S3C2410 bootloader ----VIVI阅读笔记 下

1 static inline void mem_mapping_linear(void)
2 {
3      unsigned long pageoffset, sectionNumber;
4            putstr_hex("MMU table base address = 0x", (unsigned long)
mmu_tlb_base);
5       /* 4G 虚拟地址映射到相同的物理地址. not cacacheable, not bufferable */
6       /* mmu_tlb_base = 0x33dfc000*/
7       for (sectionNumber = 0; sectionNumber < 4096; sectionNumber++) {
8               pageoffset = (sectionNumber << 20);
9                 *(mmu_tlb_base + (pageoffset >> 20)) = pageoffset |
            MMU_SECDESC;
10      }
11      /* make dram cacheable */
12      /* SDRAM物理地址0x3000000-0x33ffffff,
13          DRAM_BASE=0x30000000,DRAM_SIZE=64M
14      */
15      for (pageoffset = DRAM_BASE; pageoffset < (DRAM_BASE+DRAM_SIZE); \
16          pageoffset += SZ_1M) {
17          //DPRINTK(3, "Make DRAM section cacheable: 0x%08lx\n",             pageoffset);
18          *(mmu_tlb_base + (pageoffset >> 20)) = \
pageoffset | MMU_SECDESC | MMU_CACHEABLE;
19      }
20 }
mmu_init()函数用于启动MMU，它直接调用arm920_setup()函数。arm920_setup()的代码在arch/s3c2410/mmu.c中：
[main(int argc, char *argv[]) > mmu_init( ) > arm920_setup( )]
1 static inline void arm920_setup(void)
2 {
3                  unsigned long ttb = MMU_TABLE_BASE;
/* MMU_TABLE_BASE = 0x33dfc000 */
4 __asm__(
5       /* Invalidate caches */
6       "mov    r0, #0\n"
7       "mcr    p15, 0, r0, c7, c7, 0\n"    /* invalidate I,D caches on v4 */
8       "mcr    p15, 0, r0, c7, c10, 4\n"   /* drain write buffer on v4 */
9       "mcr    p15, 0, r0, c8, c7, 0\n"    /* invalidate I,D TLBs on v4 */
           10      /* Load page table pointer */
11      "mov    r4, %0\n"
12      "mcr    p15, 0, r4, c2, c0, 0\n"    /* load page table pointer */
13      /* Write domain id (cp15_r3) */
          14      "mvn    r0, #0\n"    /* Domains 0b01 = client, 0b11=Manager*/
          15      "mcr    p15, 0, r0, c3, c0, 0\n"
/* load domain access register，write domain 15:0, 用户手册P548(access permissions)*/
16      /* Set control register v4 */
17      "mrc    p15, 0, r0, c1, c0, 0\n"    /* get control register v4 */
            /*数据手册P545：read control register */
18      /* Clear out 'unwanted' bits (then put them in if we need them) */
19      /* ..VI ..RS B... .CAM */   /*这些位的含义在数据手册P546*/
20      "bic r0, r0, #0x3000\n" /* ..11 .... .... .... */
            /*I(bit[12])=0 = Instruction cache disabled*/
21      /*V[bit[13]](Base location of exception registers)=0 = Low addresses = 0x0000 0000*/
22      "bic r0, r0, #0x0300\n"      /* .... ..11 .... .... */
23      /*R(ROM protection bit[9])=0*/
                   /*S(System protection bit[8])=0*/
                   /*由于TTB中AP=0b11(line141)，所以RS位不使用(P579)*/
24      "bic r0, r0, #0x0087\n"      /* 0x0000000010000111 */
                /*M(bit[0])=0 = MMU disabled*/
                /*A(bit[1])=0 =Data address alignment fault checking disable*/
                /*C(bit[2])=0 = Data cache disabled*/
                /*B(bit[7])=0= Little-endian operation*/
25      /* Turn on what we want */
26      /* Fault checking enabled */
27      "orr r0, r0, #0x0002\n"      /* .... .... .... ..10 */
            /*A(bit[1])=1 = Data address alignment fault checking enable*/
28                  #ifdef CONFIG_CPU_D_CACHE_ON     /*is not set*/
29      "orr    r0, r0, #0x0004\n"      /* .... .... .... .100 */
            /*C(bit[2])=1 = Data cache enabled*/
30 #endif
31 #ifdef CONFIG_CPU_I_CACHE_ON     /*is not set*/
32      "orr    r0, r0, #0x1000\n" /* ...1 .... .... .... */
            /*I(bit[12])=1 = Instruction cache enabled*/
33 #endif
34          /* MMU enabled */
35                "orr    r0, r0, #0x0001\n"      /* .... .... .... ...1 */
            /*M(bit[0])=1 = MMU enabled*/
36                "mcr    p15, 0, r0, c1, c0, 0\n"    /* write control register */
            /*数据手册P545*/
37                : /* no outputs */
38                : "r" (ttb) );
39 }
[未完]
S3C2410 bootloader ----VIVI阅读笔记3
4、Step 4：heap_init()     
第4步调用了heap_init(void)函数，并返回值。该值是函数heap_init()调用的mmalloc_init()函数的返回值。其实，这步就是申请一块内存区域。
[lib/heap.c->heap_init(void)]
1        int heap_init(void)
2        {
3                return mmalloc_init((unsigned char *)(HEAP_BASE), HEAP_SIZE);      
4        }
内存动态分配函数mmalloc就是从heap（堆）中划出一块空闲内存。相应的mfree函数则将动态分配的某块内存释放回heap中。
heap_init 函数在SDRAM中指定了一块1M大小的内存作为heap(起始地址HEAP_BASE = 0x33e00000)，并在heap的开头定义了一个数据结构blockhead。事实上，heap就是使用一系列的blockhead数据结构来描述 和操作的。每个blockhead数据结构对应着一块heap内存，假设一个blockhead数据结构的存放位置为A，则它对应的可分配内存地址为“A + sizeof(blockhead)”到“A + sizeof(blockhead) + size - 1”。blockhead数据结构在lib/heap.c中定义：
1 typedef struct blockhead_t {
2       int32 signature;     //固定为BLOCKHEAD_SIGNATURE
3       bool allocated;      //此区域是否已经分配出去：0-N，1-Y
4       unsigned long size; //此区域大小
5       struct blockhead_t *next;   //链表指针
6       struct blockhead_t *prev;   //链表指针
7 } blockhead;
现 在来看看heap是如何运作的(如果您不关心heap实现的细节，这段可以跳过)。vivi对heap的操作比较简单，vivi中有一个全局变量 static blockhead *gHeapBase，它是heap的链表头指针，通过它可以遍历所有blockhead数据结构。假设需要动态申请一块sizeA大小的内存，则 mmalloc函数从gHeapBase开始搜索blockhead数据结构，如果发现某个blockhead满足：
(1) allocated = 0 //表示未分配
(2) size > sizeA，则找到了合适的blockhead，
满足上述条件后，进行如下操作：
a．allocated设为1
b．如果size – sizeA > sizeof(blockhead)，则将剩下的内存组织成一个新的blockhead，放入链表中
c．返回分配的内存的首地址释放内存的操作更简单，直接将要释放的内存对应的blockhead数据结构的allocated设为0即可。
heap_init函数直接调用mmalloc_init函数进行初始化，此函数代码在lib/heap.c中，比较简单，初始化gHeapBase即可：
[main(int argc, char *argv[]) > heap_init(void) > mmalloc_init(unsigned char *heap, unsigned long size)]
1         static inline int mmalloc_init(unsigned char *heap, unsigned long size)
2         {
3      if (gHeapBase != NULL) return -1;
    4    DPRINTK("malloc_init(): initialize heap area at 0x%08lx, size = 0x%08lx\n", heap, size);
5       gHeapBase = (blockhead *)(heap);
6       gHeapBase->allocated=FALSE;
7       gHeapBase->signature=BLOCKHEAD_SIGNATURE;
8       gHeapBase->next=NULL;
9       gHeapBase->prev=NULL;
10      gHeapBase->size = size - sizeof(blockhead);
11      return 0;
12         }
static blockhead *gHeapBase = NULL; 这个就是上面称赞的全局变量了，定义在lib/heap.c中。上面就是个链表操作，数据结构，看来搞这个也得好好学数据结构啊，不然内存搞的溢出、浪费可就哭都来不及了。
5、Step 5：mtd_dev_init()   
所 谓MTD(Memory Technology Device)相关的技术。在linux系统中，我们通常会用到不同的存储设备，特别是FLASH设备。为了在使用新的存储设备时，我们能更简便地提供它 的驱动程序，在上层应用和硬件驱动的中间，抽象出MTD设备层。驱动层不必关心存储的数据格式如何，比如是FAT32、ETX2还是FFS2或其它。它仅 仅提供一些简单的接口，比如读写、擦除及查询。如何组织数据，则是上层应用的事情。MTD层将驱动层提供的函数封装起来，向上层提供统一的接口。这样，上 层即可专注于文件系统的实现，而不必关心存储设备的具体操作。这段乱七八糟的话也许比较让人晕，也可以这样理解在设备驱动（此处指存储设备）和上层应用之 间还存在着一层，共三层，这个中间层就是MTD技术的产物。通常可以将它视为驱动的一部分，叫做上层驱动，而那些实现设备的读、写操作的驱动称为下层驱 动，上层驱动将下层驱动封装，并且留给其上层应用一些更加容易简单的接口。
在我们即将看到的代码中，使用mtd_info数据结构表示一个MTD 设备，使用nand_chip数据结构表示一个nand flash芯片。在mtd_info结构中，对nand_flash结构作了封装，向上层提供统一的接口。比如，它根据nand_flash提供的 read_data(读一个字节)、read_addr(发送要读的扇区的地址)等函数，构造了一个通用的读函数read，将此函数的指针作为自己的一个 成员。而上层要读写flash时，执行mtd_info中的read、write函数即可。
mtd_dev_init()用来扫描所使用的 NAND Flash的型号，构造MTD设备，即构造一个mtd_info的数据结构。对于S3C2410来说，它直接调用mtd_init()，mtd_init 又调用smc_init()，此函数在drivers/mtd/maps/s3c2410_flash.c中：
[main(int argc,char *argv[])>mtd_dev_init()>mtd_init()]
1        int mtd_init(void)
2 {
3 int ret;
4 #ifdef CONFIG_MTD_CFI                /*is not set*/
5 ret = cfi_init();
6        #endif
7        #ifdef CONFIG_MTD_SMC9                /* =y */
8                ret = smc_init();
9        #endif
10        #ifdef CONFIG_S3C2410_AMD_BOOT        /*is not set*/
11                ret = amd_init();
12        #endif
13        if (ret) {
14                mymtd = NULL;
15                return ret;
16                 }
17        return 0;
18        }
显而易见，该函数应取第二项，这项在autoconf.h中定义了。
[main(int argc, char *argv[]) > mtd_dev_init() > mtd_init() > smc_init()]
1 static int
2 smc_init(void)
3 {
/*struct mtd_info *mymtd，数据类型在include/mtd/mtd.h*/
            /*strcut nand_chip在include/mtd/nand.h中定义*/
4       struct nand_chip *this;
5       u_int16_t nfconf;
            /* Allocate memory for MTD device structure and private data */
6       mymtd = mmalloc(sizeof(struct mtd_info) + sizeof(struct nand_chip));
7       if (!mymtd) {
8          printk("Unable to allocate S3C2410 NAND MTD device structure.\n");
9          return -ENOMEM;
10      }
            /* Get pointer to private data */
11      this = (struct nand_chip *)(&mymtd[1]);
            /* Initialize structures */
12      memset((char *)mymtd, 0, sizeof(struct mtd_info));
13      memset((char *)this, 0, sizeof(struct nand_chip));
/* Link the private data with the MTD structure */
14      mymtd->priv = this;
/* set NAND Flash controller */
15      nfconf = NFCONF;
/* NAND Flash controller enable */
16      nfconf |= NFCONF_FCTRL_EN;
/* Set flash memory timing */
17      nfconf &= ~NFCONF_TWRPH1;   /* 0x0 */
    18      nfconf |= NFCONF_TWRPH0_3; /* 0x3 */
    19      nfconf &= ~NFCONF_TACLS; /* 0x0 */
    20      NFCONF = nfconf;
            /* Set address of NAND IO lines */
    21      this->hwcontrol = smc_hwcontrol;
    22      this->write_cmd = write_cmd;
23      this->write_addr = write_addr;
24      this->read_data = read_data;
25      this->write_data = write_data;
26      this->wait_for_ready = wait_for_ready;
/* Chip Enable -> RESET -> Wait for Ready -> Chip Disable */
27      this->hwcontrol(NAND_CTL_SETNCE);
28      this->write_cmd(NAND_CMD_RESET);
29      this->wait_for_ready();
30      this->hwcontrol(NAND_CTL_CLRNCE);
31      smc_insert(this);
32      return 0;
33 }
6 －14行构造了一个mtd_info结构和nand_flash结构，前者对应MTD设备，后者对应nand flash芯片(如果您用的是其他类型的存储器件，比如nor flash，这里的nand_flash结构应该换为其他类型的数据结构)。MTD设备是具体存储器件的抽象，那么在这些代码中这种关系如何体现呢——第 14行的代码把两者连结在一起了。事实上，mtd_info结构中各成员的实现(比如read、write函数)，正是由priv变量所指向的 nand_flash的各类操作函数(比如read_addr、read_data等)来实现的。
15－20行是初始化S3C2410上的 NAND FLASH控制器。前面分配的nand_flash结构还是空的，现在当然就是填满它的各类成员了，这正是21－26行做的事情。27－30行对这块 nand flash作了一下复位操作。最后，也是最复杂的部分，根据刚才填充的nand_flash结构，构造mtd_info结构，这由31行的 smc_insert函数调用smc_scan完成。