Uboot启动流程Word文件下载.docx

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ldrpc,_data_abort/*

数据操作专门向量*/

ldrpc,_not_used/*未使用*/

ldrpc,_irq/*irq中断向量*/

ldrpc,_fiq/*fiq中断向量*/

/*中断向量表入口地址*/

_undefined_instruction:

.wordundefined_instruction

_software_interrupt:

.wordsoftware_interrupt

_prefetch_abort:

.wordprefetch_abort

_data_abort:

.worddata_abort

_not_used:

.wordnot_used

_irq:

.wordirq

_fiq:

.wordfiq

.balignl16,0xdeadbeef

以上代码设置了ARM专门向量表，各个专门向量介绍如下：

表2.1ARM专门向量表

地址

专门

进入模式

描述

0x00000000

复位

治理模式

复位电平有效时，产生复位专门，程序跳转到复位处理程序处执行

0x00000004

未定义指令

未定义模式

遇到不能处理的指令时，产生未定义指令专门

0x00000008

软件中断

执行SWI指令产生，用于用户模式下的程序调用特权操作指令

0x0000000c

预存指令

中止模式

处理器预取指令的地址不存在，或该地址不承诺当前指令访咨询，产生指令预取中止专门

0x00000010

数据操作

处理器数据访咨询指令的地址不存在，或该地址不承诺当前指令访咨询时，产生数据中止专门

0x00000014

未使用

0x00000018

IRQ

外部中断要求有效，且CPSR中的I位为0时，产生IRQ专门

0x0000001c

FIQ

快速中断要求引脚有效，且CPSR中的F位为0时，产生FIQ专门

在cpu/arm920t/start.S中还有这些专门对应的专门处理程序。

当一个专门产生时，CPU依照专门号在专门向量表中找到对应的专门向量，然后执行专门向量处的跳转指令，CPU就跳转到对应的专门处理程序执行。

其中复位专门向量的指令“bstart_code”决定了U-Boot启动后将自动跳转到标号“start_code”处执行。

（2）CPU进入SVC模式

start_code:

*setthecputoSVC32mode

mrsr0,cpsr

bicr0,r0,#0x1f/*工作模式位清零*/

orrr0,r0,#0xd3/*工作模式位设置为“10011”（治理模式），并将中断禁止位和快中断禁止位置1*/

msrcpsr,r0

以上代码将CPU的工作模式位设置为治理模式，并将中断禁止位和快中断禁止位置一，从而屏蔽了IRQ和FIQ中断。

（3）设置操纵寄存器地址

#ifdefined（CONFIG_S3C2400）

#definepWTCON0x15300000

#defineINTMSK0x14400008

#defineCLKDIVN0x14800014

#else/*s3c2410与s3c2440下面4个寄存器地址相同*/

#definepWTCON0x53000000/*WATCHDOG操纵寄存器地址*/

#defineINTMSK0x4A000008/*INTMSK寄存器地址*/

#defineINTSUBMSK0x4A00001C/*INTSUBMSK寄存器地址*/

#defineCLKDIVN0x4C000014/*CLKDIVN寄存器地址*/

#endif

对与s3c2440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参考文献[4]。

（4）关闭看门狗

ldrr0,=pWTCON

movr1,#0x0

strr1,[r0]/*看门狗操纵器的最低位为0时，看门狗不输出复位信号*/

以上代码向看门狗操纵寄存器写入0，关闭看门狗。

否则在U-Boot启动过程中，CPU将不断重启。

（5）屏蔽中断

*maskallIRQsbysettingallbitsintheINTMR-default

movr1,#0xffffffff/*某位被置1则对应的中断被屏蔽*/

ldrr0,=INTMSK

strr1,[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，讲明SRCPND相应位代表的中断要求是否被CPU所处理。

依照参考文献4，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。

#ifdefined（CONFIG_S3C2440）

ldrr1,=0x7fff

ldrr0,=INTSUBMSK

strr1,[r0]

INTSUBMSK每一位对应SUBSRCPND中的一位，讲明SUBSRCPND相应位代表的中断要求是否被CPU所处理。

依照参考文献4，INTSUBMSK寄存器是一个32位的寄存器，然而只使用了低15位。

向其中写入0x7fff确实是将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MPLLCON,UPLLCON,CLKDIVN

#ifdefined（CONFIG_S3C2440）

#defineMPLLCON0x4C000004

#defineUPLLCON0x4C000008

ldrr0,=CLKDIVN

movr1,#5

ldrr0,=MPLLCON

ldrr1,=0x7F021

ldrr0,=UPLLCON

ldrr1,=0x38022

#else

/*FCLK:

HCLK:

PCLK=1:

4*/

/*defaultFCLKis120MHz!

ldrr0,=CLKDIVN

movr1,#3

#endif

CPU上电几毫秒后，晶振输出稳固，FCLK=Fin（晶振频率），CPU开始执行指令。

但实际上，FCLK能够高于Fin，为了提高系统时钟，需要用软件来启用PLL。

这就需要设置CLKDIVN，MPLLCON，UPLLCON这3个寄存器。

CLKDIVN寄存器用于设置FCLK，HCLK，PCLK三者间的比例，能够依照表2.2来设置。

表2.2S3C2440的CLKDIVN寄存器格式

CLKDIVN

位

讲明

初始值

HDIVN

[2:

00:

HCLK=FCLK/1.

01:

HCLK=FCLK/2.

10:

HCLK=FCLK/4（当CAMDIVN[9]=0时）

HCLK=FCLK/8（当CAMDIVN[9]=1时）

11:

HCLK=FCLK/3（当CAMDIVN[8]=0时）

HCLK=FCLK/6（当CAMDIVN[8]=1时）

PDIVN

[0]

PCLK=HCLK/11:

PCLK=HCLK/2

设置CLKDIVN为5，就将HDIVN设置为二进制的10，由于CAMDIVN[9]没有被改变过，取默认值0，因此HCLK=FCLK/4。

PDIVN被设置为1，因此PCLK=HCLK/2。

因此分频比FCLK:

8。

MPLLCON寄存器用于设置FCLK与Fin的倍数。

MPLLCON的位[19:

12]称为MDIV，位[9:

4]称为PDIV，位[1:

0]称为SDIV。

关于S3C2440，FCLK与Fin的关系如下面公式：

MPLL（FCLK）=（2×

m×

Fin）/（p×

）

其中：

m=MDIC+8，p=PDIV+2，s=SDIV

MPLLCON与UPLLCON的值能够依照参考文献4中“PLLVALUESELECTIONTABLE”设置。

该表部分摘录如下：

表2.3举荐PLL值

输入频率

输出频率

MDIV

PDIV

SDIV

12.0000MHz

48.00MHz

56（0x38）

405.00MHz

127（0x7f）

当mini2440系统主频设置为405MHZ，USB时钟频率设置为48MHZ时，系统能够稳固运行，因此设置MPLLCON与UPLLCON为：

MPLLCON=（0x7f<

12）|（0x02<

4）|（0x01）=0x7f021

UPLLCON=（0x38<

4）|（0x02）=0x38022

（7）关闭MMU，cache

接着往下看：

#ifndefCONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT

blcpu_init_crit

cpu_init_crit这段代码在U-Boot正常启动时才需要执行，若将U-Boot从RAM中启动则应该注释掉这段代码。

下面分析一下cpu_init_crit到底做了什么：

320#ifndefCONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT

321cpu_init_crit:

322/*

323*使数据cache与指令cache无效*/

324*/

325movr0,#0

326mcrp15,0,r0,c7,c7,0/*向c7写入0将使ICache与DCache无效*/

327mcrp15,0,r0,c8,c7,0/*向c8写入0将使TLB失效*/

328

329/*

330*disableMMUstuffandcaches

331*/

332mrcp15,0,r0,c1,c0,0/*读出操纵寄存器到r0中*/

333bicr0,r0,#0x00002300@clearbits13,9:

8（--V---RS）

334bicr0,r0,#0x00000087@clearbits7,2:

0（B----CAM）

335orrr0,r0,#0x00000002@setbit2（A）Align

336orrr0,r0,#0x00001000@setbit12（I）I-Cache

337mcrp15,0,r0,c1,c0,0/*储存r0到操纵寄存器*/

338

339/*

340*beforerelocating,wehavetosetupRAMtiming

341*becausememorytimingisboard-dependend,youwill

342*findalowlevel_init.Sinyourboarddirectory.

343*/

344movip,lr

345

346bllowlevel_init

347

348movlr,ip

349movpc,lr

350#endif/*CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT*/

代码中的c0，c1，c7，c8差不多上ARM920T的协处理器CP15的寄存器。

其中c7是cache操纵寄存器，c8是TLB操纵寄存器。

325~327行代码将0写入c7、c8，使Cache，TLB内容无效。

第332~337行代码关闭了MMU。

这是通过修改CP15的c1寄存器来实现的，先看CP15的c1寄存器的格式（仅列出代码中用到的位）：

表2.3CP15的c1寄存器格式（部分）

各个位的意义如下：

表示专门向量表所在的位置，0：

专门向量在0x00000000；

1：

专门向量在0xFFFF0000

0：

关闭ICaches；

1：

开启ICaches

R、S:

用来与页表中的描述符一起确定内存的访咨询权限

CPU为小字节序；

CPU为大字节序

0：

关闭DCaches；

开启DCaches

数据访咨询时不进行地址对齐检查；

数据访咨询时进行地址对齐检查

关闭MMU；

开启MMU

332~337行代码将c1的M位置零，关闭了MMU。

（8）初始化RAM操纵寄存器

其中的lowlevel_init就完成了内存初始化的工作，由于内存初始化是依靠于开发板的，因此lowlevel_init的代码一样放在board下面相应的名目中。

关于mini2440，lowlevel_init在board/samsung/mini2440/lowlevel_init.S中定义如下：

45#defineBWSCON0x48000000/*13个储备操纵器的开始地址*/

129_TEXT_BASE:

130.wordTEXT_BASE

131

132.globllowlevel_init

133lowlevel_init:

134/*memorycontrolconfiguration*/

135/*maker0relativethecurrentlocationsothatit*/

136/*readsSMRDATAoutofFLASHratherthanmemory!

137ldrr0,=SMRDATA

138ldrr1,_TEXT_BASE

139subr0,r0,r1/*SMRDATA减_TEXT_BASE确实是13个寄存器的偏移地址*/

140ldrr1,=BWSCON/*BusWidthStatusController*/

141addr2,r0,#13*4

1420:

143ldrr3,[r0],#4/*将13个寄存器的值逐一赋值给对应的寄存器*/

144strr3,[r1],#4

145cmpr2,r0

146bne0b

147

148/*everythingisfinenow*/

149movpc,lr

150

151.ltorg

152/*theliteralpoolsorigin*/

153

154SMRDATA:

/*下面是13个寄存器的值*/

155.word……

156.word……

lowlevel_init初始化了13个寄存器来实现RAM时钟的初始化。

lowlevel_init函数关于U-Boot从NANDFlash或NORFlash启动的情形差不多上有效的。

U-Boot.lds链接脚本有如下代码：

……

board/samsung/mini2440/lowlevel_init.o将被链接到cpu/arm920t/start.o后面，因此board/samsung/mini2440/lowlevel_init.o也在U-Boot的前4KB的代码中。

U-Boot在NANDFlash启动时，lowlevel_init.o将自动被读取到CPU内部4KB的内部RAM中。

因此第137~146行的代码将从CPU内部RAM中复制寄存器的值到相应的寄存器中。

关于U-Boot在NORFlash启动的情形，由于U-Boot连接时确定的地址是U-Boot在内存中的地址，而现在U-Boot还在NORFlash中，因此还需要在NORFlash中读取数据到RAM中。

由于NORFlash的开始地址是0，而U-Boot的加载到内存的起始地址是TEXT_BASE，SMRDATA标号在Flash的地址确实是SMRDATA－TEXT_BASE。

综上所述，lowlevel_init的作用确实是将SMRDATA开始的13个值复制给开始地址[BWSCON]的13个寄存器，从而完成了储备操纵器的设置。

（9）复制U-Boot第二时期代码到RAM

cpu/arm920t/start.S原先的代码是只支持从NORFlash启动的，通过修改现在U-Boot在NORFlash和NANDFlash上都能启动了，实现的思路是如此的：

blbBootFrmNORFlash/*判定U-Boot是在NANDFlash依旧NORFlash启动*/

cmpr0,#0/*r0存放bBootFrmNORFlash函数返回值，若返回0表示NANDFlash启动，否则表示在NORFlash启动*/

beqnand_boot/*跳转到NANDFlash启动代码*/

/*NORFlash启动的代码*/

bstack_setup/*跃过NANDFlash启动的代码*/

nand_boot:

/*NANDFlash启动的代码*/

stack_setup:

/*其他代码*/

其中bBootFrmNORFlash函数作用是判定U-Boot是在NANDFlash启动依旧NORFlash启动，若在NORFlash启动则返回1，否则返回0。

依照ATPCS规则，函数返回值会被存放在r0寄存器中，因此调用bBootFrmNORFlash函数后依照r0的值就能够判定U-Boot在NANDFlash启动依旧NORFlash启动。

bBootFrmNORFlash函数在board/samsung/mini2440/nand_read.c中定义如下：

intbBootFrmNORFlash（void）

volatileunsignedint*pdw=（volatileunsignedint*）0;

unsignedintdwVal;

dwVal=*pdw;

/*先记录下原先的数据*/

*pdw=0x12345678;

if（*pdw!

=0x12345678）/*写入失败，讲明是在NORFlash启动*/

return1;

else/*写入成功，讲明是在NANDFlash启动*/

*pdw=dwVal;

/*复原原先的数据*/

return0;

关于从NANDFlash启动的情形，其开始4KB的代码会被自动复制到CPU内部4K内存中，因此能够通过直截了当赋值的方法来修改。

关于从NORFlash启动的情形，NORFlash的开始地址即为0，必须通过一定的命令序列才能向NORFlash中写数据，因此能够依照这点差不来辨论是从NANDFlash依旧NORFlash启动：

向地址0写入一个数据，然后读出来，假如发觉写入失败的确实是NORFlash，否则确实是NANDFlash。

下面来分析NORFlash启动部分代码：

208adrr0,_start/*r0<

-currentpositionofcode*/

209ldrr1,_TEXT_BASE/*testifwerunfromflashorRAM*/

/*判定U-Boot是否是下载到RAM中运行，若是，则不用再复制到RAM中了，这种情形通常在调试U-Boot时才发生*/

210cmpr0,r1/*_start等于_TEXT_BASE讲明是下载到RAM中运行*/

211beqstack_setup

212/*以下直到nand_boot标号前差不多上NORFlash启动的代码*/

213ldrr2,_armboot_start

214ldrr3,_bss_start

215subr2,r3,r2

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