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u-boot官方下载地址(包含了各个版本及当前最新版本):ftp://ftp.denx.de/pub/u-boot/
这里我选择下载u-boot-1.1.6.tar.bz2(6402K)
之后的移植我再选择最新版本u-boot-2011.06.tar.bz2
U-Boot启动第一阶段代码分析
1:cpu自身的初始化:包括MMU,catch,时钟系统,SDRAM控制系统的初始话。
2:重定位:把自己从flash中搬到SDRAM 中
3:分配堆栈空间,设置堆栈指针
4:清零BSS数据段
5:跳转到第二阶段入口函数。
第一阶段对应的文件是cpu/arm920t/start.S和board/smdk2140/lowlevel_init.S
根据cpu/arm920t/u-boot.lds中指定的连接方式:
OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")
;指定输出可执行文件是elf格式,32位ARM指令,小端
/*OUTPUT_FORMAT("elf32-arm", "elf32-arm", "elf32-arm")*/
OUTPUT_ARCH(arm)
;指定输出可执行文件的平台为ARM
ENTRY(_start)
;指定输出可执行文件的起始代码段为_start
SECTIONS
{
. = 0x00000000; ;从0x0位置开始
. = ALIGN(4); ;代码以4字节对齐
.text : ;指定代码段
{
cpu/arm920t/start.o (.text) ;代码的第一个代码部分
*(.text) ;其它代码部分
}
. = ALIGN(4);
.rodata : { *(.rodata) } ;指定只读数据段
. = ALIGN(4);
.data : { *(.data) } ;指定读\写数据段
. = ALIGN(4);
.got : { *(.got) } ;指定got段,got段是u-boot自定义的一个段,非标准段
. = .;
__u_boot_cmd_start = .; ;把__u_boot_cmd_start赋值为当前位置,即起始位置
.u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) } ;指定u_boot_cmd段,uboot把所有的uboot命令放在该段
__u_boot_cmd_end = .; ;把__u_boot_cmd_end赋值为当前位置,即bss段的开始位置
. = ALIGN(4);
__bss_start = .; ;把__bss_start赋值为当前位置,即bss段的开始位置
.bss : { *(.bss) } ;指定bss段
_end = .; ;把_end赋值为当前位置,即bss段的结束位置
}
第一个链接的是cpu/arm920t/start.o,因此u-boot.bin的入口代码在cpu/arm920t/start.o中,其源代码在cpu/arm920t/start.S中。下面我们来分析cpu/arm920t/start.S的执行。
1.硬件设备初始化
(1)设置异常向量
cpu/arm920t/start.S开头有如下的代码:
#include <config.h>
#include <version.h>
/*
*************************************************************************
*
* Jump vector table as in table 3.1 in [1]
*
*************************************************************************
*/
@设置异常向量表,其中_start是GNU 汇编的默认入口标签。注意ldr r0,0x1234是把0X1234中的内容写到R0中,ldr r0,=0x1234,是将1234这个值写到R0中,以及ADR 是用来加载地址。
.globl _start
_start: b reset /* 复位 */
ldr pc, _undefined_instruction /* 未定义指令向量 */
ldr pc, _software_interrupt /* 软件中断向量 */
ldr pc, _prefetch_abort /* 预取指令异常向量 */
ldr pc, _data_abort /* 数据操作异常向量 */
ldr pc, _not_used /* 未使用 */
ldr pc, _irq /* irq中断向量 */
ldr pc, _fiq /* fiq中断向量 */
/* 中断向量表入口地址 */
@.word为GUN 汇编分配一段字内存单元,下面几句话相当于是C语言中的变量名和变量值。
_undefined_instruction: .word undefined_instruction
_software_interrupt: .word software_interrupt
_prefetch_abort: .word prefetch_abort
_data_abort: .word data_abort
_not_used: .word not_used
_irq: .word irq
_fiq: .word fiq
.balignl 16,0xdeadbeef
以上代码设置了ARM异常向量表,各个异常向量介绍如下:
在cpu/arm920t/start.S中还有这些异常对应的异常处理程序。当一个异常产生时,CPU根据异常号在异常向量表中找到对应的异常向量,然后执行异常向量处的跳转指令,CPU就跳转到对应的异常处理程序执行。
其中复位异常向量的指令“b reset”决定了U-Boot启动后将自动跳转到标号“reset”处执行。
/*
*************************************************************************
*
* Startup Code (reset vector)
*
* do important init only if we don't start from memory!
* relocate armboot to ram
* setup stack
* jump to second stage
*
*************************************************************************
*/
@全局符号定义
_TEXT_BASE:
.word TEXT_BASE @在board/smdk2410/config.mk中定义为3ff80000..即UBOOT映像文件所在地址
.globl _armboot_start
_armboot_start:
.word _start
/*
* These are defined in the board-specific linker script.
*/
@下面主要在u-boot.lds链接脚本中定义
.globl _bss_start
_bss_start:
.word __bss_start
.globl _bss_end
_bss_end:
.word _end
#ifdef CONFIG_USE_IRQ
/* IRQ stack memory (calculated at run-time) */
.globl IRQ_STACK_START
IRQ_STACK_START:
.word 0x0badc0de
/* IRQ stack memory (calculated at run-time) */
.globl FIQ_STACK_START
FIQ_STACK_START:
.word 0x0badc0de
#endif
(2)设置CPU进入SVC模式
/*
* the actual reset code
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:
/*
* set the cpu to SVC32 mode
*/
mrs r0,cpsr //将CPSR状态寄存器读取,保存到R0中
bic r0,r0,#0x1f /*工作模式位清零 */
orr r0,r0,#0xd3 /*工作模式位设置为“10011”(管理模式),并将中断禁止位和快中断禁止位置1 */
msr cpsr,r0
以上代码将CPU的工作模式位设置为管理模式,并将中断禁止位和快中断禁止位置‘1’,从而屏蔽了IRQ和FIQ中断。
(3)设置控制寄存器地址
/* 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) /* s3c2410与s3c2440下面4个寄存器地址相同 */
# define pWTCON 0x53000000 /* WATCHDOG控制寄存器地址 */
# define INTMSK 0x4A000008/*中断子屏蔽寄存器地址*/
# define INTSUBMSK 0x4A00001C /* 中断子屏蔽寄存器地址 */
# define CLKDIVN 0x4C000014 /* clock divisor register CLKDIVN寄存器地址, 用来设置FCLK,HCLK,PCLK三者的比例。*/
#endif
对与s3c2410开发板,以上代码完成了WATCHDOG,INTMSK,INTSUBMSK,CLKDIVN四个寄存器的地址的设置。各个寄存器地址参见数据手册。这里如果移植到2440,将#elif defined(CONFIG_S3C2410)修改为#elif defined(CONFIG_S3C2440)即可,因为s3c2410与s3c2440这4个寄存器地址是相同的。
(4)关闭看门狗
#if defined(CONFIG_S3C2400) || defined(CONFIG_S3C2410)
ldr r0, =pWTCON
mov r1, #0x0
str r1, [r0] /* 看门狗控制器的最低位为0时,看门狗不输出复位信号 */
以上代码向看门狗控制寄存器写入0,关闭看门狗。否则在U-Boot启动过程中,CPU将不断重启。如果移植到2440,这里一样。
(5)屏蔽中断
/*
* mask all IRQs by setting all bits in the INTMR - default
*/
mov r1, #0xffffffff /* 某位被置1则对应的中断被屏蔽 */
ldr r0, =INTMSK
str r1, [r0]
INTMSK是主中断屏蔽寄存器,每一位对应SRCPND(中断源引脚寄存器)中的一位,表明SRCPND相应位代表的中断请求是否被CPU所处理。
根据数据手册,INTMSK寄存器是一个32位的寄存器,每位对应一个中断,向其中写入0xffffffff就将INTMSK寄存器全部位置一,从而屏蔽对应的中断。
# if defined(CONFIG_S3C2410)
ldr r1, =0x3ff
ldr r0, =INTSUBMSK
str r1, [r0]
# endif
INTSUBMSK每一位对应子中断屏蔽寄存器SUBSRCPND中的一位,表明SUBSRCPND相应位代表的中断请求是否被CPU所处理。
根据数据手册,INTSUBMSK寄存器是一个32位的寄存器,但是只使用了低10位。向其中写入0x3ff就是将INTSUBMSK寄存器全部有效位(低10位)置一,从而屏蔽对应的中断。注意:对于2440,这里写入的是0x7fff,根据2440数据手册,它使用了低15位。向其中写入0x7fff就是将INTSUBMSK寄存器全部有效位(低15位)置一,从而屏蔽对应的中断。
(6) 设置时钟分频控制寄存器。
/* FCLK:HCLK:PCLK = 1:2:4 * /FCLK为核心提供时钟,HCLK为AHB(ARM920T,内存控制器,中断控制器,LCD控制器,DMA和主USB模块)提供时钟,PCLK为APB(看门狗、IIS、I2C、PWM、MMC、ADC、UART、GPIO、RTC、SPI)提供时钟
/* FCLK:HCLK:PCLK = 1:2:4 */
/* default FCLK is 120 MHz ! */
ldr r0, =CLKDIVN
mov r1, #3
str r1, [r0]
#endif /* CONFIG_S3C2400 || CONFIG_S3C2410 */
接下来请看另一篇:
U-Boot启动第一阶段代码分析 (二) http://www.techbulo.com/1105.html