S3C2410-2440启动代码内数据复制过程的分析-电子工程世界

S3C2410 启动后先进行一些必要的设置，如关 WatchDog，设置 PLL 与时钟，配置 SDRAM，初始化堆栈等，网上有很多分析启动代码的文章，本文不打算再进行说明。

本文分从 NOR Flash 与 NAND Flash 启动两种情况分别进行分析。首先要知道 NOR Flash 是 XIP 的，如果从 NOR 启动，代码首先在 NOR Flash 内执行，考虑到运行速度，我们要把代码要复制到 SDRAM 内去执行。当系统被设置成从 NAND FALSH 启动（使用 OM［1：0]引脚的电平来控制）时，由于其自身的特点，NAND Flash 不具备运行程序的功能，程序不能在 NAND Flash 内执行，CPU 会自动把 NAND 内头4K 代码加载到 CPU的内部 SRAM(StepingStone 垫脚石)中，然后把 StepingStone 映射到 CPU 地址空间的 0 地址处(BANK0)，因此 CPU 会从 StepingStone 的 0 地址处取指令并执行。因为程序一般都会大于4K，我们必须把代码复制到SDRAM 中去执行。综上所述，不管是从 NOR 的启动还是从 NAND 启动，都要把代码复制到 SDRAM 中去执行，这个复制过程要在头 4K 代码中完成。此后这 4KB 的 SRAM 还可以用作其它用途。

另外必须注意到的是 NOR 的启动与 NAND 启动的程序入口点 ResetEntry 都为 0，CPU 在加电后会去 0x0处取指执行，如下图所示。

一、我们先看从 NOR Flash 启动的情况：
下面这段代码进行复制前的判断，因为从 NAND Flash 与从NOR Flash 启动的复制过程是大不相同的。

;/**************************************************************************************
;BWSCON 的[2:1]反映了外部引脚 OM[1:0]:若 OM[1:0] != 00, 从 N OR FLash 启动或直接在内存运行；
;若 OM[1:0]==00，则为从 Nand Flash 启动
;**************************************************************************************/
ldr r0, =BWSCON
ldr r0, [r0]
ands r0, r0, #6
bne copy_proc_beg ; 若从 NOR 启动，跳转到标号 copy_proc_beg
adr r0, ResetEntry ; 从 NOR 或 NAND 启动，ResetEntry 都为 0, 但上面已经排除了 NOR 启动
cmp r0, #0 ;所以入口是 0 地址表示是从 NAND 的 StepingStone 启动
bne copy_proc_beg ;若从 NOR 启动，跳转到标号 copy_proc_beg。否则往下执行

若判断是从 NOR Flash 启动，程序直接跳转到标号 copy_proc_beg 处执行：

copy_proc_beg
adr r0, ResetEntry ; r0= ResetEntry=0
ldr r2, BaseOfROM ; r2= |Image

RORO

Base| = 0x30000000
cmp r0, r2 ;//如果从 norflash 启动，那么 ResetEntry=0 BaseOfROM=0x3000000，显然不相同
ldreq r0, TopOfROM
beq InitRam ;同时跳到 InitRam

因为现在程序仍然在 NOR Flash 中执行，代码的执行基址还是 0，所以“adr r0, ResetEntry”取得的

ResetEntry 相对地址是 0。则 r0≠r2，先执行下面的代码从 NOR 复制 RO 数据段到 SDRAM，不直接

跳转到InitRam 进行 RW 段复制。

ldr r3, TopOfROM
0 ;循环复制 Code 数据
ldmia r0!, {r4-r7} ; r0 的初始值 ResetEntry=0
stmia r2!, {r4-r7} ; r2 的初始值 RO Base(0x30000000)
;上面的 2 行代码将从 0 开始的地址内的数据保存到 SDRAM 内以 RO Base 开始的地址内
cmp r2, r3 ;复制的终止条件：复制了(RO Limit - RO Base) 大小,即整个 RO 数据段
bcc %B0 ;若 r2 sub r2, r2, r3 ;r0+16,r2+16 every time,if r2>r3
sub r0, r0, r2 ;将可能多加的部分减回来，让 r0 对准 ROM 内 RO 段的结束点，也是 RW 数据段的开始点

复制过程及结果如下图：

代码段复制完紧接着就是复制 RW 段：

InitRam ;从 NOR Flash 复制 RW 段到 SDRM 中预设的 RW BASE 位置
ldr r2, BaseOfBSS ;r2= |Image

RWRW

Base|=|Image

RORO

Limit|
ldr r3, BaseOfZero ;r3= |Image

ZIZI

Base|
0 ; 复制 RW 数据到 BaseOfBSS
cmp r2, r3 ;比较 r2,r3;看 RW 数据段有没有复制完
ldrcc r1, [r0], #4 ; R2r1,然后 r0=r0+4, r0 是 RW 数据段在 ROM 内的起始地址
strcc r1, [r2], #4 ;r2 为 |Image

RWRW

Base|地址,由编译器指定
bcc %B0 ;若 r2
从 NOR Flash 的 RO 段结束点开始复制 RW 数据到 SDRAM 的RW Base 处，数据长度为 R W Limit - RW Base

还是有必要交代一下 ADS 中预定义的几个变量以及它们的作用。|Image

RORO

Base|表示连接完成后程

序映像 RO 段的起始地址；|Image

RORO

Limit|表示连接完成后程序映像 RO 段的结束地址；

|Image

RWRW

Base|表示连接完成后程序映像 RW 段的起始地址；|Image

ZIZI

Base|表示连接完成后程

序映像 ZI 段的起始地址,注意由于 RW 段与 ZI 段在运行时是紧密挨着的哦，所以这个值也就代表了 RW 段的

结束地址；|Image

ZIZI

Limit|表示连接完成后程序映像 ZI 段的结束地址。为了书写和阅读的方便，我们分

别把上面几个值赋给变量 BaseOfROM，TopOfROM，BaseOfBSS，BaseOfZero，EndOfBSS 这样看起来

就很简结了:

BaseOfROM DCD |Image

RORO

Base | ;BaseOfROM 地址内保存| Image

RORO

Bas e|的值
TopOfROM DCD |Image

RORO

Limit| ;
BaseOfBSS DCD |Image

RWRW

Base|
BaseOfZero DCD |Image

ZIZI

Base| ;ZI Base = RW Limit
EndOfBSS DCD |Image

ZIZI

Limit|
这样“ldr r2, BaseOfBSS”实际是加载了|Image

RWRW

Base|到 r2。
实际上也可以直接用 ldr r2,= |Image

RWRW

Base| 。

复制完 RW 数据段，需要将 ZI 段清 0。ZI 段在 SDRAM 内是紧跟着 RW 段的，所以其起始地址

|Image

ZIZI

Base|,同时也是 RW 段的结束地址。

下面的代码很简单明了：
mov r0, #0 ;用0初始化ZI区
ldr r3, EndOfBSS ;r3 = | Image

ZIZI

Limit| ; ZI 段的结束地址
1
cmp r2, r3 ;r2是RW limit,也就是 ZI段的起始地址
strcc r0, [r2], #4 ;ZI 数据段清 0
bcc %B1

此后，程序就可以跳转到 Main 主函数处执行了。
[ :LNOT:THUMBCODE
ldr pc, G otoMain ;//跳转到 Main()主函数; 它把$main_entry 的绝对地址赋给 PC，由于程序已经复制到 SDRAM 中，而且$main_entry 的绝对地址是在 SDRAM 范围内，所以从这句代码以后，程序就开始从 ROM跳到 SDRAM 内执行了。

b . ;就是仍跳回这一指令...不做任何事情的死循环
]
关于 GotoMain 标号，是在文件的最后定义的：
GBLS main_entry
main_entry SETS "Main"
IMPORT $main_entry
GotoMain DCD $main_entry

因为“ldr pc, GotoMain”把$main_entry 的绝对地址(即 Main 函数的入口地址)赋给 PC，由于程序已经复制到 SDRAM 中，而且$main_entry的绝对地址是在 SDRAM 范围内，所以从这句代码以后，程序就开始从 ROM跳到 SDRAM 内执行了。

二、从 NAND 启动的分析
从 NAND 启动，一样是用下面这段代码做判断：

;/**************************************************************************************
;BWSCON 的[2:1]反映了外部引脚 OM[1:0]:若 OM[1:0] != 00, 从 N OR FLash 启动或直接在内存运行；
;若 OM[1:0]==00，则为从 Nand Flash 启动
;**************************************************************************************/
ldr r0, =BWSCON
ldr r0, [r0]
ands r0, r0, #6
bne copy_proc_beg ; 若从 NOR 启动，跳转到标号 copy_proc_beg
adr r0, ResetEntry ; 从 NOR 或 NAND 启动，ResetEntry 都为 0, 但上面已经排除了 NOR 启动

cmp r0, #0 ;所以入口是 0 地址表示是从 NAND 的 StepingStone 启动
bne copy_proc_beg ;若从 NOR 启动，跳转到标号 copy_proc_beg。否则往下执行

若判断是从 NAND 启动，不会跳转到 copy_proc_beg，而是紧接着执行从 NAND 复制数据到 SDRAM 的代码，从NAND 的开始处(第一个 Block 的头一页)复制总共 256 页即 128Kbytes 数据。过程与结果如下图所示，代码如下。

对于从NAND Flash 启动，首先程序在4KB 的StepingStone 中运行，会复制128K的数据到SDRAM的RO Base处，

其中包含了RO Data 与RW Data。

nand_boot_beg

mov r5, #NFCONF ;首先设定 NAND 的控制寄存器;NFCONF 配置寄存器地址 0x4E000000
ldr r0, =(1<<15)|(1<<12)|(1<<11)|(7<<8)|(7<<4)|(7)
str r0, [r5] ;
bl ReadNandID ; 接着读取 NAND 的 ID 号,结果保存在 r5 里
mov r6, #0 ; r6 设初值 0.
ldr r0, =0xec73 ; 期望的 NAND ID 号
cmp r5, r0 ; 这里进行比较,r5 是读取到的 ID
beq %F1 ;相等的话就跳到下一个 1 标号处
ldr r0, =0xec75 ; 这是另一个期望值
cmp r5, r0 ; 这里进行比较
beq %F1 ;相等的话就跳到下一个 1 标号处
mov r6, #1 ; 若 ID 不是 0xec73 或 0xec75, 设置 r6=1，否则 r6=0
1
bl ReadNandStatus ; 读取 NAND 状态,结果放在 r1 里
mov r8, #0 ;r8 设初值 0,意义为页号(start page address)
ldr r9, =ResetEntry ; r9 设初值为ResetEntry的绝对地址 |Image

RORO

Base|=0x30000000,
2
ands r0, r8, #0x1f ; 若 r8 为 32 的整数倍(0,32,64...),eq 有效,ne 无效
bne %F3 ;若不是 32 的整数倍，不是当前块的头一页跳转到标号 3 处，不用检查坏块。
mov r0, r8 ; 若 ands 结果所有位为 0，即 r8 是 32 的整数倍或为 0，是每个 Block 的头一页
bl CheckBadBlk ; 检查 NAND 的坏区，结果保存到 r0，r0 是 0 说明当前块不是坏块
cmp r0, #0 ;比较 r0 和 0, r0==0, not bad block
addne r8, r8, #32 ; 存在坏块的话就跳过这个坏块: +32 得到下一块.(1 block=32 page);

bne %F4 ;若有坏块就跳到 4 进行循环条件判断。没有坏块的话就跳到标号3处copy当前页
3
mov r0, r8 ;加载当前页号到 r0
mov r1, r9 ;加载复制数据的目标地址到 r1 (0x30000000)
bl ReadNandPage ; 读取该页的 NAND 数据到 SDRAM 中由 r1 指定的地址
add r9, r9, #512 ; 目标地址+512(每一页的大小是 512Bytes) 用于复制下一页数据
add r8, r8, #1 ; r8 指向下一页
4
cmp r8, #256 ;比较是否读完 256 页即 128KBytes 共复制 8blocks 128KB 到 SDRAM
bcc %B2 ;如果 r8 小于 256(没读完 256 页),就返回前面的标号 2 处读取下一页
;复制完成后要关闭 NAND 控制器
mov r5, #NFCONF ; Disable NandFlash
ldr r0, [r5]
and r0, r0, #~0x8000 ; clear bit15, Disable NAND Controller
str r0, [r5]
ldr pc, =copy_proc_beg

执行完 NAND 到 SDRAM 的复制，最后一句“ldr pc, =copy_proc_beg”，是重点。它把 copy_proc_beg的绝对地址赋给 PC，由于程序的 RO Base 是SDRAM 的起始地址空间，copy_proc_beg 的绝对地址肯定是在SDRAM 范围内，所以从这句代码以后，程序就开始从 StepingStone 跳到 SDRAM 内执行了。程序中所有标号的地址也相应要加上运行