34000000 //让SP指向最高的内存，栈是往下增长的

bl nand_init //即使是nor启动也要初始化nand flash，因为内核是存在nand flash上面的，还 //要去nand flash上面把内核读出来。

mov r0, #0

ldr r1, =_start //链接地址在链接脚本中注明,即程序运行时应该在的地方，0x33f80000

ldr r2, =__bss_start

sub r2, r2, r1

bl copy_code_to_sdram

bl clear_bss

// 5、执行main函数 //

ldr lr, =halt

ldr pc, =main //跳到main函数中运行，不用bl指令是因为该指令会跳到sdarm中执行

halt:

halt

sdarm_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 00x008C04F4 //REFRESH

.long 00x000000B1 //BANKSIZE

.long 00x00000030 //MRSRB6

.long 00x00000030 //MRSRB7

==============================================================

nand flash初始化文件：

// NAND FLASH控制器 //

#define NFCONF (*((volatile unsigned long *)0x4E000000))

#define NFCONT (*((volatile unsigned long *)0x4E000004))

#define NFCMMD (*((volatile unsigned char *)0x4E000008))

#define NFADDR (*((volatile unsigned char *)0x4E00000C))

#define NFDATA (*((volatile unsigned char *)0x4E000010))

#define NFSTAT (*((volatile unsigned char *)0x4E000020))

void nand_init(void)

{

#define TACLS 0

#define TWRPH0 3

#define TWRPH1 0

// 设置时序 //

NFCONF = (TACLS<<12)|(TWRPH0<<8)|(TWRPH1<<4);

// 使能NAND Flash控制器, 初始化ECC, 禁止片选 //

NFCONT = (1<<4)|(1<<1)|(1<<0);

}

void nand_select(void)

{

NFCONT &= ~(1<<1);

}

void del_select(void)

{

NFCONT |= (1<<1);

}

void nand_cmd(unsigned char cmd)

{

volatile int i=0;

NFCMMD = cmd;

for(i=0; i<10; i++);

}

void nand_wait_ready(void)

{

while (!(NFSTAT & 1));

}

unsigned char nand_data(void)

{

return NFDATA;

}

void nand_addr(unsigned int addr)

{

unsigned int col = addr % 2048;

unsigned int page = addr / 2048;

unsigned int i=0;

NFADDR = col & 0xff;

for(i=0; i<10; i++);

NFADDR = (col>>8) & 0xff;

for(i=0; i<10; i++);

NFADDR = page & 0xff;

for(i=0; i<10; i++);

NFADDR = (page>>8) & 0xff;

for(i=0; i<10; i++);

NFADDR = (page>>16) & 0xff;

for(i=0; i<10; i++);

}

//addr--->0,下面的nand_read函数从nand flash的0地址读数据放在buf地方

//buf---->_start 即链接地址在链接脚本中注明,程序运行时应该在的地方，0x33f80000，把程序拷贝过去

//len----->__bss_start-_start

void nand_read(unsigned int addr, unsigned char *buf, unsigned int len)

{

int col = addr 48;

int i = 0;

// 选中片选 //

nand_select();

while(i

{

// 发读命令 //

nand_cmd(0x00);

// 发地址 //

nand_addr(addr);

// 发读命令 //

nand_cmd(0x30);

// 判断状态 //

nand_wait_ready();

// 读数据 //

for(; (col<2048) && (i

{

buf[i] = nand_data();

i++;

addr++;

}

col = 0;

}

// 取消片选 //

del_select();

}

为什么该函数能够判断成功，因为程序运行到此时如果是nand启动，则上电后nand flash的前4K会被复制到片内SARM中运行，往地址0写入数据相当于往片内内存0地址写数据可以成功；但是如果是nor启动，上电后直接在nor的0地址运行，程序依然在nor flash中，nor flash可以像内存一样读，但是无法像内存一样写，故直接向0地址赋值会失败。

int isBootFromNorFlash(void)

{

volatile int *p =(volatile int *)0;

int val=0;

val = *p;

*p = 0x1234ab;

if(*p == 0x1234ab)

{

//写成功，表示是nand flash启动

*p=val;

return 0;

}

else

{

//写失败，说明是nor flash启动

return 1;

}

void copy_code_to_sdram(unsigned char *src, unsigned char *dest, unsigned int len)

{

unsigned int i=0;

if(isBootFromNorFlash())//nor启动

{

while(i

{

dest[i] = src[i];

i++;

}

else //nand启动

{

nand_read(src,dest,len);

}

void clear_bss(void)

{

extern int __bss_start, __bss_end;

int *p = &__bss_start;

for(; p < &__bss_end; p++)

*p = 0;

}

#define PCLK 50000000 // init.c中的clock_init函数设置PCLK为50MHz

#define UART_CLK PCLK // UART0的时钟源设为PCLK

#define UART_BAUD_RATE 115200 // 波特率

#define UART_BRD ((UART_CLK / (UART_BAUD_RATE * 16)) - 1)

* 初始化UART0

* 115200,8N1,无流控

void uart0_init(void)

{

GPHCON |= 0xa0; // GPH2,GPH3用作TXD0,RXD0

GPHUP = 0x0c; // GPH2,GPH3内部上拉

ULCON0 = 0x03; // 8N1(8个数据位，无较验，1个停止位)

UCON0 = 0x05; // 查询方式，UART时钟源为PCLK

UFCON0 = 0x00; // 不使用FIFO

UMCON0 = 0x00; // 不使用流控

UBRDIV0 = UART_BRD; // 波特率为115200

}

* 发送一个字符

void putc(unsigned char c)

{

// 等待，直到发送缓冲区中的数据已经全部发送出去 //

while (!(UTRSTAT0 & TXD0READY));

// 向UTXH0寄存器中写入数据，UART即自动将它发送出去 //

UTXH0 = c;

}

void puts(char *str)

{

int i = 0;

while (str[i])

{

putc(str[i]);

i++;

}

void puthex(unsigned int val)

{

// 0x1234abcd //

int i;

int j;

puts("0x");

for (i = 0; i < 8; i++)

{

j = (val >> ((7-i)*4)) & 0xf;

if ((j >= 0) && (j <= 9))

putc('0' + j);

else

putc('A' + j - 0xa);

}

=================================================================

boot.c

#include "setup.h"

extern void uart0_init(void);

extern void nand_read(unsigned int addr, unsigned char *buf, unsigned int len);

extern void puts(char *str);

extern void puthex(unsigned int val);

static struct tag *params;

void setup_start_tag(void)

{

params = (struct tag *)0x30000100;

params->hdr.tag = ATAG_CORE;

params->hdr.size = tag_size (tag_core);

params->u.core.flags = 0;

params->u.core.pagesize = 0;

params->u.core.rootdev = 0;

params = tag_next (params);

}

void setup_memory_tags(void)

{

params->hdr.tag = ATAG_MEM;

params->hdr.size = tag_size (tag_mem32);

params->u.mem.start = 0x30000000;

params->u.mem.size = 64*1024*1024;

params = tag_next (params);

}

int strlen(char *str)

{

int i = 0;

while (str[i])

{

i++;

}

return i;

}

void strcpy(char *dest, char *src)

{

while ((*dest++ = *src++) != '\0');

}

void setup_commandline_tag(char *cmdline)

{

int len = strlen(cmdline) + 1;

params->hdr.tag = ATAG_CMDLINE;

params->hdr.size = (sizeof (struct tag_header) + len + 3) >> 2;

strcpy (params->u.cmdline.cmdline, cmdline);

params = tag_next (params);

}

void setup_end_tag(void)

{

params->hdr.tag = ATAG_NONE;

params->hdr.size = 0;

}

int main(void)

{

void (*theKernel)(int zero, int arch, unsigned int params);

// 0. 帮内核设置串口: 内核启动的开始部分会从串口打印一些信息,但是内核一开始没有初始化串口 //

uart0_init();

// 1. 从NAND FLASH里把内核读入内存 //

nand_read(0x60000+64,(unsigned char *)0x30008000,0x200000);

//在u-boot中用mtd命令可以看到u-boot的分区，uImage文件放在NAND FLASH的0x60000地址，但是 //uImage文件包括文件头+内核，文件头长64，故实际内核放在0x60000+64的地方，所以要从 //0x60000+64的地方读取内核到0x30008000，在SDRAM中内核存在哪里可以看内核的启动信息,一般 //0x30008000。

// 2. 设置参数 //

setup_start_tag();

setup_memory_tags();

setup_commandline_tag("noinitrd root=/dev/mtdblock3 init=/linuxrc console=ttySAC0");

setup_end_tag();

// 3. 跳转执行 //

puts("Boot kernel\n\r");

theKernel = (void (*)(int, int, unsigned int))0x30008000;

theKernel(0, 362, 0x30000100); //第一个参数是0；第二个参数是机器ID，在内核里面用号码表示单板属于 //哪一类，内核里面会保存若干单板的ID；第三个参数表示参数的位置 //0x30000100，把参数的位置作为参数传给内核setup_start_tag函 //数中已经写死。

注意：第二个参数机器ID可以在u-boot函数：boot_jump_linux中unsigned long machid = gd->bd->bi_arch_number;中搜索“bi_arch_number”找到：board/samsung/smdk2440/smdk2410.c 中定义：

gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_SMDK2410;根据MACH_TYPE_SMDK2410的定义找到：

#define MACH_TYPE_S3C2440 362

* mov r0, #0

* ldr r1, =362

* ldr r2, =0x30000100

* mov pc, #0x30008000

// 如果一切正常, 不会执行到这里 //

return -1;

}

===============================================================

链接文件：

SECTIONS {

. = 0x33f80000;

.text : { *(.text) }

. = ALIGN(4);

.rodata : {*(.rodata*)}

. = ALIGN(4);

.data : { *(.data) }

. = ALIGN(4);

__bss_start = .;

.bss : { *(.bss) *(COMMON) }

__bss_end = .;

}

===============================================================

注：

最简单的bootloader的编写步骤：

1. 初始化硬件：关看门狗、设置时钟、设置SDRAM、初始化NAND FLASH

2. 如果bootloader比较大，要把它重定位到SDRAM

3. 把内核从NAND FLASH读到SDRAM

4. 设置"要传给内核的参数"

5. 跳转执行内核

改进：

1. 提高CPU频率, 200MHZ ==> 400MHZ

2. 启动ICACHE

存储地址解析：

u-boot文件存在nand flash/nor flash的0地址处,但正式在SDRAM中运行时的链接地址在链接脚本中已经注明，程序运行时应该在的地方：0x33f80000，因此从地址0x33f80000~0x34000000共512K用于存放u-boot。

在外部flash中，u-boot(bootloader)、params、kernel、root等存储地址可以在u-boot启动后用mtd命令可以看到u-boot的分区，uImage文件放在NAND FLASH的0x60000地址，但是uImage文件包括文件头+内核，文件头长64，故实际内核放在0x60000+64的地方，所以要从0x60000+64的地方读取内核到0x30008000，在SDRAM中内核存在哪里可以看内核的启动信息,一般是0x30008000。

栈是往下增长的，即从高地址向低地址增长。

注意：nor flash启动的u-boot既可以烧写nor flash本身也可以烧写nand flash，但是如果是nand flash启动的话就没办法操作nor flash,因为nand flash启动的时候0地址对应片内内存，无法访问nor flash。

关键字：bootloader 汇编文件引用地址：自己写bootloader

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