vi源码分析

1.1 Vivi简介
Vivi 是韩国mizi 公司开发的bootloader, 适用于ARM9处理器。 Vivi有两种工作模式:启动加载模式和下载模式。启动加载模式可以在一段时间后(这个时间可更改)自行启动linux内核,这时vivi的默认模式。在下载模式下,vivi为用户提供一个命令行接口,通过接口可以使用vivi提供的一些命令,见下表:
命令
功能
Load
把二进制文件载入Flash或RAM
Part
操作MTD分区信息。显示、增加、删除、复位、保存MTD分区
Param
设置参数
Boot
启动系统
Flash
管理Flash,如删除Flash的数据
1.2 vivi的配置与编译
1.2.1 建立交叉开发环境
1、在宿主机上安装标准Linux 操作系统:Redhat 9.0 ( 主机系统为win2000,用虚拟机vmware安装的Redhat 9.0,内核版本为2.4.18) 。
2、宿主机上安装交叉编译器。
我这边的2410开发板提供的光盘上已附交叉编译器工具:arm-linux-gcc-2.95.3(源码为cross-2.95.3.tar.bz2)。
先以root 用户的身份登陆到linux 下。
进入/usr/local 目录,创建名为arm的目录:
cd /usr/local
mkdir arm
将光盘提供的cross-2.95.3.tar.bz2解压到/usr/local/arm目录:
tar jxvf cross-2.95.3.tar.bz2 –C /usr/local/arm
 
然后修改修改PATH 变量:为了可以方便使用arm-linux-gcc编译器系统, 把arm-linux工具链目录加入到环境变量PATH中:
修改/etc/profile文件,添加pathmunge /usr/local/arm/2.95.3/bin即可。
# Path manipulation
if [ `id -u` = 0 ]; then
pathmunge /sbin
pathmunge /usr/sbin
pathmunge /usr/local/sbin
pathmunge /usr/local/arm/2.95.3/bin
fi
pathmunge /usr/X11R6/bin after
设置环境变量后,最好是重启或注销一下,这样设置的环境变量才能生效。
1.2.2 配置和编译vivi
如果vivi的源代码已根据开发板作了相应改动,则需要对源代码进行配置和编译,以生成烧入flash的vivi 二进制映象文件。
由于vivi要用到kernel的一些头文件,所以需要kernel的源代码,所以先要把linux的kernel准备好。将vivi和 kernel都解到相应目录下(例如我将光盘提供的vivi源代码解压到/home/chenjun目录下,光盘提供的Linux kernel源码kernel-h2410eb.041024.tar.gz也解压到/home/chenjun目录下,解压后的文件名为kerne- h2410eb)。
然后需修改/vivi/Makefile里的一些变量设置:
LINUX_INCLUDE_DIR = /kernel/include/
(LINUX_INCLUDE_DIR 为kernel/include的对应目录,我的是/home/chen/kerne-h2410eb /include/)
因此修改为:
LINUX_INCLUDE_DIR = /home/chenjun/ kerne-h2410eb/include/
CROSS_COMPILE = /usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-
(CROSS_COMPILE 为arm-linux安装的相应目录,我的是/usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-)
因此修改为:
CROSS_COMPILE = /usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-
ARM_GCC_LIBS = /usr/local/arm/2.95.3/lib/gcc-lib/arm-linux/2.95.3
(需根据你arm-linux的安装目录修改,我的是/usr/local/arm/2.95.3/lib/gcc-lib/arm-linux/2.95.3)
进入/vivi目录执行make distclean。(目的是确保编译的有效性,在编译之前将vivi里所有的“*.o”和“*.o.flag”文件删掉)
进入/vivi目录里,输入“make menuconfig”,开始选择配置。可以Load一个写好的配置文件也可以自己修改试试。注意Exit时一定要选“Yes”保存配置。
再输入“make”正式开始编译,一会儿就完了。如果不报错,在/vivi里面就有你自己的“vivi”了。这个就是后面要烧写到flash中的bootloader。
 
1.3 vivi代码分析

vivi的代码包括archinitlibdriversinclude等几个目录,共200多条文件。

Vivi主要包括下面几个目录:

arch:此目录包括了所有vivi支持的目标板的子目录,例如s3c2410目录。

drivers:其中包括了引导内核需要的设备的驱动程序(MTD和串口)。MTD目录下分mapnandnor三个目录。

init:这个目录只有main.cversion.c两个文件。和普通的C程序一样,vivi将从main函数开始执行。

lib:一些平台公共的接口代码,比如time.c里的udelay()mdelay()

include:头文件的公共目录,其中的s3c2410.h定义了这块处理器的一些寄存器。Platform/smdk2410.h定义了与开发板相关的资源配置参数,我们往往只需要修改这个文件就可以配置目标板的参数,如波特率、引导参数、物理内存映射等。
1.4 vivi的运行
vivi的运行也可以分为两个阶段:

1.4.1 vivi的第一阶段
完成含依赖于CPU的体系结构硬件初始化的代码,包括禁止中断、初始化串口、复制自身到RAM等。相关代码集中在head.S(viviarchs3c2410目录下):Head.S:
#include "config.h"

#include "linkage.h"

#include "machine.h"

@ Start of executable code
ENTRY(_start)

ENTRY(ResetEntryPoint)
@

@ Exception vector table (physical address = 0x00000000)  ;异常向量表物理地址

@
@ 0x00: Reset ;复位

 b     Reset
@ 0x04: Undefined instruction exception    ;未定义的指令异常

UndefEntryPoint:

 b     HandleUndef
@ 0x08: Software interrupt exception    ;软件中断异常

SWIEntryPoint:

 b     HandleSWI
@ 0x0c: Prefetch Abort (Instruction Fetch Memory Abort)  ;内存操作异常

PrefetchAbortEnteryPoint:

b     HandlePrefetchAbort
@ 0x10: Data Access Memory Abort    ;数据异常

DataAbortEntryPoint:

b     HandleDataAbort
@ 0x14: Not used       ;未使用

NotUsedEntryPoint:

b     HandleNotUsed
@ 0x18: IRQ(Interrupt Request) exception       ;慢速中断处理

IRQEntryPoint:

b     HandleIRQ
@ 0x1c: FIQ(Fast Interrupt Request) exception;快速中断处理

FIQEntryPoint:

b     HandleFIQ
@

@ VIVI magics

@
@ 0x20: magic number so we can verify that we only put

 .long   0

@ 0x24:

 .long   0

@ 0x28: where this vivi was linked, so we can put it in memory in the right place

 .long   _start

@ 0x2C: this contains the platform, cpu and machine id

.long   ARCHITECTURE_MAGIC

@ 0x30: vivi capabilities

 .long   0

#ifdef CONFIG_PM        ;vivi考虑不需要使用电源管理

@ 0x34:

b     SleepRamProc

#endif

#ifdef CONFIG_TEST

@ 0x38:

b     hmi

#endif @

@ Start VIVI head

@

Reset:

 @ disable watch dog timer;禁止看门狗计时器

mov r1, #0x53000000      ;WTCON寄存器地址是

0x53000000,清0

 mov r2, #0x0

 str   r2, [r1]
#ifdef CONFIG_S3C2410_MPORT3                  ;不符合条件,跳到下面的关中断

/**** 在/vivi/include/autoconf.h中#undef  CONFIG_S3C2410_MPORT3******/

mov r1, #0x56000000      ;GPACON寄存器地址是

0x56000000

mov r2, #0x00000005

 str   r2, [r1, #0x70]                 ;配置GPHCON寄存器

mov r2, #0x00000001

str   r2, [r1, #0x78]                 ;配置GPHUP寄存器

mov r2, #0x00000001

str r2, [r1, #0x74]             ;配置GPHDAT寄存器

#endif

@ disable all interrupts      ;禁止全部中断

       mov r1, #INT_CTL_BASE

       mov r2, #0xffffffff

       str   r2, [r1, #oINTMSK]        ;掩码关闭所有中断

       ldr   r2, =0x7ff

       str   r2, [r1, #oINTSUBMSK] 
       @ initialise system clocks         ;初始化系统时钟

mov r1, #CLK_CTL_BASE

  mvn r2, #0xff000000

 
  

str r2, [r1, #oLOCKTIME]

 

@ldr r2, mpll_50mhz

@str r2, [r1, #oMPLLCON]

#ifndef CONFIG_S3C2410_MPORT1 ;满足条件,向下执行

/**** /vivi/include/autoconf.h#undef CONFIG_S3C2410_MPORT1******/

@ 1:2:4

mov r1, #CLK_CTL_BASE

mov r2, #0x3

str r2, [r1, #oCLKDIVN]

mrc p15, 0, r1, c1, c0, 0 @ read ctrl register

orr r1, r1, #0xc0000000 @ Asynchronous

mcr p15, 0, r1, c1, c0, 0 @ write ctrl register

@ now, CPU clock is 200 Mhz CPU的频率是200MHz

mov r1, #CLK_CTL_BASE

ldr r2, mpll_200mhz

str r2, [r1, #oMPLLCON]

#else

@ 1:2:2

mov r1, #CLK_CTL_BASE

ldr r2, clock_clkdivn

str r2, [r1, #oCLKDIVN]

mrc p15, 0, r1, c1, c0, 0 @ read ctrl register

orr r1, r1, #0xc0000000 @ Asynchronous

mcr p15, 0, r1, c1, c0, 0 @ write ctrl register

@ now, CPU clock is 100 Mhz CPU的频率是100MHz

mov r1, #CLK_CTL_BASE

ldr r2, mpll_100mhz

str r2, [r1, #oMPLLCON]

#endif

bl memsetup ;跳转到memsetup函数

/*****************************

Memsetup函数的实现:

ENTRY(memsetup)

@ initialise the static memory

@ set memory control registers ;设置内存控制寄存器的初值

mov r1, #MEM_CTL_BASE

adrl r2, mem_cfg_val

/*******************

@

@ Data Area

@

@ Memory configuration values

.align 4

mem_cfg_val: ;定义好的13*4=52个字节初值

.long vBWSCON ;在/vivi/include/platform/smdk2410.h中赋值

/****** SDRAM32位变成16位,需要修改vBWSCON的值 ******/

.long vBANKCON0

.long vBANKCON1

.long vBANKCON2

.long vBANKCON3

/********** 网卡控制器vBANKCON3的值可能需要修改 **************/

.long vBANKCON4

.long vBANKCON5

.long vBANKCON6

/****** SDRAM32位变成16位,可能需要修改vBANKCON6的值 ******/

.long vBANKCON7

.long vREFRESH

.long vBANKSIZE

/****** SDRAM64MB变成32MB,需要修改vBANKSIZE的值 ******/

.long vMRSRB6

.long vMRSRB7

********************/

add r3, r1, #52

1: ldr r4, [r2], #4

str r4, [r1], #4

cmp r1, r3

bne 1b ;循环操作,直到13个寄存器赋值完成

mov pc, lr

/*******************************/

#ifdef CONFIG_PM vivi考虑不需要使用电源管理

@ Check if this is a wake-up from sleep

ldr r1, PMST_ADDR

ldr r0, [r1]

tst r0, #(PMST_SMR)

bne WakeupStart ;查看状态,判断是否需要跳转到WakeupStart

#endif

#ifdef CONFIG_S3C2410_SMDK SMDK开发板使用

@ All LED on ;点亮开发板上的LED

mov r1, #GPIO_CTL_BASE

add r1, r1, #oGPIO_F LED使用GPIOF组的管脚

ldr r2,=0x55aa ;使能EINT0EINT1EINT2EINT3

;另四个管脚配置成输出,屏蔽EINT4567

str r2, [r1, #oGPIO_CON]

mov r2, #0xff

str r2, [r1, #oGPIO_UP] disable the pull-up function

mov r2, #0x00

str r2, [r1, #oGPIO_DAT]

#endif

#if 0

@ SVC

mrs r0, cpsr

bic r0, r0, #0xdf

orr r1, r0, #0xd3

msr cpsr_all, r1

#endif

@ set GPIO for UART ;设置串口

mov r1, #GPIO_CTL_BASE

add r1, r1, #oGPIO_H ;设置GPIO_H组管脚为串口

ldr r2, gpio_con_uart

str r2, [r1, #oGPIO_CON]

ldr r2, gpio_up_uart

str r2, [r1, #oGPIO_UP]

/*************************

@ inital values for GPIO

gpio_con_uart:

.long vGPHCON vGPHCON/vivi/include/platform/smdk2410.h中赋值

#define vGPHCON 0x0016faaa

GPIO_H配置为nCTS0nRTS0, RXD0,TXD0, RXD1

TXD1nCTS1nRTS1,

/**** 三个串口都使能,可能需要修改#define vGPHCON 0x0016aaaa ****/

gpio_up_uart:

.long Vgphup ;同上#define vGPHUP 0x000007ff

;The pull-up function is disabled.

************************/

bl InitUART ;跳转到InitUART串口初始化函数

/****************************************************

 
  

@ Initialize UART

@

@ r0 = number of UART port

InitUART:

ldr r1, SerBase

/*******************

.align 4 ;缺省情况下在vivi中只初始化了UART0

SerBase:

#if defined(CONFIG_SERIAL_UART0)

.long UART0_CTL_BASE ;基地址在/vivi/include/s3c2410.h中定义

#elif defined(CONFIG_SERIAL_UART1)

.long UART1_CTL_BASE

#elif defined(CONFIG_SERIAL_UART2)

.long UART2_CTL_BASE

#else

#error not defined base address of serial

#endif

/********************/

mov r2, #0x0

str r2, [r1, #oUFCON]

str r2, [r1, #oUMCON]

mov r2, #0x3

str r2, [r1, #oULCON]

ldr r2, =0x245

str r2, [r1, #oUCON]

#define UART_BRD ((50000000 / (UART_BAUD_RATE * 16)) - 1)

mov r2, #UART_BRD

str r2, [r1, #oUBRDIV]

mov r3, #100

mov r2, #0x0

1: sub r3, r3, #0x1

tst r2, r3

bne 1b

#if 0

mov r2, #'U'

str r2, [r1, #oUTXHL]

1: ldr r3, [r1, #oUTRSTAT]

and r3, r3, #UTRSTAT_TX_EMPTY

tst r3, #UTRSTAT_TX_EMPTY

bne 1b

mov r2, #'0'

str r2, [r1, #oUTXHL]

1: ldr r3, [r1, #oUTRSTAT]

and r3, r3, #UTRSTAT_TX_EMPTY

tst r3, #UTRSTAT_TX_EMPTY

bne 1b

#endif

mov pc, lr

/****************************************************/

#ifdef CONFIG_DEBUG_LL ;打印调试信息,缺省未定义

@ Print current Program Counter

ldr r1, SerBase

mov r0, #'r'

bl PrintChar

mov r0, #'n'

bl PrintChar

mov r0, #'@'

bl PrintChar

mov r0, pc

bl PrintHexWord

#endif

#ifdef CONFIG_BOOTUP_MEMTEST

@ simple memory test to find some DRAM flaults.

bl memtest

#endif

#ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT ;从NAND Flash启动

bl copy_myself ;跳转到copy_myself函数

/**********************************************

@

@ copy_myself: copy vivi to ram

@

copy_myself:

mov r10, lr

@ reset NAND

mov r1, #NAND_CTL_BASE

ldr r2, =0xf830 @ initial value

str r2, [r1, #oNFCONF]

ldr r2, [r1, #oNFCONF]

bic r2, r2, #0x800 @ enable chip

str r2, [r1, #oNFCONF]

mov r2, #0xff @ RESET command

strb r2, [r1, #oNFCMD]

mov r3, #0 @ wait

1: add r3, r3, #0x1

cmp r3, #0xa

blt 1b

2: ldr r2, [r1, #oNFSTAT] @ wait ready

tst r2, #0x1

beq 2b

ldr r2, [r1, #oNFCONF]

orr r2, r2, #0x800 @ disable chip

str r2, [r1, #oNFCONF]

@ get read to call C functions (for nand_read())

ldr sp, DW_STACK_START @ setup stack pointer

mov fp, #0 @ no previous frame, so fp=0

@ copy vivi to RAM

ldr r0, =VIVI_RAM_BASE

/*********/vivi/linux/platform/smdk2410.h中定义

#define VIVI_RAM_BASE (DRAM_BASE + DRAM_SIZE - VIVI_RAM_SIZE)

***************************************/

mov r1, #0x0

mov r2, #0x20000 0x20000-128k字节

bl nand_read_ll nand_read_ll/vivi/arch/s3c2410/nand_read.c中定义

r0,r1,r2分别为函数的三个参数

;从NANDFlash0地址拷贝128kSDRAM指定处

tst r0, #0x0

beq ok_nand_read

#ifdef CONFIG_DEBUG_LL

bad_nand_read:

ldr r0, STR_FAIL

ldr r1, SerBase

bl PrintWord

1: b 1b @ infinite loop

#endif

ok_nand_read:

#ifdef CONFIG_DEBUG_LL

ldr r0, STR_OK

ldr r1, SerBase

bl PrintWord

#endif

@ verify

mov r0, #0

ldr r1, =0x33f00000

mov r2, #0x400 @ 4 bytes * 1024 = 4K-bytes

go_next:

ldr r3, [r0], #4

ldr r4, [r1], #4

teq r3, r4

bne notmatch

subs r2, r2, #4

beq done_nand_read

bne go_next

notmatch:

#ifdef CONFIG_DEBUG_LL

sub r0, r0, #4

ldr r1, SerBase

bl PrintHexWord

ldr r0, STR_FAIL

ldr r1, SerBase

bl PrintWord

#endif

1: b 1b

done_nand_read:

#ifdef CONFIG_DEBUG_LL

ldr r0, STR_OK

ldr r1, SerBase

bl PrintWord

#endif

mov pc, r10 vivi拷贝到SDRAM完成,函数返回

*********************************/

@ jump to ram

ldr r1, =on_the_ram

add pc, r1, #0

nop

nop

1: b 1b @ infinite loop

on_the_ram:

#endif

#ifdef CONFIG_DEBUG_LL

ldr r1, SerBase

ldr r0, STR_STACK

bl PrintWord

ldr r0, DW_STACK_START

bl PrintHexWord

#endif

@ get read to call C functions

ldr sp, DW_STACK_START @ setup stack pointer

mov fp, #0 @ no previous frame, so fp=0

mov a2, #0 @ set argv to NULL

bl main @ call main

mov pc, #FLASH_BASE @ otherwise, reboot

@

@ End VIVI head

@

文章来源:http://blog.chinaunix.net/u2/69947/showart_1093588.html

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