uboot120启动代码分析Word文档格式.docx
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_irq:
.wordirq
_fiq:
.wordfiq
.balignl16,0xdeadbeef
在start.S文件的开头，就定义了一个全局变量_start（地址为0x0），能被其他文件所引用。
中断向量表是放在地址为0x0开始的地方，其中，每个异常中断的排序是事先规定好的，比如第一个必须是reset异常，第二个必须是未定义指令异常。
系统上电时会从地址为0x0地方取指令，而地址0x0处放置的是reset标签，故会直接跳去reset标签处去启动系统了。
这里使用了ldr指令，ldr指令的label，都用一个.word伪操作来定义的。
.word伪操作符分配了一段字内存单元（字对齐），并用伪操作中的值进行初始化，表示把该label的编译地址写入当前地址，label是不占用任何指令的。
当发生异常时，都将执行u-boot-1.2.0/cpu/arm920t/interrupts.c中定义的中断函数，即start.S中要跳转的这些中断子程序的代码，均在u-boot-1.2.0/cpu/arm920t/interrupts.c中定义。
2.2u-boot存储器映射的定义
该段代码段主要是定义了u-boot需要使用的一些映射区的label，比如用户堆区、用户栈区、全局数据结构区等。
如下图所示：
（非常经典的u-boot映射图）
_TEXT_BASE:
.wordTEXT_BASE
.globl_armboot_start
_armboot_start:
.word_start
.globl_bss_start
_bss_start:
.word__bss_start
.globl_bss_end
_bss_end:
.word_end
#ifdefCONFIG_USE_IRQ
/*IRQstackmemory（calculatedatrun-time）中断的堆栈设置*/
.globlIRQ_STACK_START
IRQ_STACK_START:
.word0x0badc0de
/*IRQstackmemory（calculatedatrun-time）*/
.globlFIQ_STACK_START
FIQ_STACK_START:
#endif
代码的解析：
1）声明_TEXT_BASE标号并用TEXT_BASE来初始化（把TEXT_BASE的值存储在当前位置即标号的位置），TEXT_BASE在u-boot-1.2.0/board/smdk2410/config.mk中定义，它的值为0x33F80000。
2）声明_armboot_start为全局变量，并用_start来初始化，_start定义在board/smdk2410/u-boot.lds中，在FLASH中运行时，_start的地址为0x0；
在SDRAM中运行时，_start的地址为0x33F80000。
3）__bss_start和_end是在链接脚本board/smdk2410/u-boot.lds中给出定义的，在编译u-boot的时候产生的，声明_bss_start和_bss_end为全局变量，并用_bss_start和_bss_end来初始化。
4）声明IRQ_STACK_START和FIQ_STACK_START为全局变量，如果宏定义了CONFIG_USE_IRQ在cpu/arm920t/cpu.c中的cpu_init（）函数将用到这两个全局变量。
2.3上电后设CPU为SVC模式
reset:
/*
*setthecputoSVC32mode
*设置CPU的状态类型为特权模式，该模式主要用来处理软件中断（SWI）
*/
mrsr0,cpsr
bicr0,r0,#0x1f
orrr0,r0,#0xd3
msrcpsr,r0
CPU复位后，系统会立即被设置为SVC模式，首先用mrs指令把CPSR寄存器中的值传送到通用寄存器r0中，用bic指令清除想修改的bit位，然后用orr指令来保证其他bit位不被改动，以达到修改低5位值的目的，最后用msr指令把r0的值给CPSR寄存器，让ARM进入SVC特权模式。
2.4关闭看门狗
1）首先定义寄存器的基地址：
#ifdefined（CONFIG_S3C2400）
#definepWTCON0x15300000
#defineINTMSK0x14400008/*Interupt-Controllerbaseaddresses*/
#defineCLKDIVN0x14800014/*clockdivisorregister*/
#elifdefined（CONFIG_S3C2410）
#definepWTCON0x53000000/*看门狗定时器控制寄存器的基地址*/
#defineINTMSK0x4A000008/*中断屏蔽寄存器的基地址*/
#defineINTSUBMSK0x4A00001C/*中断次级屏蔽寄存器的基地址*/
#defineCLKDIVN0x4C000014/*时钟分频控制寄存器的基地址*/
2）关闭看门狗
#ifdefined（CONFIG_S3C2400）||defined（CONFIG_S3C2410）
ldrr0,=pWTCON
movr1,#0x0
strr1,[r0]
由S3C2440的手册可知，系统启动后，看门狗寄存器是被使能的，如果不在预计的时间内“喂狗”，则系统会发生复位，故要关闭看门狗。
上述代码是将数据0写进看门狗定时器控制寄存器（WTCON），即禁止看门狗定时器的复位功能。
2.5禁止所有中断
/*maskallIRQsbysettingallbitsintheINTMR-default
*禁止所有中断
movr1,#0xffffffff
ldrr0,=INTMSK
strr1,[r0]/*屏蔽所有中断源*/
#ifdefined（CONFIG_S3C2410）
ldrr1,=0x3ff
ldrr0,=INTSUBMSK/*屏蔽有关中断源*/
strr1,[r0]
#endif
作用：
屏蔽所有的irq中断源，要屏蔽中断源只要把中断屏蔽寄存器（INTMSK）的所有bit位置1即可；
这个代码貌似有点多余，因为CPU复位时，这个寄存器的值就是0xFFFFFFFF，以防止发生异常中断。
2.6设置时钟分频控制寄存器（CLKDIVN）
/*FCLK:
HCLK:
PCLK=1:
2:
4*/
/*defaultFCLKis120MHz!
ldrr0,=CLKDIVN
movr1,#3
将0x3写入CLKDIVN寄存器，则分频比FCLK:
4
2.7调用cpu_init_crit
#ifndefCONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
blcpu_init_crit
如果未定义CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT就执行blcpu_init_crit，该语句首先调用cpu_init_crit进行CPU的初始化，并把下一条指令的地址保存在lr寄存器中，以使得执行完后能够正常返回。
#ifndefCONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
cpu_init_crit:
/*flushv4I/Dcaches*/
movr0,#0
mcrp15,0,r0,c7,c7,0
mcrp15,0,r0,c8,c7,0
/*disableMMUstuffandcaches*/
mrcp15,0,r0,c1,c0,0
bicr0,r0,#0x00002300@clearbits13,9:
8（--V---RS）
bicr0,r0,#0x00000087@clearbits7,2:
0（B----CAM）
orrr0,r0,#0x00000002@setbit2（A）Align
orrr0,r0,#0x00001000@setbit12（I）I-Cache
mcrp15,0,r0,c1,c0,0
*beforerelocating,wehavetosetupRAMtiming
*becausememorytimingisboard-dependend,youwill
*findalowlevel_init.Sinyourboarddirectory.
movip,lrbllowlevel_init
movlr,ip
movpc,lr
#endif/*CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT*/
代码分析：
1）设置CP15寄存器使失效Icache（指令cache）和Dcache（数据cache），然后禁止MMU和cache。
这样设置的原因主要是：
如果只按复位键而不关掉电源重新上电，就会造成cache中可能残留之前对cache操作的数据，称之为“脏数据”，它会映像我们的调试结果，造成假象。
还有就是在系统初始化阶段，只有一个任务在运行，程序看到的地址都是物理地址，没有必要也不允许使用地址变换，因此最好关闭MMU。
2）调用子程序lowlevel_init，在调用之前把lr寄存器中存储的返回地址保存在scratch寄存器（ip）中，当程序返回时再恢复它。
2.8调用lowlevel_init子程序
这个函数在board/smdk2410/lowlevel_init.S文件中，主要完成对存储控制器的配置，特别对SDRAM的初始化，为后面搬运代码至SDRAM作准备。
.globllowlevel_init//全局变量lowlevel_init被start.s文件调用
lowlevel_init:
/*memorycontrolconfiguration*/
/*maker0relativethecurrentlocationsothatit*/
/*readsSMRDATAoutofFLASHratherthanmemory!
ldrr0,=SMRDATA
ldrr1,_TEXT_BASE
subr0,r0,r1
ldrr1,=BWSCON
addr2,r0,#13*4
0:
ldrr3,[r0],#4
strr3,[r1],#4
cmpr2,r0
bne0b
/*everythingisfinenow*/
.ltorg
SMRDATA:
//变量SMRDATA的定义
.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（（B2_Tacs<
13）+（B2_Tcos<
11）+（B2_Tacc<
8）+（B2_Tcoh<
6）+（B2_Tah<
4）+（B2_Tacp<
2）+（B2_PMC））
.word（（B3_Tacs<
13）+（B3_Tcos<
11）+（B3_Tacc<
8）+（B3_Tcoh<
6）+（B3_Tah<
4）+（B3_Tacp<
2）+（B3_PMC））
.word（（B4_Tacs<
13）+（B4_Tcos<
11）+（B4_Tacc<
8）+（B4_Tcoh<
6）+（B4_Tah<
4）+（B4_Tacp<
2）+（B4_PMC））
.word（（B5_Tacs<
13）+（B5_Tcos<
11）+（B5_Tacc<
8）+（B5_Tcoh<
6）+（B5_Tah<
4）+（B5_Tacp<
2）+（B5_PMC））
/*以上是对BANKCON0~BANKCON5的时钟周期进行设置*/
.word（（B6_MT<
15）+（B6_Trcd<
2）+（B6_SCAN））
.word（（B7_MT<
15）+（B7_Trcd<
2）+（B7_SCAN））
/*以上是对BANKCON6~BANKCON7的设置*/
.word（（REFEN<
23）+（TREFMD<
22）+（Trp<
20）+（Trc<
18）+（Tchr<
16）+REFCNT）
.word0x32/*BANKSIZE寄存器的设置*/
.word0x30/*MRSRB6寄存器的设置*/
.word0x30/*MRSRB7寄存器的设置*/
1）使用伪指令ltorg，用于声明一个数据文字池的开始，把SDRAM控制器初始化需要用到的13个寄存器的值先保存至文字池（literalpools）中，然后通过ldr指令来访问这个文字池，以获取寄存器的值赋值到对应的寄存器地址中去。
2）SMRDATA标号表示存放存储控制器13个寄存器所需值的开始地址，SMRDATA标号的地址是u-boot编译时确定下来的内存文字池的地址，在内存中的地址为0x33F8xxxx，用SMRDATA减去_TEXT_BASE的值就是要计算出地址SMRDATA相对于地址0x0的大小，即计算出SMRDATA相对地址；
因为u-boot编译时所有地址都是相对于内存地址TEXT_BASE（0x33F80000）计算出来的，而程序存放的实际地址应该NORFLASH的0x0地址（或者内部4KSRAM的0x0地址），ARM一上电总是从0x0的地址开始运行程序，程序代码还没有搬运到TEXT_BASE（0x33F80000）这个位置，所以不能使用这些label的，只能找对一个相对与0x0的地址，才能得到真正的数据，这样SMRDATA在NORFLASH（或者内部4KSRAM）的地址就可以确定下来了。
3）在计算出NORFLASH（或者内部4KSRAM）的存放地址SMRDATA后加上13*4，然后将结果保存在r2中，13个寄存器，每个寄存器占4个字节。
并读取地址SMRDATA后文字池中的数据初始化BWSCON寄存器，这样就完成了SDRAM的初始化工作，SDRAM就开始工作了，以后就可以正常访问0x30000000开始的SDRAM空间。
2.9代码的搬运工作
#ifndefCONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT
relocate:
/*relocateU-BoottoRAM*/
adrr0,_start/*r0<
-currentpositionofcode_*/
ldrr1,_TEXT_BASE/*testifwerunfromflashorRAM*/
cmpr0,r1/*don'
trelocduringdebug*/
beqstack_setup
ldrr2,_armboot_start
ldrr3,_bss_start
subr2,r3,r2/*r2<
-sizeofarmboot*/
addr2,r0,r2/*r2<
-sourceendaddress*/
copy_loop:
ldmiar0!
{r3-r10}/*copyfromsourceaddress[r0]*/
stmiar1!
{r3-r10}/*copytotargetaddress[r1]*/
cmpr0,r2/*untilsourceendaddreee[r2]*/
blecopy_loop
#endif/*CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT*/
1）首先取得标号_start的地址存储到r0，当代码在NORFLASH（或内部4KSRAM）中执行时，r0=_start=0x0；
当在SDRAM中执行时，r0=_start=_TEXT_BASE，测试是从FLASH启动，还是从RAM中启动，若在SDRAM中运行时，则不需要搬运代码直接跳转至stack_setup标号处执行，进行堆栈设置。
若u-boot从flash启动时，则搬运代码至SDRAM中，并计算出u-boot镜像大小的结束地址并保存在寄存器r2，循环搬运代码时使用多寄存器寻址方式。
2）搬运代码的原因：
flash的读写速度远小于SDRAM的读写速度，搬运至SDRAM后，可大幅提高程序的运行效率；
如果是nandflash启动模式，那么只有4KB的空间可供用户使用，实际的代码远大于4KB，因此需要重新开辟空间进行代码的运行工作；
还有就是考虑到价钱的原因，（nandflash和norflash每兆价格相差悬殊），把boot代码放在norflash里面（为什么不放在nandflash里面，因为nandflash读需要驱动支持，norflash可以直接读），boot通常很小，只需要占用几十k的空间，所以只需要很小的norflash芯片，这样很便宜，而应用程序通常很大，所以用价格低廉nandflash来储存。
2.10堆栈空间的设置
stack_setup:
ldrr0,_TEXT_BASE/*upper128KiB:
relocateduboot*/
subr0,r0,#CFG_MALLOC_LEN/*mallocarea*/
subr0,r0,#CFG_GBL_DATA_SIZE/*bdinfo*/
#ifdefCONFIG_USE_IRQ
subr0,r0,#（CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ）
subsp,r0,#12
这段代码的作用是用来分配各个栈空间，包括分配动态内存区，全局数据区，IRQ和FIQ的栈空间等。
2.11BSS段的清零
clear_bss:
/*BSS段清零*/
ldrr0,_bss_start/*findstartofbsssegment找*/
ldrr1,_bss_end/*stopherebss段的结束地址存放r1中*/
movr2,#0x00000000/*clear把0传送给r2寄存器*/
clbss_l:
strr2,[r0]/*clearloop...将bss段循环清零*/
addr0,r0,#4
cmpr0,r1
bleclbss_l
这段代码先设置了BSS段的起始地址与结束地址，然后循环清除所有的BSS段。
至此，所有的CPU初始化工作（stage1阶段）已经全部结束了。
后面的代码，将通过ldrpc,_start_armboot，进入C程序代码执行，启动C语言程序，同时也是整个u-boot的主函数。
3、stage2：
C代码的分析
3.1为gd_t全局数据结构的指针gd与bd分配空间
gd=（gd_t*）（_armboot_start-CFG_MALLOC_LEN-sizeof（gd_t））;
__asm____volatile__（"
"
:
:
memory"
）;
memset（（void*）gd,0,sizeof（gd_t））;
gd->
bd=（bd_t*）（（char*）gd-sizeof（bd_t））;
memset（gd->
bd,0,sizeof（bd_t））;
代码解析：
把gd所指的内存区域清零，大小为sizeof（gd_t），初始化数据结构体指针bd_t，即为开发板数据变量bd分配内存空间，计算gd->
bd的起始地址，把bd所指的内存区域清零，大小为sizeof（bd_t）。
代码中的这句话：
目的就是告诉编译器内存被修改过了。
3.2初始化列表函数
for（init_fnc_ptr=init_sequence;
*init_fnc_ptr;
++init_fnc_ptr）
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