S3C2440移植uboot之启动过程概述

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1.分析start.S

2._start会跳转到start_code处

3.然后进入第一个C数:board_init_f()

4.接下来进入重定位

5.清除bss段

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下图为编译uboot后显示的最后一条链接命令。

1.分析start.S

打开uboot.lds,发现链接地址为0，所以新的uboot只能在nor flash运行。运行开始文件为start.o。

下面我们分析arch/arm/cpu/arm920t/start.S

从start_code开始运行

.globl _start                                //声明_start全局符号,这个符号会被lds链接脚本用到_start:    b     start_code                            //跳转到start_code符号处,0x00   ldr   pc, _undefined_instruction                    //0x04   ldr   pc, _software_interrupt                       //0x08   ldr   pc, _prefetch_abort                           //0x0c   ldr   pc, _data_abort                               //0x10   ldr   pc, _not_used                                 //0x14   ldr   pc, _irq                                      //0x18   ldr   pc, _fiq                                      //0x20_undefined_instruction:  .word undefined_instruction           //定义_undefined_instruction指向undefined_instruction(32位地址)_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   .balignl 16,0xdeadbeef        //balignl使用，参考http://www.cnblogs.com/lifexy/p/7171507.html

2._start会跳转到start_code处

start_code:/*设置CPSR寄存器,让CPU进入管理模式*/   mrs  r0, cpsr                 //读出cpsr的值   bic   r0, r0, #0x1f           //清位   orr   r0, r0, #0xd3          //位或   msr  cpsr, r0                 //写入cpsr#if   defined(CONFIG_AT91RM9200DK) || defined(CONFIG_AT91RM9200EK)   /*

        * relocate exception table

        */   ldr   r0, =_start            

       ldr   r1, =0x0                //r1等于异常向量基地址   mov r2, #16copyex:   subs       r2, r2, #1           //减16次,s表示每次减都要更新条件标志位   ldr   r3, [r0], #4       

       str   r3, [r1], #4      //将_start标号后的16个符号存到异常向量基地址0x0~0x3c处   bne  copyex             //直到r2减为0#endif#ifdef CONFIG_S3C24X0   /* 关看门狗*/#  define pWTCON       0x53000000#  define INTMSK 0x4A000008    /* Interrupt-Controller base addresses */#  define INTSUBMSK  0x4A00001C#  define CLKDIVN       0x4C000014    /* clock divisor register */   ldr   r0, =pWTCON       

       mov r1, #0x0        

       str   r1, [r0]           //关看门狗,使WTCON寄存器=0   /*关中断*/   mov r1, #0xffffffff   ldr   r0, =INTMSK

       str   r1, [r0]                  //关闭所有中断# if defined(CONFIG_S3C2410)   ldr   r1, =0x3ff   ldr   r0, =INTSUBMSK

       str   r1, [r0]                  //关闭次级所有中断# endif/* 设置时钟频率, FCLK:HCLK:PCLK = 1:2:4 ,而FCLK默认为120Mhz*/   ldr   r0, =CLKDIVN

       mov r1, #3   str   r1, [r0]

 #ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT   bl    cpu_init_crit                         //关闭mmu,并初始化各个bank#endifcall_board_init_f:   ldr   sp, =(CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR) //CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR=0x30000f80   bic   sp, sp, #7         //sp=0x30000f80   ldr   r0,=0x00000000   bl    board_init_f

上面的CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR =0x30000f80,是通过arm-linux-objdump -D u-boot>u-boot.dis生成反汇编,然后从u-boot.dis得到的。

3.然后进入第一个C数:board_init_f()

该函数主要工作是：

清空gd指向的结构体、通过init_sequence函数数组,来初  始化各个函数以及逐步填充gd结构体，最后划分内存区域,  将数据保存在gd里,然后调用relocate_code()对uboot重定位。

(gd是用来传递给内核的参数)

1)具体代码如下所示:

void board_init_f(ulong bootflag) // bootflag=0x00000000{   bd_t *bd;   init_fnc_t **init_fnc_ptr;         //函数指针   gd_t *id;   ulong addr, addr_sp;#ifdef CONFIG_PRAM   ulong reg;#endif   bootstage_mark_name(BOOTSTAGE_ID_START_UBOOT_F, "board_init_f");   /* Pointer is writable since we allocated a register for it */   gd = (gd_t *) ((CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR) & ~0x07);

其中gd是一个全局变量,用来传递给内核的参数用的,如下图所示,在arch/arn/include/asm/global_data.h中定义,*gd指向r8寄存器,所以r8专门提供给gd使用

而CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR,在之前得到=0x30000f80,所以gd=0x30000f80

2)继续来看board_init_f():

__asm__ __volatile__("": : :"memory");           //memory:让cpu重新读取内存的数据  memset((void *)gd, 0, sizeof(gd_t));        //将0x30000f80地址上的gd_t结构体清0  gd->mon_len = _bss_end_ofs;  

         // _bss_end_ofs =__bss_end__ - _start,在反汇编找到等于0xae4e0,所以mon_len等于uboot的数据长度  gd->fdt_blob = (void *)getenv_ulong("fdtcontroladdr", 16, (uintptr_t)gd->fdt_blob);   for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr)//调用init_sequence[]数组里的各个函数  {  if ((*init_fnc_ptr)() != 0)     //执行函数,若函数执行出错,则进入hang() {    　　　　　　　　　　 hang ();   //打印错误信息,然后一直while }   }

  上面的init_sequence[]数组里存了各个函数,比如有:

  board_early_init_f():设置系统时钟,设置各个GPIO引脚

  timer_init():初始化定时器

  env_init():设置gd的成员变量

  init_baudrate():设置波特率

  dram_init():设置gd->ram_size= 0x04000000(64MB）

3)继续来看board_init_f():

addr = CONFIG_SYS_SDRAM_BASE + gd->ram_size;  // addr=0x34000000 // CONFIG_SYS_SDRAM_BASE:  SDRAM基地址,为0X30000000// gd->ram_size:          等于0x04000000 #if !(defined(CONFIG_SYS_ICACHE_OFF) && defined(CONFIG_SYS_DCACHE_OFF))   /* reserve TLB table */   addr -= (4096 * 4);        //addr=33FFC000   addr &= ~(0x10000 - 1);  // addr=33FF0000,      gd->tlb_addr = addr;   //将64kB分配给TLB,所以TLB地址为33FF0000~33FFFFFF#endif   /* round down to next 4 kB limit */   addr &= ~(4096 - 1);                    //4kb对齐, addr=33FF0000   debug("Top of RAM usable for U-Boot at: %08lxn", addr);   /*

        * reserve memory for U-Boot code, data & bss

        * round down to next 4 kB limit

        */   addr -= gd->mon_len; // 在前面分析过gd->mon_len=0xae4e0,   //所以addr=33FF0000 -0xae4e0=33F41B20,   addr &= ~(4096 - 1);  //4095=0xfff,4kb对齐, addr=33F41000 //所以分配给uboot各个段的重定位地址为33F41000~33FFFFFF   debug("Reserving %ldk for U-Boot at: %08lxn", gd->mon_len >> 10, addr);#ifndef CONFIG_SPL_BUILD   addr_sp = addr - TOTAL_MALLOC_LEN; //分配一段malloc空间给addr_sp   //TOTAL_MALLOC_LEN=1024*1024*4,所以malloc空间为33BF1000~33F40FFF   addr_sp -= sizeof (bd_t);            //分配一段bd_t结构体大的空间　　　　bd = (bd_t *) addr_sp;               //bd指向刚刚分配出来的bd_t结构体　　　　gd->bd = bd;                         // 0x30000f80处的gd变量的成员bd等于bd_t基地址　　　　addr_sp -= sizeof (gd_t);              //分配一个gd_t结构体大的空间　　　　id = (gd_t *) addr_sp;                 //id指向刚刚分配的gd_t结构体　　　　gd->irq_sp = addr_sp;                 //0x30000f80处的gd变量的成员irq_sp等于gd_t基地址　　　　addr_sp -= 12;　　　　addr_sp &= ~0x07;　　　　... ...　　　　relocate_code(addr_sp, id, addr);  //进入relocate_code()函数,重定位代码,以及各个符号　　　　// addr_sp: 栈顶,该栈顶向上的位置用来存放gd->irq_sp、id 、gd->bd、malloc、uboot、TLB(64kb),　　　　//id:       存放 gd_t结构体的首地址　　　　// addr:    等于存放uboot重定位地址33F41000}

执行完board_init_f()后,最终内存会划分如下图所示:

其实此时uboot还在flash中运行,然后会进入start.S的relocate_code()里进行uboot重定位

4.接下来进入重定位

1)start.S的relocate_code()代码如下所示

relocate_code:   mov r4, r0      /* save addr_sp */              // addr_sp栈顶值   mov r5, r1      /* save addr of gd */           // id值   mov r6, r2      /* save addr of destination */  // addr值:uboot重定位地址   /* Set up the stack        */stack_setup:   mov sp, r4                //设置栈addr_sp   adr  r0, _start           //在顶层目录下system.map符号文件中找到_start =0,所以r0=0   cmp r0, r6                //判断_start(uboot重定位之前的地址)和addr(重定位地址)是否一样   beq clear_bss             /* skip relocation */