TQ2440之U-Boot-1.1.6之第一阶段代码详解

baqiao · 发表于 2020-4-27 09:55

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x

根据Board/EmbedSky/u-boot.lds这个链接脚本文件，可知：

———————————————————————————————————

SECTIONS
{
   . = 0x00000000;

   . = ALIGN(4);
   .text    :
   {
         cpu/ARM920t/start.o (.text)
                  board/EmbedSky/boot_init.o (.text)
                  board/EmbedSky/lowlevel_init.o (.text)
                  *(.text)
   }

   . = ALIGN(4);
   .rodata : { *(.rodata) }

   . = ALIGN(4);
   .data : { *(.data) }

   . = ALIGN(4);
   .got : { *(.got) }

   . = .;
   __u_boot_cmd_start = .;
   .u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) }
   __u_boot_cmd_end = .;

   . = ALIGN(4);
   __bss_start = .;
   .bss : { *(.bss) }
   _end = .;
}

————————————————————————————————————

可知U-Boot首先编译cpu/arm920t/start.S这个汇编源文件，被放在程序的最前面。

这个汇编源文件依次完成了如下硬件初始化设置：（下面开始分析start.S源代码）

————————————————————————————————————

.globl _start_start: b    reset

1、将CPU的工作模式设置为管理模式（SVC）；

reset:
/*
  * set the cpu to SVC32 mode
  */
   mrs r0,cpsr
   bic r0,r0,#0x1f
   orr r0,r0,#0xd3
   msr cpsr,r0

2、关闭看门狗（WATCHDG）；

/* turn off the watchdog */
#if defined(CONFIG_S3C2400)
# define pWTCON  0x15300000
# define INTMSK  0x14400008 /* Interupt-Controller base addresses */
# define CLKDIVN 0x14800014 /* clock divisor register */

#elif defined(CONFIG_S3C2410) || defined(CONFIG_S3C2440)
# define pWTCON  0x53000000
# define INTMOD  0X4A000004
# define INTMSK  0x4A000008 /* Interupt-Controller base addresses */
# define INTSUBMSK 0x4A00001C
# define CLKDIVN 0x4C000014 /* clock divisor register */
#endif

#if defined(CONFIG_S3C2400) || defined(CONFIG_S3C2410) || defined(CONFIG_S3C2440)
   ldr       r0, =pWTCON
   mov    r1, #0x0
   str       r1, [r0]

3、屏蔽所有中断

/*
  * mask all IRQs by setting all bits in the INTMR - default
  */
   mov r1, #0xffffffff
   ldr r0, =INTMSK
   str r1, [r0]
# if defined(CONFIG_S3C2410)
   ldr r1, =0x3ff
   ldr r0, =INTSUBMSK
   str r1, [r0]
# elif defined(CONFIG_S3C2440)
   ldr r1, =0x7fff
   ldr r0, =INTSUBMSK
   str r1, [r0]
# endif

4、设置FCLK、HCLK、PCLK的比例（这里实际上是没有设置的，后面会有C函数来完成）；

#if 0
/* FCLK:HCLK: PCLK = 1:2:4 */
/* default FCLK is 120 MHz ! */
   ldr r0, =CLKDIVN
   mov r1, #3
   str r1, [r0]
#endif
#endif /* CONFIG_S3C2400 || CONFIG_S3C2410 || CONFIG_S3C2440 */

接着一个宏定义判断

/*
  * we do sys-critical inits only at reboot,
  * not when booting from ram!
  */

#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
   bl cpu_init_crit
#endif

在根目录下的 include/configs/EmbedSky.h文件里确实没有宏定义CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT，那么就跳入到cpu_init_crit这个函数里面，这个函数在start.S的第265行开始到292行结束。

5、cpu_init_crit这个函数关闭CACHES、MMU

   MCR  MRC  C7 C8这些属于ARM架构的协指令，在《ARM体系架构与编程》，杜春雷著，这本书写的很详细，具体语法我就不多说了，有兴趣的去看可看。

#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
cpu_init_crit:
/*
  * flush v4 I/D caches
  */
mov r0, #0
mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0 /* flush v3/v4 cache */
mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0 /* flush v4 TLB */

/*
  * disable MMU stuff and caches
  */
mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0
bic r0, r0, #0x00002300 @ clear bits 13, 9:8 (--V- --RS)
bic r0, r0, #0x00000087 @ 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, 0, r0, c1, c0, 0

/*
  * before relocating, we have to setup RAM timing
  * because memory timing is board-dependend, you will
  * find a lowlevel_init.S in your board directory.
  */
mov ip, lr
bl lowlevel_init
mov lr, ip
mov pc, lr
#endif /* CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT */

我们注意到，bl lowlevel_init这句，这个函数在board/EmbedSky/lowlevel_init.S这个汇编源代码里面

6、为加载bootloader的第二阶段代码准备RAM空间，下面这段代码就是初始化内存芯片，使SDRAM可以使用。。

_TEXT_BASE:
   .word TEXT_BASE

.globl lowlevel_init
lowlevel_init:
/* memory control configuration */
/* make r0 relative the current location so that it */
/* reads SMRDATA out of FLASH rather than memory ! */

ldr r0,  =SMRDATA
ldr r1, _TEXT_BASE  //TEXT_BASE = 0x33D00000
sub r0, r0, r1

/*这三句，完成了地址变换，因为这个时候内存中还没有数据，不能使用.lds文件里面确定的地址来读取数据。*/

ldr r1, =BWSCON /* Bus Width Status Controller */
add    r2, r0, #13*4
0:
   ldr    r3, [r0], #4
   str    r3, [r1], #4
   cmp    r2, r0
   bne    0b

/* everything is fine now */
   mov pc, lr

.ltorg
/* the literal pools origin */

/*  SMRDATA表示这13个寄存器的值存放的开始地址（连续地址），处于内存中。 */

SMRDATA:
      .word (0+(B1_BWSCON<<4)+(B2_BWSCON<<8)+(B3_BWSCON<<12)+(B4_BWSCON<<16)+(B5_BWSCON<<20)+(B6_BWSCON<<24)+(B7_BWSCON<<28))
   .word ((B0_Tacs<<13)+(B0_Tcos<<11)+(B0_Tacc<<8)+(B0_Tcoh<<6)+(B0_Tah<<4)+(B0_Tacp<<2)+(B0_PMC))
   .word ((B1_Tacs<<13)+(B1_Tcos<<11)+(B1_Tacc<<8)+(B1_Tcoh<<6)+(B1_Tah<<4)+(B1_Tacp<<2)+(B1_PMC))
.word .........

————————————————————————————————————

7、设置栈，为第二阶段的C函数做好准备。

/* Set up the stack       */
stack_setup:
   ldr r0, _TEXT_BASE  /* upper 128 KiB: relocated uboot */
   sub r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN /* malloc area                   */
   sub r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* bdinfo                      */

#ifdef CONFIG_USE_IRQ
   sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)
#endif
   sub sp, r0, #12  /* leave 3 words for abort-stack */

8、时钟初始化

bl  clock_init

   其实上面的时钟初始化，在汇编源文件里是无效的，因为使用了#if 0 ，此时这段区域里的代码都无效，所以这里要用C函数初始化时钟，正好响应了第七步初始化栈。clock_init这个函数究竟在哪里呢，在start.S里面是找不到它的函数的，我们回头看看u-boot.lds看到， board/EmbedSky/boot_init.o (.text)，正好，就是在boot_init.c 文件里面。

void clock_init(void)
{
   S3C24X0_CLOCK_POWER *clk_power = (S3C24X0_CLOCK_POWER *)0x4C000000;

   /* FCLK:HCLK: PCLK = ?:?:? */
#if CONFIG_133MHZ_SDRAM
   clk_power->CLKDIVN = S3C2440_CLKDIV136; //HJ 1:3:6
#else
   clk_power->CLKDIVN = S3C2440_CLKDIV; //HJ 1:4:8
#endif
/* change to asynchronous bus mod */
__asm__( "mrc p15, 0, r1, c1, c0, 0\n" /* read ctrl register */
                  "orr r1, r1, #0xc0000000\n"    /* Asynchronous       */
                  "mcr p15, 0, r1, c1, c0, 0\n" /* write ctrl register  */
                  :::"r1"
                  );

/* to reduce PLL lock time, adjust the LOCKTIME register */
      clk_power->LOCKTIME = 0xFFFFFF;

/* configure UPLL */
   clk_power->UPLLCON = S3C2440_UPLL_48MHZ;  //fin=12.000MHz
// clk_power->UPLLCON = S3C2440_UPLL_48MHZ_Fin16MHz; //fin=16.934MHz

/* some delay between MPLL and UPLL */
   delay (4000);

/* configure MPLL */
clk_power->MPLLCON = S3C2440_MPLL_400MHZ;  //fin=12.000MHz
// clk_power->MPLLCON = S3C2440_MPLL_405MHZ; //HJ 405MHz
// clk_power->MPLLCON = S3C2440_MPLL_440MHZ; //HJ 440MHz
// clk_power->MPLLCON = S3C2440_MPLL_480MHZ; //HJ 480MHz
// clk_power->MPLLCON = S3C2440_MPLL_399MHz;  //fin=16.934MHz
/* some delay between MPLL and UPLL */
   delay (8000);
}

9、复制bootloader的第二阶段代码到RAM空间去。

#ifndef CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT
relocate: /* relocate U-Boot to RAM    */
      adr r0,  _start                      /* r0:当前代码的位置 */
      ldr  r1,  _TEXT_BASE       /* r1：代码段的链接地址 */
      cmp    r0, r1                      /* 测试现在是在Flash中还是在RAM 中 */
      beq    clear_bss             /*如果已经在RAM中就执行清除bss函数*/

      ldr  r2,  _armboot_start
      ldr  r3,  _bss_start
      sub r2, r3, r2  /* r2 <- size of armboot          */
#if 1
      bl  CopyCode2Ram  /* r0: source, r1: dest, r2: size */
#else
      add r2, r0, r2  /* r2 <- source end address       */

copy_loop:
      ldmia  r0!,  {r3-r10}  /* copy from source address [r0] */
      stmia  r1!, {r3-r10}  /* copy to target address [r1] */  //r1=_TEXT_BASE  是目标地址
      cmp r0, r2 /* until source end addreee [r2] */
      ble copy_loop
#endif
#endif /* CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT */

———————————————————————————————————

bl  CopyCode2Ram 在board/EmbedSky/boot_init.c里面，这个函数实现将启动代码拷贝到内存中。

———————————————————————————————————

int CopyCode2Ram(unsigned long start_addr, unsigned char *buf, int size)
{
   unsigned int *pdwDest;
   unsigned int *pdwSrc;
   int i;

   if (bBootFrmNORFlash())
   {
         pdwDest = (unsigned int *)buf;
         pdwSrc  = (unsigned int *)start_addr;
         /* 从 NOR Flash启动 */
         for (i = 0; i < size / 4; i++)
         {
               pdwDest = pdwSrc;
         }
         return 0;
   }
   else
   {
         /* 初始化NAND Flash */
         nand_init_ll();

         /* 从 NAND Flash启动 */
         if (NF_ReadID() == 0x76 )
            nand_read_ll(buf, start_addr, (size + NAND_BLOCK_MASK)&~(NAND_BLOCK_MASK));
         else
            nand_read_ll_lp(buf, start_addr, (size + NAND_BLOCK_MASK_LP)&~(NAND_BLOCK_MASK_LP));
         return 0;
   }
}

—————————————————————————————————————

10、清除bss段（初始值为0、无初始化值的全局变量，静态变量放在BSS段）

clear_bss:
         ldr r0, _bss_start  /* find start of bss segment       */
         ldr r1, _bss_end  /* stop here                      */
         mov  r2, #0x00000000  /* clear                         */

clbss_l:
      str r2, [r0]  /* clear loop...                   */
      add r0, r0, #4
      cmp r0, r1
      ble clbss_l

第一阶段的最后一步：C函数的运行环境一切准备好了，它将跳到第二阶段的入口点：

ldr pc, _start_armboot

_start_armboot:

            .word start_armboot

/* start_armboot是第二阶段的第一个C函数，在/lib_arm/board.c中定义  */

好了，U-Boot第一阶段代码就分析到这里，里面的语法大家慢慢体会，有不懂的可以互相交流一下。

ExxNEN · 发表于 2020-4-27 13:22

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