bootloader系列一——Arm处理器启动流程解析

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Arm启动流程解析

 

谈到arm的启动流程不得不说的是bootloader，但是我这篇文章主要来谈谈arm启动流程的，所以bootloader只是跟大家简介一下就ok。这篇文章我会谈到以下内容：

1、bootloader简介以及其作用

2、2440、6410、210当下比较常见的3款处理器的启动流程进行简单分析，通过这三款处理器的分析希望大家掌握arm处理器的启动分析。

Ok我们进入主题

l  Bootloader简介及其作用

在我看来bootloader的作用是初始化必要的硬件，引导内核启动。（当然这是主要作用，今天的重点不在bootloader，所以在我后面的博文会继续谈到的）----------若要了解bootLoader，请查原博主博文---------转载者注。

l  启动流程分析

在分析启动流程的时候我们将会使用的文档是三星公司提供的芯片手册，通过手册我们搞清楚芯片的启动。

（手册下载链接在文章开始处，本文章中已经将用到的内容全部以图片形式截取出来，可不必下载手册。-----转载者注）

在分析启动流程之前我们首先要清楚不论是arm的何种处理器，其都是从0x0000 0000地址处开始执行程序的。下面的分析我将会通过三个方面：1、芯片支持的启动方式2、地址布局3、启动流程

1.   2440 

a)   启动方式

由下图可知，S3C2440支持两种启动模式：NAND和非NAND（这里是Nor Flash），具体采用的方式取决于OM0、OM1两个引脚的状态。

b)   地址布局

我们知道arm从0地址出运行代码那么我们的零地址处到底存放的是什么东西呢？我们通过地址布局图来分析

从上图我们可以清楚的看到左边的是从Nor Flash启动的地址布局，右边是从NAND启动的地址布局，因为Nor Flash内可以运行程序，所以我们在放bootloader的时候放在0地址处即可，所以我们重点分析从NAND启动。

c)   启动流程

我们从地址布局图中可以看到，当我们从NAND启动的时候0地址处是BootSRAM（又叫做stepping stone垫脚石），当我们上电时其会做以下事情

1.   上电后处理器自动将nandflash前4KB的内容复制到boot sram开始执行（由硬件完成）。

2.   通过bootsram（即刚才复制进来的4k）来初始化相关硬件和寄存器从而访问nandflash，接下来把剩余的bootloader复制到内存（SDRAM/DRAM）中，当stepping stone 里面的4KB执行完以后跳转到内存继续执行，完成系统的启动。

2.   6410

a)   启动方式

从上图我们可以看到6410支持的启动方式比较多有SROM（Nor Flash）启动，oneNAND启动，IROM（IROM是处理器内部的固件/存储器，但不是stepping stone）启动。其中IROM中又有sd卡、NAND，我们可以配置相应的管脚去选择其启动方式。

b)   地址布局

从上图我们可以发现在0地址处是一个镜像区，不放置任何设备，当我们选择不同的启动方式的时候，其通过映射关系将对应的设备映射到镜像区域。比如我们选择从IROM启动其就会将IROM映射到该区域。

c)   启动流程

假设我们从NAND启动，从启动方式中我们可以知道从NAND启动是属于从IROM启动的，所以当我们上电的时候其会做以下事情：

1.   将IROM映射到镜像区

2.   IROM中有芯片厂商写好的BL0，由BL0将系统引导至启动选项，然后将BL1（NAND中前8k）拷进stepping stone进行运行

3.   BL1将剩下的BL2拷进内存，当BL1执行完以后跳转到内存继续执行，完成系统的启动。

（bootloader程序一般有stage1和stage2两个阶段，即BL1和BL2。而此处提到的BL0指的是在出厂时就固化在Internal ROM（IROM）中的一段引导程序  -------转载者注）

3.   210

a)   启动方式

从上图我们可以看到210支持的启动方式相当的多，但和6410相似。

b)   地址布局

  从上图我们可以看到其地址布局和6410类似，采用了映射的方法。

c)   启动流程

假设我们从NAND启动，从启动方式中我们可以知道从NAND启动是属于从IROM启动的，所以当我们上电的时候其会做以下事情：

1.   将IROM映射到镜像区

2.   IROM中有芯片厂商写好的BL0，由BL0将系统引导至启动选项，然后将BL1（NAND中前16k）拷进stepping stone进行运行

3.   若BL2小于80K,BL1则将其拷进stepping stone。若BL2大于80k，BL1将剩下的BL2拷进内存。当BL1执行完以后跳转到内存或者继续在stepping stone运行BL2，完成系统的启动。

 

 

作者：wrjvszq 
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