P2020启动过程.docx

系统上电到执行第一条指令前，需要经过配置PLL、Local Bus控制器、LAW、MMU等操作，这些配置完全是由Cpu根据芯片的默认值和芯片外部配置引脚的输入状态自动完成的。如：1）Cpu根据cfg_sys_pll0:2的输入状态决定当前CPU的BBC对SYS_CLK的倍频参数；2）Cpu根据cfg_ddr_pll0:2的输入状态决定DDR的时钟频率（DDR2和DDR3不同）；3）Cpu根据cfg_core0_pll0:2/cfg_core1_pll0:2的输入状态决定当前CPU的cor0/cor1对CCB的倍频参数；4）Cpu根据cfg_cpu0_boot和cfg_cpu1_boot的输入状态决定复位时执行boot代码的Core，如下图所示：5）Cpu根据cfg_rom_loc0:3的输入状态决定Boot ROM的位置。6）其它根据外部输入状态决定的配置。以上，对软件来说最重要的配置是Boot ROM位置的配置。Boot ROM位置与cfg_rom_loc0:3输入状态的关系如下图所示：在硬件连接无误的情况下，P2020启动的配置为：cfg_cpu0_boot=1，core0启动；cfg_cpu1_boot=0，core1等待；cfg_rom_loc0:3 =1110，从Local bus GPCM16-bit ROM启动；根据P2020的硬件手册，Cpu复位后执行的第一条指令的地址是0xFFFF,FFFC。因此，Cpu要能正确执行U-boot代码，至少需要下面几个条件：lLocal Access Window能正确转换U-boot代码的物理地址空间lLocal Bus Control能正确转换U-boot代码的物理地址空间lMMU能正确转换U-boot代码的有效地址空间（e500核的MMU无法关闭）首先，根据P2020手册，Local Access Window对Boot ROM的地址转换，不通过LAW寄存器配置。在复位时，映射0x0_FF80_0000到启动地址（硬件配置为Local bus GPCM），共8M空间。这样解决了第一个问题。接着，P2020复位时Local Bus Control寄存器BRn/ORn有默认值为全0，设定了第0个Local Bus Bank的地址空间是从0x0000_0000开始的4G空间，且MSEL=GPCM。这样，所有映射到Local Bus上的地址都会使CS0有效。然后，MMU在复位时也有默认值。实际上，虽然P2020的MMU有16个TLB1和512个TLB0，复位时仅TLB1的Entry0有效。Entry0将0xFFFF,F000开始的4k有效地址空间映射到0xFFFF,F000开始的4k物理地址空间中，TLB1的Entry0配置如下表所示：有了以上的配置，P2020 Cpu复位时就能够从连接在Local Bus的CS0上的Nor Flash执行第一条指令了。具体过程如下：Cpu从0xFFFF,FFFC有效地址开始执行，先经过MMU转换得到物理地址0xFFFF,FFFC；然后，Local Access Window的特殊转换直接将0xFFFF,FFFC转换到Cpu的外围器件Local bus GPCM16-bit ROM上；最后，由于Local Bus的CS0覆盖了4G空间，0xFFFF,FFFC直接被送到了Nor Flash（Boot Flash）的地址总线上。如果外接Boot Flash只有16MBYTE，则地址总线仅24位，0xFFFF,FFFC代表了Flash 0xFF,FFFC的地址。/cpu/mpc85xx/u-boot.lds文件是连接器脚本文件，其中：.bootpg RESET_VECTOR_ADDRESS - 0xffc:cpu/mpc85xx/start.o(.bootpg) :text = 0xffff规定了/cpu/mpc83xx/start.s的_start_e500代码段放在Flash倒数4K的位置。.resetvec RESET_VECTOR_ADDRESS:*(.resetvec) :text = 0xffff规定了复位后从resetvec段开始取指令，这个resetvec段放在FFFFFFFC的位置，在/cpu/mpc85xx/resetvec.s中可以看到e500核从倒数第4个字节处取的是一条跳转指令为：b _start_e500跳转到位于倒数4K位置的_start_e500标号处。 _start_e500开始的代码会在空间1里建立一个4M的Entry映射，使用的是Entry15，这样就把所有的uboot代码都可以访问到了。然后再会跳到_start标号开始的地方，_start标号位于倒数512K的位置，在这之后的过程和e300核的start.s类似。 E500核的u-boot的启动是从/cpu/mpc85xx/start.s中的_start_e500标号开始的，经历了/cpu/mpc85xx/start.s，/cpu/mpc85xx/cpu_init_early.c，/cpu/mpc85xx/cpu_init.c，/lib_ppc/Board.c等几个文件中的多个汇编和C函数，最后会在/lib_ppc/Board.c中的board_init_r函数中进入命令死循环，等待执行键入的命令。其具体的流程如下图所示：_start_e500函数初始化e500核心，清除指令和数据cache，有效指令和数据cache，设置中断向量，禁止中断响应，禁止看门狗，只允许machine check中断，设置为supervisor级别，无效指令和数据cache，设置HID0寄存器等，为系统创建一个干净可靠的初始环境。MMU初步配置从前面P2020上电流程可以看出，上电之后，MMU只配置了4k空间，在这4k空间内必须初步配置MMU，使MMU能够映射u-boot真实的有效地址空间。下面这段代码将TLB1的Entry0配置为4M空间。lisr6,FSL_BOOKE_MAS0(1, 15, 0)horir6,r6,FSL_BOOKE_MAS0(1, 15, 0)l/* create a temp mapping in AS=1 to the 4M boot window */lisr7,FSL_BOOKE_MAS1(1, 1, 0, 1, BOOKE_PAGESZ_4M)horir7,r7,FSL_BOOKE_MAS1(1, 1, 0, 1, BOOKE_PAGESZ_4M)llisr8,FSL_BOOKE_MAS2(TEXT_BASE & 0xffc00000, (MAS2_I|MAS2_G)horir8,r8,FSL_BOOKE_MAS2(TEXT_BASE & 0xffc00000, (MAS2_I|MAS2_G)l/* The 85xx has the default boot window 0xff800000 - 0xffffffff */lisr9,FSL_BOOKE_MAS3(0xffc00000, 0, (MAS3_SX|MAS3_SW|MAS3_SR)horir9,r9,FSL_BOOKE_MAS3(0xffc00000, 0, (MAS3_SX|MAS3_SW|MAS3_SR)lmtsprMAS0,r6mtsprMAS1,r7mtsprMAS2,r8mtsprMAS3,r9isyncmsynctlbwe经过以上配置，u-boot代码就可以使用TEXT_BASE定义的有效地址空间了。但是，这时的Local Bus Bank的配置还是默认值。后面的代码会重新修改MMU映射，将u-boot映射到LAW分配的空间里。Dcache中分配空间做堆栈程序跑到这里，就要进入第一个C函数了。C函数的运行至少需要栈空间，但这时，RAM还没有初始化，只能在Dcache中锁定一定的空间，用做C的栈空间。switch_as函数在Dcache中锁定16k的空间。下面的几行代码将堆栈指针指向刚刚分配好的Dcache空间。/* Setup the stack in initial RAM,could be L2-as-SRAM or L1 dcache*/lisr1,CONFIG_SYS_INIT_RAM_ADDRhorir1,r1,CONFIG_SYS_INIT_SP_OFFSETllir0,0stwur0,-4(r1)stwur0,-4(r1)/* Terminate call chain */cpu_init_f函数该函数是系统执行的第一个C语言的函数，主要是做一些CPU寄存器的初始化，其中最重要的部分是初始化Local Access Windows的值、Local Bus上的片选BR，OR的值和配置MMU的LTB1、LTB0。这些值需要在/include/configs/P2020DS.h中配置好。board_init_f函数该函数为板级初始化的第一个函数，会对板子上很多硬件外设做初始化，其中最重要的为init_sequence数组，该数组里面包含了很多板级的硬件初始化函数，在board_init_f函数中会依次的调用该数组中的函数去初始化各个硬件，该数组如下：init_fnc_t *init_sequence = #if defined(CONFIG_BOARD_EARLY_INIT_F)board_early_init_f,#endif#if defined(CONFIG_MPC85xx) | defined(CONFIG_MPC86xx)probecpu,#endif#if !defined(CONFIG_8xx_CPUCLK_DEFAULT)get_clocks,/* get CPU and bus clocks (etc.) */#if defined(CONFIG_TQM8xxL) & !defined(CONFIG_TQM866M) /& !defined(CONFIG_TQM885D)adjust_sdram_tbs_8xx,#endifinit_timebase,#endif#ifdef CONFIG_SYS_ALLOC_DPRAM#if !defined(CONFIG_CPM2)dpram_init,#endif#endif#if defined(CONFIG_BOARD_POSTCLK_INIT)board_postclk_init,#endifenv_init,#if defined(CONFIG_8xx_CPUCLK_DEFAULT)get_clocks_866,/* get CPU and bus clocks according to the environment variable */sdram_adjust_866,/* adjust sdram refresh rate according to the new clock */init_timebase,#endifinit_baudrate,serial_init,console_init_f,display_options,#if defined(CONFIG_8260)prt_8260_rsr,prt_8260_clks,#endif /* CONFIG_8260 */#if defined(CONFIG_MPC83xx)prt_83xx_rsr,#endifcheckcpu,#if defined(CONFIG_MPC5xxx)prt_mpc5xxx_clks,#endif /* CONFIG_MPC5xxx */#if defined(CONFIG_MPC8220)prt_mpc8220_clks,#endifcheckboard,INIT_FUNC_WATCHDOG_INIT#if defined(CONFIG_MISC_INIT_F)misc_init_f,#endifINIT_FUNC_WATCHDOG_RESET#if defined(CONFIG_HARD_I2C) | defined(CONFIG_SOFT_I2C)init_func_i2c,#endif#if defined(CONFIG_HARD_SPI)init_func_spi,#endif#ifdef CONFIG_POSTpost_init_f,#endifINIT_FUNC_WATCHDOG_RESETinit_func_ram,#if defined(CONFIG_SYS_DRAM_TEST)testdram,#endif /* CONFIG_SYS_DRAM_TEST */INIT_FUNC_WATCHDOG_RESETNULL,/* Terminate this list */;有阴影的部分在本系统内不采用。可以看到时钟，串口，控制台，内存等初始化函数的调用。relocate_code函数到目前为