linux課程設(shè)計(jì)--嵌入式bootloader的移植分析

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文檔簡(jiǎn)介

1、　　嵌　　入　　式　　Linux　　課&

2、lt;p>　　程　　設(shè)　　計(jì)　　報(bào)　　告<p&

3、gt;　　課題：嵌入式bootloader的移植分析　　一概述:　　BootLoader介紹　　系統(tǒng)上電之后，需要一段程序來(lái)進(jìn)行初始化：關(guān)閉WATCHDOG、改變系統(tǒng)時(shí)鐘、初始化存儲(chǔ)控制器、將更多的代碼復(fù)制到內(nèi)存中等。如果它能將操作系統(tǒng)內(nèi)核復(fù)制到內(nèi)存中運(yùn)行，無(wú)論從本地，比如

4、Flash；還是從遠(yuǎn)端，比如網(wǎng)絡(luò)，就稱這段程序?yàn)锽ootloader。　　Bootloader 是可以添加功能的，比如網(wǎng)絡(luò)功能。通過(guò)串口或網(wǎng)絡(luò)從PC下載燒寫文件、將存儲(chǔ)在Flash 上壓縮的文件解壓后再運(yùn)行等，這樣的Bootloader是比較強(qiáng)大的，也稱為Monitor。實(shí)際上，在最終產(chǎn)品中用戶并不需要使用這些功能，它們只是為了方便開(kāi)發(fā)。　　Bootlo

5、ader 的實(shí)現(xiàn)非常依賴于具體硬件，在嵌入式系統(tǒng)中硬件配置千差萬(wàn)別，即使是相同的CPU，它的外設(shè)也可能不同，比如Flash不同，所以不可能有一個(gè)Bootloader 支持所有的CPU、所有的電路板。即使是支持CPU 架構(gòu)比較多的U-Boot，也不是一拿來(lái)就可以使用的，需要進(jìn)行一些移植。　　引導(dǎo)加載程序是系統(tǒng)加電后運(yùn)行的第一段軟件代碼。PC機(jī)中的引導(dǎo)加載程序由BIOS(其本質(zhì)就是一段固件程序)和位

6、于硬盤MBR中的OS BootLoader（比如，LILO和GRUB等）一起組成。BIOS在完成硬件檢測(cè)和資源分配后，將硬盤MBR中的BootLoader讀到系統(tǒng)的 RAM中，然后將控制權(quán)交給OS BootLoader。BootLoader的主要運(yùn)行任務(wù)就是將內(nèi)核映象從硬盤上讀到 RAM 中，然后跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的入口點(diǎn)去運(yùn)行，也即開(kāi)始啟動(dòng)操作系統(tǒng)。　　而在嵌入式系統(tǒng)中，通常并沒(méi)有像BIOS那樣的固件

7、程序（注，有的嵌入式CPU也會(huì)內(nèi)嵌一段短小的啟動(dòng)程序），因此整個(gè)系統(tǒng)的加載啟動(dòng)任務(wù)就完全由BootLoader來(lái)完成。比如在一個(gè)基于ARM7TDMI core的嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)在上電或復(fù)位時(shí)通常都從地址0x00000000處開(kāi)始執(zhí)行，而在這個(gè)地址處安排的通常就是系統(tǒng)的BootLoader程序。　　簡(jiǎn)單地說(shuō)，Boot Loader 就是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行的一段小程序。通過(guò)這段小程序，我們

8、可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。在嵌入式系統(tǒng)中，通常并沒(méi)有像BIOS那樣的固件程序，因此整個(gè)系統(tǒng)的加載啟動(dòng)任務(wù)就完全由BootLoader來(lái)完成。　　二：系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和模塊結(jié)構(gòu)知識(shí):　　(一) 嵌入式Linux軟件結(jié)構(gòu)與分布在一般情況下嵌入式Linux系

9、統(tǒng)中的軟件主要分為以下及部分：（1）引導(dǎo)加載程序：其中包括內(nèi)部ROM中的固化啟動(dòng)代碼和Boot Loader兩部分。而這個(gè)內(nèi)部固化ROM是廠家在芯片生產(chǎn)時(shí)候固化的，作用基本上是引導(dǎo)Boot Loader。有的芯片比較復(fù)雜，比如Omap3，他在flash中沒(méi)有代碼的時(shí)候有許多啟動(dòng)方式：USB、UART或以太網(wǎng)等等。而S3C24x0則很簡(jiǎn)單，只有Norboot和Nandboot。（2）Linux kernel 和drivers。（3

10、）文件系統(tǒng)。包括根文件系統(tǒng)和建立于Flash內(nèi)存設(shè)備之上的文件系統(tǒng)（EXT4、UBI、CRAMFS等等）。它是提供管理系統(tǒng)的各種配置文件以及系統(tǒng)執(zhí)行用戶應(yīng)用程序的良好運(yùn)行環(huán)境的載體。（4）應(yīng)用程序。用戶自定義的應(yīng)用程序，存放于文件系統(tǒng)之中。在Flash 存儲(chǔ)器中，他們的一般分布如下：　?。ǘ︰-Boot主要目錄結(jié)構(gòu)- board 目標(biāo)板相關(guān)文件，主要包含SDRAM、FLASH驅(qū)動(dòng)；-

11、 common 獨(dú)立于處理器體系結(jié)構(gòu)的通用代碼，如內(nèi)存大小探測(cè)與故障檢測(cè)；- cpu 與處理器相關(guān)的文件。如mpc8xx子目錄下含串口、網(wǎng)口、LCD驅(qū)動(dòng)及中斷初始化等文件；- driver 通用設(shè)備驅(qū)動(dòng)，如CFI FLASH驅(qū)動(dòng)（目前對(duì)INTEL FLASH支持較好）- doc U-Boot的說(shuō)明文檔；- examples可在U-Boot下運(yùn)行的示例程序；如hello_world.c,timer.c；- include U-B

12、oot頭文件；尤其configs子目錄下與目標(biāo)板相關(guān)的配置頭文件是移植過(guò)程中經(jīng)常要修改的文件；- lib_xxx 處理器體系相關(guān)的文件，如lib_ppc, lib_arm目錄分別包含與PowerPC、ARM體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的文件；- net 與網(wǎng)絡(luò)功能相關(guān)的文件目錄，如bootp,nfs,tftp；- post 上電自檢文件目錄。尚有待于進(jìn)一步完善；- rtc RTC驅(qū)動(dòng)程序；- tools 用于創(chuàng)建U-Boot S-RECORD

13、和BIN鏡像文件　　(三)U-Boot啟動(dòng)過(guò)程:　　Stage1工作流程：　　Stage1的代碼都是與平臺(tái)相關(guān)的，使用匯編語(yǔ)言編寫占用空間小而且執(zhí)行速度快。以ARM920為例，Stage1階段主要是設(shè)置各模式程序異常向量表，初始化處理器相關(guān)的關(guān)鍵寄存器以及系統(tǒng)內(nèi)存。Stage1負(fù)責(zé)建立Stage1階段使用的堆棧和

14、代碼段，然后復(fù)制Stage2階段的代碼到內(nèi)存。　　Stage2工作流程：　　Stage2階段一般包括：初始化Flash器件、檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)存映射、初始化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、進(jìn)入命令循環(huán)，接收用戶從串口發(fā)送的命令然后進(jìn)行相應(yīng)的處理。Stage2使用C語(yǔ)言編寫，用于加載操作系統(tǒng)內(nèi)核，該階段主要是board.c中的start_armboot()函數(shù)實(shí)現(xiàn)。

15、　　三原理介紹與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn):　　(一)工作原理及代碼分析：　　1 第一階段（Stage 1） 　　中斷向量表的設(shè)置 　　.globl _start 　　_start

16、:b reset 　　ldr pc, _undefined_instruction 　　ldr pc, _software_interrupt 　　ldr pc, _prefetch_abort 　　ldr pc, _data_abort </p&g

17、t;　　ldr pc, _not_used 　　ldr pc, _irq 　　ldr pc, _fiq 　　_undefined_instruction: .word undefined_instruction 　　_software_interru

18、pt: .word software_interrupt 　　_prefetch_abort: .word prefetch_abort 　　_data_abort: .word data_abort 　　_not_used: .word not_used

19、　　_irq: .word irq 　　_fiq: .word fiq 　　.balignl 16,0xdeadbeef 　　Start.s 文件一開(kāi)始，就定義了_start 的全局變量。也即，在別的文件，照

20、樣能引用這個(gè)_start 變量。這段代碼驗(yàn)證了我們之前學(xué)過(guò)的 arm 體系的理論知 　　識(shí)：中斷向量表放在從 0x0 開(kāi)始的地方。其中，每個(gè)異常中斷的擺放次序，是 　　事先規(guī)定的。比如第一個(gè)必須是 reset 異常，第二個(gè)必須是未定義的指令異常等等。需要注意的是，在這里，我們也可以理解：為何系統(tǒng)一上電，會(huì)自動(dòng)運(yùn)行代碼。因?yàn)橄到y(tǒng)上電后，會(huì)從 0x0 地方取

21、指令，而 0x0 處放置的是 reset 標(biāo)簽，直接就跳去 reset 標(biāo)簽處去啟動(dòng)系統(tǒng)了。另外，這里使用了 ldr 指令。而 ldr 指令中的 label，分別用一個(gè).word偽操作來(lái)定義。比如: 　　_undefined_instruction: .word undefined_instruction 　　我們用 source insight 跟蹤

22、代碼后，發(fā)現(xiàn)，undefined_instruction 在 　　start.s 的后面給出了具體的操作，如下： 　　undefined_instruction: 　　get_bad_stack 　　bad_save_user_regs <p

23、>　　bl do_undefined_instruction 　　在跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)子程序之前，先有兩個(gè)宏代碼，一個(gè)是對(duì)stack的操作， 　　一個(gè)是用戶regs的保存。然后才能跳轉(zhuǎn)如中斷服務(wù)子程序中執(zhí)行。讀者若不理 　　解進(jìn)入中斷之前做的“現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)”，請(qǐng)參考《ARM體系結(jié)構(gòu)與編程》等相關(guān)書籍， </p

24、>　　自然能獲得詳細(xì)的答案。 　　值得一提的是，當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，都將執(zhí)行 u-boot-1.2.0\cpu\arm920t\ 　　interrupts.c 中定義的中斷函數(shù)。也就是說(shuō)，start.s 中要跳轉(zhuǎn)的這些中斷子程 　　序的代碼，均在 u-boot-1.2.0\cpu\arm92

25、0t\ interrupts.c 中定義。 　　U-Boot存儲(chǔ)器映射定義 　　該代碼段主要是定義u-boot 需要使用的一些映射區(qū)的label，比如用戶堆區(qū)、用戶棧區(qū)、全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)區(qū)等。　　_TEXT_BASE: 　　.word TEXT_BASE </p&g

26、t;　　.globl _armboot_start 　　_armboot_start: 　　.word _start 　　* These are defined in the board-specific linker script. <b&g

27、t;　　*/ 　　.globl _bss_start 　　_bss_start: 　　.word __bss_start 　　.globl _bss_end 　　_bss_end: &l

28、t;p>　　.word _end 　　#ifdef CONFIG_USE_IRQ 　　/* IRQ stack memory (calculated at run-time) */ 　　.globl IRQ_STACK_START 　　IRQ_STACK_START

29、: 　　.word 0x0badc0de 　　/* IRQ stack memory (calculated at run-time) */ 　　.globl FIQ_STACK_START 　　FIQ_STACK_START: <p&g

30、t;　　.word 0x0badc0de 　　#endif 　　從上圖也可以清晰地發(fā)現(xiàn)，堆和棧是有區(qū)別的。而且可以看到，用戶棧區(qū)是 　　向下遞減的，即地址減少的方向生長(zhǎng)。 　　上電后CPU為SVC模式 <

31、p>　　reset: 　　/* 　　* set the cpu to SVC32 mode 　　*/ 　　mrs r0,cpsr </p&

32、gt;　　bic r0,r0,#0x1f 　　orr r0,r0,#0xd3 　　msr cpsr,r0 　　這是系統(tǒng)復(fù)位后執(zhí)行的“第一個(gè)代碼段”（嚴(yán)格來(lái)說(shuō)不是）。CPU 復(fù)位后，系 　　統(tǒng)會(huì)立即被設(shè)置成 SVC 模式。記得之前有網(wǎng)友發(fā)帖咨詢

33、這個(gè)問(wèn)題，問(wèn)系統(tǒng)復(fù)位 　　后，cpu 處于哪個(gè)處理器模式。這個(gè)代碼，就回答了這個(gè)問(wèn)題。 　　從這個(gè)代碼中，我們也可以得到一個(gè)對(duì)寄存器操作的經(jīng)驗(yàn)：讀—修改--寫。 　　這里先把 cpsr 的值讀到r0 中，清除掉我們想修改的bit 位，然后用 orr 指令來(lái) 　　保證其他

34、bit 位不被改動(dòng)，并達(dá)到修改寄存器低 5 位值的目的。最后用 msr 指 　　令把 r0 的值給cpsr 寄存器達(dá)到我們的修改目的。 　　關(guān)閉看門狗 　　#if defined(CONFIG_S3C2400) || defined(CONFIG_S3C2410) </

35、p>　　ldr r0, =pWTCON 　　mov r1, #0x0 　　str r1, [r0] 　　根據(jù) S3C2440 的 datasheet 文檔，系統(tǒng)啟動(dòng)后，看門狗寄存器是被使能 　　的，所以，如果不在預(yù)計(jì)的時(shí)間

36、內(nèi)“喂狗”，就有“被狗咬”的可能。別說(shuō)啥了， 　　趕緊先喂狗。上面這段代碼即為喂狗代碼。u-boot 代碼編寫者把它放在 CPU 　　上電修改 SVC 模式后的第一個(gè)代碼，是可以理解的。 　　這個(gè)代碼，也是修改寄存器的代碼，它的思路依舊是：讀—修改—寫。 　　實(shí)際上，u-

37、boot-1.2.0 代碼在喂狗代碼之前，還有一段代碼，如下： 　　#if defined(CONFIG_S3C2400) 　　# define pWTCON 0x15300000 　　# define INTMSK 0x14400008 /* Interu

38、pt-Controller base 　　addresses */ 　　# define CLKDIVN 0x14800014 /* clock divisor register */ 　　#elif defined(CONFIG_S3C2410) </p&

39、gt;　　# define pWTCON 0x53000000 /* 喂狗寄存器*/ 　　# define INTMSK 0x4A000008 /* Interupt-Controller base 　　addresses */

40、　　# define INTSUBMSK 0x4A00001C 　　# define CLKDIVN 0x4C000014 /* clock divisor register */ 　　#endif

41、　　這是定義寄存器用的。比如根據(jù) S3C2440 的 datasheet 文檔，喂狗寄存 　　器 pWTCON 的寄存器地址是0x15300000，需要定義后才能使用。同理，這 　　里還定義了時(shí)鐘除數(shù)寄存器 CLKDIVN 和中斷掩碼的 INTMSK 寄存器的地址。 　　在后續(xù)代碼中會(huì)陸續(xù)用到。 </p&g

42、t;　　關(guān)掉中斷 　　* mask all IRQs by setting all bits in the INTMR - default 　　*/ 　　mov r1, #0xffffffff </p&

43、gt;　　ldr r0, =INTMSK 　　str r1, [r0] 　　# if defined(CONFIG_S3C2410) 　　ldr r1, =0x3ff 　　ldr r0, =INTSUBMSK

44、;　　str r1, [r0] 　　# endif 　　從注釋可以看出此段代碼的作用：屏蔽掉所有的 irq 中斷。為了屏蔽這些中斷，我們只要把INTMSK 的所有的bit 位都置 1 即可。INTMSK 寄存器共 32bit 位，每個(gè) bit 對(duì)應(yīng)著不同的中斷源。事實(shí)上，筆者認(rèn)為這個(gè)代碼是多余的，只是為了“心里更踏

45、實(shí)”而已。因?yàn)镾3C2440 的datasheet 文檔里明確指出，cpu 在復(fù)位的時(shí)候，這個(gè)寄存器的值就是 0XFFFFFFFF，以防止發(fā)生異常中斷。 　　3.2.6 修改時(shí)鐘除數(shù)寄存器 　　/* FCLK:HCLK:PCLK = 1:2:4 */ 　　/* default FCLK is 120 MHz !

46、 */ 　　ldr r0, =CLKDIVN 　　mov r1, #0 /* 原先的值是 3 ,現(xiàn)在是 1:1:1*/ 　　str r1, [r0] 　　在 u-boot-1.2.0 源碼中，給 CLKDIVN 寄存器賦值的是#0x3，表示 </p

47、>　　FCLK:HCLK:PCLK = 1:2:4，這里筆者將其比例改為 1:1:1，沒(méi)啥特殊的目的， 　　調(diào)試代碼的時(shí)候試驗(yàn)用的，后來(lái)調(diào)試完畢，就沒(méi)有再修改了。 　　調(diào)用cpu_init_crit 　　#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT </p

48、>　　bl cpu_init_crit 　　#endif 　　此段代碼指明：若未定義 CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT ，就執(zhí)行 　　cpu_init_crit。我們當(dāng)然不會(huì)跳過(guò)底層的初始化。因?yàn)長(zhǎng)OWLEVEL_INIT 會(huì)對(duì)

49、我 　　們的 SDRAM 進(jìn)行初始化，這對(duì)我們的cpu 是必要的。根據(jù)source insight 的索引， 　　我們轉(zhuǎn)到了cpu_init_crit 的代碼中： 　　#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT 　　cpu_init_crit: &

50、lt;/p>　　/* 　　* flush v4 I/D caches 　　*/ 　　mov r0, #0 　　mcr p15, 0, r0, c7, c

51、7, 0 /* flush v3/v4 cache */ 　　mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0 /* flush v4 TLB */ 　　/* 　　* disable MMU stuff and caches

52、;　　*/ 　　mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 　　bic r0, r0, #0x00002300 @ clear bits 13, 9:8 (--V- --RS) 　　bic r0, r0, #0x00000087 @

53、 clear bits 7, 2:0 (B--- -CAM) 　　orr r0, r0, #0x00000002 @ set bit 2 (A) Align 　　orr r0, r0, #0x00001000 @ set bit 12 (I) I-Cache 　　mcr p15

54、, 0, r0, c1, c0, 0 　　/* 　　* before relocating, we have to setup RAM timing 　　* because memory timing is board-dependend, you will </p&g

55、t;　　* find a lowlevel_init.S in your board directory. 　　*/ 　　mov ip, lr 　　bl lowlevel_init 　　mov

56、lr, ip 　　mov pc, lr 　　#endif /* CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT */ 　　非常符合我們的思維，我們無(wú)效掉了指令cache和數(shù)據(jù)cache，并禁止MMU 　　與 cache。為什么會(huì)有這一步呢？筆者曾經(jīng)深受cach

57、e 的傷害。在調(diào)試代碼的 　　時(shí)候，下載完修改的bin 文件后，如果只按復(fù)位鍵，而不關(guān)掉板子重新上電，就 　　會(huì)造成 cache 中可能殘留之前對(duì) cache 操作的數(shù)據(jù)。我們稱之為“臟數(shù)據(jù)”， 　　它會(huì)映像我們的調(diào)試結(jié)果，造成假象。 　　當(dāng)然，在這里無(wú)效cache 和

58、MMU 肯定還有別的原因。比如在初始化階段， 　　可以認(rèn)為我們只有一個(gè)任務(wù)在跑，沒(méi)有必要，也不允許使用地址變換。因此最好 　　應(yīng)該無(wú)效掉 MMU。 　　由于在cpu_init_cri 子程序中又一次調(diào)用子程序 lowlevel_init，因此，需 　　要事先保護(hù)好 lr

59、寄存器的內(nèi)容。當(dāng)返回時(shí)候，再恢復(fù)它。在進(jìn)入 lowlevel_init 　　之前，有必要詳細(xì)說(shuō)一下 mov ip, lr，這個(gè)語(yǔ)句的ip。 　　為了使單獨(dú)編譯的C 語(yǔ)言程序和匯編程序之間能相互調(diào)用，必須為子程序間 　　的調(diào)用規(guī)定一定的規(guī)則。這就是ATPCS 規(guī)則。它規(guī)定了一些子程序間調(diào)用的基 </p&g

60、t;　　本規(guī)則。在寄存器的使用規(guī)則里，寄存器 R12 作用子程序間的 scratch 寄存器， 　　記做 ip。mov ip, lr 語(yǔ)句的 ip 由此而來(lái)。筆者認(rèn)為，這里使用別的通用寄存器 　　來(lái)代替 ip，實(shí)現(xiàn)的功能也是一樣的。詳情請(qǐng)參考《ARM 體系結(jié)構(gòu)與編程》第 6 　　章 AT

61、PCS 介紹。 　　調(diào)用lowlevel_init 　　這個(gè)函數(shù)在 u-boot-1.2.0\board\smdk2410\lowlevel_init.S 文件中。 　　這是對(duì) SDRAM 的初始化。 　　_TEXT_BASE:

62、　　.word TEXT_BASE 　　.globl lowlevel_init 　　lowlevel_init: 　　/* memory control configuration */ 　　/* make r0 relative the current locat

63、ion so that it */ 　　/* reads SMRDATA out of FLASH rather than memory ! */ 　　ldr r0, =SMRDATA 　　ldr r1, _TEXT_BASE 　　sub r0, r0, r

64、1 　　ldr r1, =BWSCON /* Bus Width Status Controller */ 　　add r2, r0, #13*4 　　0: 　　ldr r3, [r0], #4 <

65、;/p>　　str r3, [r1], #4 　　cmp r2, r0 　　bne 0b 　　/* everything is fine now */ 　　mov pc, lr <

66、;p>　　.ltorg 　　/* the literal pools origin */ 　　SMRDATA: 　　.word 　　(0+(B1_BWS

67、CON<<4)+(B2_BWSCON<<8)+(B3_BWSCON<<12)+( 　　B4_BWSCON<<16)+(B5_BWSCON<<20)+(B6_BWSCON<<24)+(B 　　7_BWSCON<<28)) <b

68、>　　.word 　　((B0_Tacs<<13)+(B0_Tcos<<11)+(B0_Tacc<<8)+(B0_Tcoh<<6)+ 　　(B0_Tah<<4)+(B0_Tacp<<2)+(B0_PMC)) <

69、b>　　.word 　　((B1_Tacs<<13)+(B1_Tcos<<11)+(B1_Tacc<<8)+(B1_Tcoh<<6)+ 　　(B1_Tah<<4)+(B1_Tacp<<2)+(B1_PMC)) <

70、;b>　　.word 　　((B2_Tacs<<13)+(B2_Tcos<<11)+(B2_Tacc<<8)+(B2_Tcoh<<6)+ 　　(B2_Tah<<4)+(B2_Tacp<<2)+(B2_PMC)) &l

71、t;b>　　.word 　　((B3_Tacs<<13)+(B3_Tcos<<11)+(B3_Tacc<<8)+(B3_Tcoh<<6)+ 　　(B3_Tah<<4)+(B3_Tacp<<2)+(B3_PMC)) &

72、lt;b>　　.word 　　((B4_Tacs<<13)+(B4_Tcos<<11)+(B4_Tacc<<8)+(B4_Tcoh<<6)+ 　　(B4_Tah<<4)+(B4_Tacp<<2)+(B4_PMC))

73、　　.word 　　((B5_Tacs<<13)+(B5_Tcos<<11)+(B5_Tacc<<8)+(B5_Tcoh<<6)+ 　　(B5_Tah<<4)+(B5_Tacp<<2)+(B5_PMC))

74、;　　.word ((B6_MT<<15)+(B6_Trcd<<2)+(B6_SCAN)) 　　.word ((B7_MT<<15)+(B7_Trcd<<2)+(B7_SCAN)) 　　.word 　　((REFEN<&l

75、t;23)+(TREFMD<<22)+(Trp<<20)+(Trc<<18)+(Tchr<<1 　　6)+REFCNT) 　　.word 0x32 　　.word 0x30 　　.word 0x30

76、　　該段代碼是對(duì) SDRAM 控制器相關(guān)的寄存器賦值，賦值過(guò)程中，采用了一個(gè) 巧妙的做法，把SDRAM 控制器初始化需要用到的 13個(gè)寄存器的值先保存在文字池(literal pools)中，然后通過(guò) LDR 偽指令以及.ltorg 來(lái)訪問(wèn)這個(gè)文字池，獲取寄存器的值賦值到對(duì)應(yīng)的寄存器地址中去。很多同學(xué)對(duì)此代碼的兩個(gè)地址不理解：SMRDATA 與_TEXT_BASE。不理解這兩個(gè)地址相減之后，到底是一個(gè)什么值。為什

77、么要相減呢？其實(shí)編譯器進(jìn)行編譯，是按照鏈接文件進(jìn)行的。也就是說(shuō)，編譯的時(shí)候所有的地址都是相對(duì)于這個(gè)TEXT_BASE 計(jì)算出來(lái)的。而我們的程序是存放在 Flash 中的，ARM 上電后，假設(shè)從 nandflash 模式啟動(dòng)，那么它會(huì)把 Nandflash 的前 4K 加載到內(nèi)存中開(kāi)始運(yùn)行，當(dāng)然是從 0x0 這個(gè)地址開(kāi)始運(yùn)行，所以要求我們的代碼在還沒(méi)有搬移到 TEXT_BASE （0x38f00000）這個(gè)位置以前是不能使用這些

78、label 的，只能找到一個(gè)相對(duì)于0x0 的地址出來(lái)，才能得到真正的數(shù)據(jù)。而且這時(shí)候，我們編譯出來(lái)的 bin 文件是存放在 0x00000　　碼的搬移 　　#ifndef CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT 　　relocate:

79、 /* relocate U-Boot to RAM */ 　　adr r0, _start /* r0 <- current position of code */ 　　ldr r1, _TEXT_BASE /* test if we run from

80、flash or RAM */ 　　cmp r0, r1 /* don't reloc during debug */ 　　beq stack_setup 　　ldr r2, _armboot_start <p&

81、gt;　　ldr r3, _bss_start 　　sub r2, r3, r2 /* r2 <- size of armboot */ 　　add r2, r0, r2 /* r2 <- source end address */ <

82、;/p>　　copy_loop: 　　ldmia r0!, {r3-r10} /* copy from source address [r0] */ 　　stmia r1!, {r3-r10} /* copy to target address [r1] */ &

83、lt;/p>　　cmp r0, r2 /* until source end addreee [r2] */ 　　ble copy_loop 　　#endif /* CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT */ 　　在 SD

84、RAM 初始化完畢后，我們開(kāi)始搬移代碼，把代碼從原先的 0x0 開(kāi)始 　　的位置搬移到內(nèi)存中的適當(dāng)?shù)奈恢美^續(xù)執(zhí)行。為啥要搬移代碼？原因可能如下： 　　1、運(yùn)行速度的考慮。 　　flash 的讀寫速度遠(yuǎn)小于SDRAM 的讀寫速度，搬移到SDRAM 后，可提高 <b&g

85、t;　　運(yùn)行效率。 　　2、空間的考慮。 　　如果是 nandflash 啟動(dòng)模式，那么只有4KB 的空間供用戶使用，實(shí)際的代 　　碼是永遠(yuǎn)大于 4KB 的，因此需要重新開(kāi)辟空間來(lái)進(jìn)行代碼的運(yùn)行工作。 　　一時(shí)間只

86、能想起這兩個(gè)原因。有些版本的 u-boot 的代碼搬移用C 語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)：bl CopyCode2Ram， 　　也是可以的。因?yàn)檫@時(shí)候，我們完全搭建好了 C 環(huán)境。在這段代碼中，還有一個(gè)子程序：beq stack_setup，用來(lái)設(shè)置棧空 　　間的，我們?cè)?/p>

87、下節(jié)中講解。 　　?？臻g的設(shè)置 　　stack_setup: 　　ldr r0, _TEXT_BASE /* upper 128 KiB: relocated uboot */ 　　sub r0

88、, r0, #CFG_MALLOC_LEN /* malloc area */ 　　sub r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* bdinfo */ 　　#ifdef CONFIG_USE_IRQ 　　sub

89、 r0, r0, 　　#(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ) 　　#endif 　　sub s

90、p, r0, #12 /* leave 3 words for abort-stack */ 　　這段代碼是用來(lái)分配各個(gè)?？臻g的。包括分配動(dòng)態(tài)內(nèi)存區(qū)，全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)，IRQ 　　和 FIQ 的?？臻g等。 　　BSS段的清零

91、　　clear_bss: 　　ldr r0, _bss_start /* find start of bss segment */ 　　ldr r1, _bss_end /* stop here */ </

92、p>　　mov r2, #0x00000000 /* clear */ 　　clbss_l: 　　str r2, [r0] /* clear loop... */ <p

93、>　　add r0, r0, #4 　　cmp r0, r1 　　ble clbss_l 　　本段代碼先設(shè)置了 BSS 段的起始地址與結(jié)束地址，然后循環(huán)清楚所有的 　　BSS 段。至此，所有的 cpu 初始化工作（stage1 階段）已經(jīng)全部結(jié)束了。

94、后 　　面的代碼，將通過(guò) ldr pc, _start_armboot，進(jìn)入C 代碼執(zhí)行。這個(gè) C 入口 　　的函數(shù)，是在 u-boot-1.1.6\lib_arm\board.c 文件中。它標(biāo)志著后續(xù)將全面 　　啟動(dòng)C 語(yǔ)言程序，同時(shí)它也是整個(gè) u-boot 的主函數(shù)。 </p&g

95、t;　　2 第二階段 stage2:C代碼分析 　　上節(jié)提到，start_armboot 函數(shù)不僅標(biāo)志著后續(xù)將全面啟動(dòng) C 語(yǔ)言程序， 　　同時(shí)它也是整個(gè)u-boot 的主函數(shù)。那么該函數(shù)完成什么操作呢？ 　　為gd與bd分配空間 　　/* Poin

96、ter is writable since we allocated a register for it */ 　　gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - 　　sizeof(gd_t)); 　　/* comp

97、iler optimization barrier needed for GCC >= 3.4 */ 　　__asm__ __volatile__("": : :"memory"); 　　memset ((void*)gd, 0, sizeof (gd_t));

98、gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t)); 　　memset (gd->bd, 0, sizeof (bd_t)); 　　如同使用變量之前，需要聲明定義一樣，這里使用全局變量 gd 和 bd 之前， 　　我們需要先設(shè)置它的地址，并用 memset 函數(shù)為它分

99、配合適的空間。u-boot 　　的注釋告知我們，gd 和 bd 是一個(gè)可寫的指針，實(shí)際上不過(guò)是一個(gè)地址而已。 　　代碼中的這句話：__asm__ __volatile__("": : :"memory"); 目的就是 　　告訴編譯器內(nèi)存被修改過(guò)了 &

100、lt;p>　　執(zhí)行初始化列表函數(shù) 　　for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) { 　　if ((*init_fnc_ptr)() != 0) { 　　hang (); </

101、p>　　} 　　} 　　這是一個(gè)for 語(yǔ)句，卻完成了板子初始化列表函數(shù)的功能。我們先來(lái)看一下 　　for 語(yǔ)句的初始值：init_sequence。用source insight 跟蹤后發(fā)現(xiàn)，它是一個(gè) <

102、;/p>　　指針數(shù)組： 　　init_fnc_t *init_sequence[] = { 　　cpu_init, /* basic cpu dependent setup */ 　　board_init, /* basic b

103、oard dependent setup */ 　　interrupt_init, /* set up exceptions */ 　　env_init, /* initialize environment */ 　　init_baudrate, /* initialze baudra

104、te settings */ 　　serial_init, /* serial communications setup */ 　　console_init_f, /* stage 1 init of console */ 　　display_banner, /* say tha

105、t we are here */ 　　#if defined(CONFIG_DISPLAY_CPUINFO) 　　print_cpuinfo, /* display cpu info (and speed) */ 　　#endif <p&

106、gt;　　#if defined(CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO) 　　checkboard, /* display board info */ 　　#endif 　　dram_init, /* configure available R

107、AM banks */ 　　display_dram_config, 　　NULL, 　　}; 　　指針數(shù)組的每個(gè)成員都對(duì)應(yīng)著一個(gè)函數(shù)名（函數(shù)指針），指向的是 init_fnc_t </p&

108、gt;　　類型的函數(shù)。For 語(yǔ)句每次都會(huì)判斷當(dāng)前的函數(shù)是不是 NULL，如果是，則跳出 　　for 語(yǔ)句，完成當(dāng)前的板子初始化列表函數(shù)的功能。 　　可能大家都注意到了一個(gè)類型：init_fnc_t，它表示什么意思呢？我們看到 　　了在初始化列表函數(shù)之前，有一個(gè)新的數(shù)據(jù)類型，它是個(gè)typed

109、ef 語(yǔ)句： 　　typedef int (init_fnc_t) (void); 　　可能有的同學(xué)對(duì)此不太理解，為啥非得用一個(gè) typedef 呢？筆者認(rèn)為，可以不 　　用 typedef，但是用了 init_fnc_t 后，團(tuán)隊(duì)中別的成員來(lái)看代碼的時(shí)候，會(huì)很 　　輕松

110、地知道，這是一個(gè)初始化(init)的函數(shù)(fnc)，增加了代碼的可讀性。 　　Cpu_init 函數(shù)，并沒(méi)有做實(shí)質(zhì)性的工作，而且我們現(xiàn)在暫時(shí)沒(méi)有定義 　　CONFIG_USE_IRQ，因此，代碼執(zhí)行到這里，直接就return 0; 　　Board_init 函數(shù)，是初始化與硬件平臺(tái)有關(guān)的函數(shù)。它的工作很明顯：時(shí)

111、 　　鐘的設(shè)置，引腳 IO 口的設(shè)置，并且在這里把數(shù)據(jù)cache 和指令 cache 也打開(kāi) 　　了。以上工作的完成，標(biāo)志著板子已經(jīng)準(zhǔn)備好工作了。當(dāng)然，考慮到可能系統(tǒng)會(huì) 　　發(fā)生意外中斷，所以我們還需要初始化中斷，讓中斷也準(zhǔn)備好工作，因此 u-boot 　　代碼中下一步就

112、開(kāi)始了中斷的初始化。 　　interrupt_init 函數(shù)，這實(shí)際上是定時(shí)器的中斷初始化。和我們之前的培 　　訓(xùn)課程相符的是，我們看到了中斷初始化中的那幾個(gè)熟悉的寄存器，首先是兩個(gè) 　　配置寄存器 TCFG0 和 TCFG1。暈倒，怎么代碼中只有TCFG0 的設(shè)置，沒(méi)有

113、;　　TCFG1 的設(shè)置？很明顯，TCFG1 采用的是默認(rèn)值。然后配置寄存器的下載值， 　　最后打開(kāi)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)定時(shí)器工作。 　　env_init 函數(shù)，這是對(duì)我們板子的環(huán)境做出初始化配置。順便提一下，我 　　們修改的配置文件里，用的是 nand flash 來(lái)存放環(huán)境變量的值。 <

114、;p>　　#define CFG_ENV_IS_IN_NAND 1 　　#define CFG_ENV_OFFSET 0x40000 　　#define CFG_ENV_SIZE64 0xc000 /* Total Size of

115、 　　Environment Sector */ 　　#define CFG_ENV_SIZE 0x20000 /* Total Size of 　　Environment Sector */ 　　因此，我們?cè)谶M(jìn)入

116、u-boot 命令行之后，運(yùn)行的關(guān)于環(huán)境變量的操作，只要 　　它被保存，saveenv，肯定是save 在 nandflash 中的某個(gè)位置。 　　init_baudrate 函數(shù)，初始化波特率。我們心里要很明確，初始化波特率， 　　目的只有一個(gè)：讓串口打印調(diào)試信息。因此，下一個(gè)函數(shù)，肯定是串口的初始化 <

117、/p>　　函數(shù)。所以，我們可以在調(diào)試的時(shí)候，先算好波特率的值，直接賦值給 　　gd->bd->bi_baudrate，注釋掉該函數(shù)中的其他代碼。調(diào)試完畢，再恢復(fù)出原 　　先的代碼。這樣，我們可以不用考慮別的因素導(dǎo)致串口打印不出信息。 　　serial_init 函數(shù)，串口的

118、初始化函數(shù)。這里調(diào)用了另一個(gè)函數(shù)來(lái)配置串口 　　寄存器：serial_setbrg();在這個(gè)函數(shù)中，我們看到了關(guān)于串口的 5 個(gè)寄存器的 　　配置。關(guān)于每個(gè)寄存器的更詳細(xì)的配置信息，請(qǐng)參考ARM 技術(shù)交流網(wǎng)推出的串 　　口課程講解部分。 <p&

119、gt;　　console_init_f 函數(shù)，這個(gè)函數(shù)的功能只有一個(gè)，就是指出我們目前是使 　　用串口的，因此有此句：gd->have_console = 1;然后直接返回 0。 　　display_banner 函數(shù)。OK，現(xiàn)在串口初始化完畢，我們可以打印信息 　　了。這是u-boot 代碼中第一次打印

120、信息。我們可以在這里加入我們自己的代碼， 　　比如筆者移植的u-boot 代碼中，就加入了如下“歡迎”的代碼信息： 　　printf ("\n\n"); 　　printf("*********************************************

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