u-boot启动代码start.S_board.c详解.doc

u-boot启动代码start.S board.c详解文章：/u1/59572/showart_1012137.html一、U-BOOT的目录结构u-boot目录下有18个子目录，分别存放管理不通的源程序。这些目录中所要存放的文件有其规则，可以分成三类。第一类目录与处理器体系结构或者开发板硬件直接相关；第二类目录是一些通用的函数或者驱动程序；第三类目录是u-boot的应用程序、工具或者文档。Board：和一些已有开发板相关的文件，比如Makefile和u-boot.lds等都和具体开发板的硬件和地址分配有关。Common：与体系结构无关的文件，实现各种命令的C文件。CPU：CPU相关文件，其中的子目录都是以u-boot所支持的CPU为名，比如有子目录arm926ejs、mips、mpc8260和nios等，每个特定的子目录中都包括cpu.c和interrupt.c和start.S。其中cpu.c初始化cpu、设置指令cache和数据cache等；interrupt.c设置系统的各种终端和异常，比如快速中断，开关中断、时钟中断、软件中断、预取中止和未定义指令等；start.S是u-boot启动时执行的第一个文件，他主要是设置系统堆栈和工作发式，为进入C程序奠定基础。Disk：disk驱动的分区处理代码、Doc：文档。Drivers：通用设备驱动程序，比如各种网卡、支持CFI的flash、串口和USB总线等。Dtt：数字温度测量器或者传感器的驱动Examples：一些独立运行的应用程序的例子。Fs：支持文件系统的文件，u-boot现在支持cramfs、fat、fdos、jffs2、yaffs和registerfs。Include：头文件，还有对各种硬件平台支持的会变文件，系统的配置文件和对文件系统支持的文件。Net：与网络有关的代码，BOOTP协议、TFTP协议RARP协议和NFS文件系统的实现。Lib_ppc：存放对PowerPC体系结构通用的文件，主要用于实现PowerPC平台通用的函数，与PowerPC体系结构相关的代码。Lib_i386：存放对X86体系结构通用的文件，主要用于实现X86平台通用的函数，与PowerPc体系结构相关的代码。Lib_arm：存放对ARM体系结构通用的文件，主要用于实现ARM平台通用的函数，与ARM体系结构相关的代码。Lib_generic：通用的多功能函数实现。Post：上电自检。Rtc： 实时时钟驱动。Tools：创建S-Record格式文件和U-BOOT images的工具。二、u-boot的编译u-boot的源码是通过GCC和Makefile组织编译的，顶层目录下的Makefile首先可以设置板子的定义，然后递归地调用各级目录下的Makefile，最后把编译过的程序链接成u-boot的映像。顶层目录下的Makefile，它是负责U-Boot整体配置编译。每一种开发板在Makefile都需要有板子配置的定义，如smdk2442定义如下：smdk2442_config:unconfig./mkconfig $(:_config=) arm arm920t smdk2442执行配置U-Boot的命令make smdk2442_config，通过./mkconfig脚本生成include/config.mk的配置文件。文件内容是根据Makefile对板子的配置生成的。配置环境和编译过程如下所述,U-boot的编译环境配置需要：cross-2.95.3.tar.bz2和s3c24x0_uboot_rel_0_0_1_061002.tar.bz2，将文件拷贝到/home/amoi/working/下，（chenpxchenpx:/mnt/hgfs/share$ cp cross-2.95.3.tar.bz2 /home/amoi/working 和chenpxchenpx:/mnt/hgfs/share$ cp s3c-u-boot-1.1.6.tar.bz2 /home/amoi/working），然后对对文件进行解压（chenpxchenpx:/home/chenpx/working$ tar jxvf cross-2.95.3.tar.bz2和chenpxchenpx:/home/chenpx/working$ tar jxvf s3c24x0_uboot_rel_0_0_1_061002.tar.bz2），在/usr/local/目录下建立一个arm文件夹（mkdir p /usr/local/arm （-p 是需要时创建上层目录，如目录早已存在则不当作错误）将cross-2.95.3.tar.bz2解压出来的移动到/usr/local/arm/下（mv 2.95.3 /usr/local/arm/）移动后添加环境变量export PATH=$PATH:/usr/local/2.95.3/bin/修改s3c24x0_uboot_dev中的makefile,修改CROSS_COMPILE = /usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-其他的用#注释掉。接下来就是加载配置： 最后进行编译：make，最终在s3c24x0_uboot-dev目录下生成u-boot、u-boot.bin、u-boot.map、2 u-boot.srec四个文件。三、u-boot系统启动流程大多数bootloader都分为stage1和stage2两部分，u-boot也不例外。依赖于CPU体系结构的代码（如设备初始化代码等）通常都放在stage1且可以用汇编语言来实现，而stage2则通常用C语言来实现，这样可以实现复杂的功能，而且有更好的可读性和移植性。1、Stage1 start.S代码结构 u-boot的stage1代码通常放在start.S文件中，他用汇编语言写成，其主要代码部分如下：（1）定义入口。由于一个可执行的Image必须有一个入口点，并且只能有一个全局入口，通常这个入口放在ROM（Flash）的0x0地址，因此，必须通知编译器以使其知道这个入口，该工作可通过修改连接器脚本来完成。（2）设置异常向量（Exception Vector）。（3）设置CPU的速度、时钟频率及终端控制寄存器。（4）初始化内存控制器。（5）将ROM中的程序复制到RAM中。（6）初始化堆栈。（7）转到RAM中执行，该工作可使用指令ldr pc来完成。2、Stage2 C语言代码部分lib_arm/board.c中的start arm boot是C语言开始的函数也是整个启动代码中C语言的主函数，同时还是整个u-boot（armboot）的主函数，该函数只要完成如下操作：（1）调用一系列的初始化函数。（2）初始化Flash设备。（3）初始化系统内存分配函数。（4）如果目标系统拥有NAND设备，则初始化NAND设备。（5）如果目标系统有显示设备，则初始化该类设备。（6）初始化相关网络设备，填写IP、MAC地址等。（7）进去命令循环（即整个boot的工作循环），接受用户从串口输入的命令，然后进行相应的工作。3、U-Boot的启动顺序主要顺序如下图所示 函数顺序 初始化顺序 图为 U-Boot顺序第一阶段（启动代码）进入/cpu/arm920t/start.S下面就根据代码进行解释：/* 中断向量 */.globl _start /u-boot启动入口_start:b reset /复位向量并且跳转到resetldrpc, _undefined_instructionldrpc, _software_interruptldrpc, _prefetch_abortldrpc, _data_abortldrpc, _not_usedldrpc, _irq /中断向量ldrpc, _fiq /中断向量bsleep_setting /跳转到sleep_setting并通过下段代码拷贝到内存里relocate: /把uboot重新定位到RAMadrr0, _start / r0 是代码的当前位置 ldrr2, _armboot_start /r2 是armboot的开始地址ldrr3, _armboot_end /r3 是armboot的结束地址subr2, r3, r2 / r2得到armboot的大小 ldrr1, _TEXT_BASE / r1 得到目标地址 addr2, r0, r2 / r2 得到源结束地址 copy_loop: /重新定位代码ldmiar0!, r3-r10 /从源地址r0中复制stmiar1!, r3-r10 /复制到目标地址r1cmp r0, r2 /复制数据块直到源数据末尾地址r2blecopy_loop系统上电或reset后，cpu的PC一般都指向0x0地址，在0x0地址上的指令是reset: /复位启动子程序/* 设置CPU为SVC32模式*/mrsr0,cpsr /将CPSR状态寄存器读取，保存到R0中bicr0,r0,#0x1forrr0,r0,#0xd3msrcpsr,r0 /将R0写入状态寄存器中/* 关闭看门狗 */ldr r0, =pWTCONmov r1, #0x0str r1, r0/* 关闭所有中断 */movr1, #0xffffffffldrr0, =INTMSKstrr1, r0ldr r2, =0x7ffldr r0, =INTSUBMSKstr r2, r0/* 初始化系统时钟 */ldrr0, =LOCKTIMEldr r1, =0xffffff str r1, r0clear_bss: ldr r0, _bss_start /找到bss的起始地址 add r0, r0, #4 /从bss的第一个字开始 ldr r1, _bss_end / bss末尾地址 mov r2, #0x00000000 /清零 clbss_l:str r2, r0 / bss段空间地址清零循环 add r0, r0, #4 cmp r0, r1 bne clbss_l/* 关键的初始化子程序 */ * cpu初始化关键寄存器* 设置重要寄存器* 设置内存时钟* /cpu_init_crit:/* flush v4 I/D caches*/movr0, #0mcrp15, 0, r0, c7, c7, 0/* flush v3/v4 cache */mcrp15, 0, r0, c8, c7, 0/* flush v4 TLB */* disable MMU stuff and caches */mrcp15, 0, r0, c1, c0, 0bicr0, r0, #0x00002300 clear bits 13, 9:8 (-V- -RS)bicr0, r0, #0x00000087 clear bits 7, 2:0 (B- -CAM)orrr0, r0, #0x00000002 set bit 2 (A) Alignorrr0, r0, #0x00001000 set bit 12 (I) I-Cachemcrp15, 0, r0, c1, c0, 0/* 在重新定位前，我们要设置RAM的时间，因为内存时钟依赖开发板硬件的，你将会找到board目录底下的memsetup.S。*/movip, lr#ifndef CONFIG_S3C2440A_JTAG_BOOTblmemsetup /调用memsetup子程序（在board/smdk2442memsetup.S）#endifmovlr, ipmovpc, lr /子程序返回memsetup: /* 初始化内存 */ mov r1, #MEM_CTL_BASE adrl r2, mem_cfg_val add r3, r1, #521: ldr r4, r2, #4 str r4, r1, #4 cmp r1, r3 bne 1b/* 跳转到原来进来的下一个指令（start.S文件里） */ mov pc, lr /子程序返回/* 建立堆栈 */ldrr0, _armboot_end /armboot_end重定位addr0, r0, #CONFIG_STACKSIZE /向下配置堆栈空间subsp, r0, #12 /为abort-stack预留个3字/* 跳转到C代码去 */ldrpc, _start_armboot /跳转到start_armboot函数入口，start_armboot字保存函数入口指针_start_armboot:.word start_armboot /start_armboot函数在lib_arm/board.c中实现从此进入第二阶段C语言代码部分/* 异常处理程序 */.align 5undefined_instruction: /未定义指令get_bad_stackbad_save_user_regsbl do_undefined_instruction.align5software_interrupt: /软件中断get_bad_stackbad_save_user_regsbl do_software_interrupt.align5prefetch_abort: /预取异常中止get_bad_stackbad_save_user_regsbl do_prefetch_abort.align5data_abort: /数据异常中止get_bad_stackbad_save_user_regsbl do_data_abort.align5not_used: /未利用get_bad_stackbad_save_user_regsbl do_not_used.align5irq: /中断请求get_irq_stackirq_save_user_regsbl do_irqirq_restore_user_regs.align5fiq: /快速中断请求get_fiq_stack/* someone ought to write a more effiction fiq_save_user_regs */irq_save_user_regsbl do_fiqirq_restore_user_regssleep_setting: /休眠设置 prepare the SDRAM self-refresh modeldr r0, =0x48000024 REFRESH Registerldr r1, r0orr r1, r1,#(122) self-refresh bit set prepare MISCCR19:17=111b to make SDRAM signals(SCLK0,SCLK1,SCKE) protectedldr r2,=0x56000080 MISCCR Registerldr r3,r2orr r3,r3,#(117)|(118)|(119) prepare the Power_Off mode bit in CLKCON Registerldr r4,=0x4c00000c CLKCON Registerldr r5,=(1bd = &bd_data;memset (gd-bd, 0, sizeof (bd_t);monitor_flash_len = _armboot_end_data - _armboot_start;/* 调用执行init_sequence数组按顺序执行初始化 */for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; +init_fnc_ptr) if (*init_fnc_ptr)() != 0) hang ();#if 0/* 配置可用的flash单元 */size = flash_init (); /初始化flashdisplay_flash_config (size); /显示flash的大小/* _arm_boot在armboot.lds链接脚本中定义 */#endif#ifdef CONFIG_VFD# ifndef PAGE_SIZE# define PAGE_SIZE 4096# endif/* 为VFD显示预留内存(整个页面) */* armboot_real_end在board-specific链接脚本中定义*/addr = (_armboot_real_end + (PAGE_SIZE - 1) & (PAGE_SIZE - 1);size = vfd_setmem (addr);gd-fb_base = addr;/* 进入下一个界面 */addr += size;addr = (addr + (PAGE_SIZE - 1) & (PAGE_SIZE - 1);mem_malloc_init (addr);#else/* armboot_real_end 在board-specific链接脚本中定义 */mem_malloc_init (_armboot_real_end);#endif /* CONFIG_VFD */#if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NAND)puts (NAND:);nand_init();/* NAND初始化 */#endif#ifdef CONFIG_HAS_DATAFLASHAT91F_DataflashInit();dataflash_print_info();#endif/* 初始化环境 */env_relocate ();/* 配置环境变量，重新定位 */#ifdef CONFIG_VFD/* must do this after the framebuffer is