自己写一个最简单的bootloader_jz2440

写在前面：

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正文

boot是为了启动内核，本质上也就是一个裸板程序，就是为了引导内核的启动。所以打算自己写一个boot，功能只有引导内核启动。

首先是汇编的代码段，是为了关闭看门狗，设置时钟以及代码的重定位，这些都是在main函数之前执行的。之前学习单片机的时候，我们只看到main函数，实际上是main之前的执行步骤都被包起来了。

整个汇编文件的开头要写上

.text				@这是为了表示这是一个代码段
.global _start
_start:

第一步：关闭看门狗，2440是默认关门狗打开的，如果不关闭看门狗，三秒钟后板子会自动重启

/* 关看门狗 */
	ldr 	r0, 	= 0x53000000		/* 看门狗的寄存器地址，通过芯片手册可以查看 */
	mov r1, 	#0				/* 把0放入r1*/
	str 	r1,	 [r0]				/* 把r1中的0赋给看门狗，即关闭看门狗 */

第二步：设置时钟，2440板子的晶振是12M（也可以使用16M或其他的），如果不设置时钟去倍频，板子是以12M的速度跑的，这里是设置分频系数以及设置板子的频率为400M
//经过实测，boot在200M和400M的情况下，都需要6秒才能启动内核，速度有点慢，所以使用了ICACHE提高速度，使用ICACHE以后，启动内核只需要2秒，可以接受

#define 	S3C2440_MPLL_400MHZ     ((0x5c<<12)|(0x01<<4)|(0x01))
/* 设置时钟 */
	ldr 	r0, 	= 0x4c000014
	mov r1,	#0x05			//FCLK:HCLK:PCLK=1:4:8
	str 	r1, 	[r0]

	ldr 	r0, 	=0x4c000004
	ldr 	r1, 	=S3C2440_MPLL_400MHZ
	str 	r1, 	[r0]

/******以下为启动ICACHE*******/
/* 启动ICACHE */
	mrc	 p15, 0, r0, c1, c0, 0
	orr	r0,	r0,	#(1<<12)
	mcr	 p15, 0, r0, c1, c0, 0
/******* 以上为启动ICACHE *****/

启动Icahe的原理是这样：每次CPU去RAM读代码，很费力，ICACHE就是把这段代码copy到片子里的一个区域，CPU直接去读这块区域就行了，而且这块区域的读速度比RAM快多了。就好像每天都有一份快递，自己每天去取费时费力，直接让快递员送门口，就省很多事。

第三步：初始化SDRAM，代码需要在SDRAM中执行，所以需要初始化

/* 初始化SDRAM */
	ldr 	r0,  	=MEM_CTL_BASE		//设置SDRAM寄存器的首地址
	adr 	r1, 	sdram_config			/*SDRAM每个寄存器的配置值 */
	add	r3, 	r0, #(13 * 4)			//SDRAM寄存器的尾地址

1:
	ldr	r2, 	[r1], #4				//把寄存器的配置值写入r2，然后r1地址加4字节，定位到sdram_config的下一个配置值
	str	r2, 	[r0], #4				//r2里的值写入到r0地址，也就是SDRAM的第一个寄存器，然后寄存器地址加四字节，指
//向下一个寄存器
	cmp r0, 	r3					//当前寄存器地址和寄存器尾地址比较，如果不一致说明还没配置完，跳转到1继续循环
	bne 	1b

/*放在文件末尾，这是关于SDRAM的每个寄存器的配置值*/
sdram_config:
	.long 0x22011110      //BWSCON
	.long 0x00000700      //BANKCON0
	.long 0x00000700      //BANKCON1
	.long 0x00000700      //BANKCON2
	.long 0x00000700      //BANKCON3  
	.long 0x00000700      //BANKCON4
	.long 0x00000700      //BANKCON5
	.long 0x00018005      //BANKCON6
	.long 0x00018005      //BANKCON7
	.long 0x008C04F4 	    //REFRESH
	.long 0x000000B1      //BANKSIZE
	.long 0x00000030      //MRSRB6
	.long 0x00000030      //MRSRB7

第四步：代码重定位，因为代码是存在NOR FLASH 或者 NAND FLASH里面的，CPU要将代码移入SDRAM中才可以使用

/* 重定位 */
	ldr	sp,	=0x34000000		//因为nand初始化比较复杂，使用C语言实现，如果要使用C语言，需要设置堆栈指针
	
	bl nand_init				//初始化nand，其实如果使用的是nor，完全可以不初始化nand，这里是考虑到不知道使用的是nor还是nand，所以把nand初始化了，之后会判断使用的是什么flash。之所以不用初始化nor，是因为CPU可以直接读nor

	mov r0, 	#0				//设置copy_code_to_sdram的参数，r0是该函数第一个参数，r1是第二个，r2是第三个，很好理解
	ldr 	r1,	=_start
	ldr 	r2,	= __bss_start
	sub 	r2,	r2,	r1
	
	bl copy_code_to_sdram		//调用C函数，实现将代码copy至SDRAM
	bl clear_bss				//清除BSS段，未初始化或初始化为0的变量都存在这里，所以需要清零

bss段挺好玩的，这样的，如果你程序里面设置了很多变量，初始值都为0，那么程序一开始一个一个去赋0效率太低了，所以所有初始值为0的变量，都保存在bss代码段里，程序启动前将整个代码段清零就行了，就很方便

第五步：执行main函数

/* 执行main */
	ldr	lr,	=halt		//设置main函数的返回地址，其实boot启动内核以后直接就死掉了，根本不会返回，这里还是写一下返回地址，main返回以后去执行下面的halt段，不断地死循环，防止出问题
	ldr	pc,	=main		//指针定位到main函数

halt:
	b	halt

/* 重定位过程中使用的C函数 挑了几个稍微重要点的，别的都不写了，没什么意思*/
/* nand初始化，没什么意思，就不多写了 */

void nand_init (void)
{
#define TACLS  	0
#define TWRPH0  	1
#define TWRPH1  	0

	/* 设置时序 */        
	NFCONF = (TACLS<<12)|(TWRPH0<<8)|(TWRPH1<<4);        

	/* 使能NAND Flash控制器, 初始化ECC, 禁止片选 */        
	NFCONT = (1<<4)|(1<<1)|(1<<0);
}

/* 复制代码段到SDRAM*/
//这里就是判断是NOR还是NAND，因为它们的特性不同，导致nand可读可写，NOR只能读，所以测试的时候就随便找个地址，往里写一个数，再往外读，如果值被修改了，说明是nand，反之是nor

void copy_code_to_sdram (unsigned char *src, unsigned char *dest, unsigned int len)
{
	int i = 0;
	/* 如果是NOR启动 */
	if (isBootFromNorFlash())
	{
		while(i < len)
		{
			dest[i] = src[i];
			i++;
		}
	}
	else
	{
		nand_read((unsigned int)src, dest, len);
	}
}

/* main函数 */
int main (void)
{
	void (*theKernel)(int zero, int arch, unsigned int params);		//申明内核的指针

	/*0:  设置串口，内核启动的开始部分会从串口打印一些信息，但是内核一开始并没有初始化串口，提前初始化好，免得内核没有串口用 */
	uart0_init();

	/* 1.从NAND FLASH 里把内核读入内存 */
	puts("Copy kernel from nand\n\r");
	nand_read(0x60000 + 64, (unsigned char *)0x30008000, 0x200000);  	/*读出地址是根据板子看的，mtd命令可以看板子的分区，找到kernel分区就行了*/
													/* 存入地址在内核启动的时候会显示, 大小也是，板子用的内核是1.8M ，这里给了2M 空间 */
	
	/* 2. 设置参数 */
//这里设置各种传给内核的参数，因为启动内核以后boot就死了，没法和内核面对面交流，boot将一些命令放在一块区域里，内核启动以后去这个地址读就行了
	puts("Set boot params\n\r");
	setup_start_tag();
	setup_memory_tag();
	setup_commandline_tag("noinitrd root=/dev/mtdblock3 init=/linuxrc console=ttySAC0");
	setup_end_tag();

	/* 3. 跳转执行 */
	puts("Boot kernel\n\r");
	theKernel = ((void (*)(int, int, uint))0x30008000);
	theKernel(0, 362, 0x30000100);		//第一个参数写的就是0，我就直接写0了，第二个参数是ID，2440的ID是这个，第三个参数是参数存放的地址，内核直接去这个地址读就可以了

	/* 如果一切正常，不会执行到这里，也就是内核启动以后不会再回到boot */
	puts("Error!\n\r");

	return -1;
}

/* 给内核传入的各种命令 */
void setup_start_tag (void)
{
	params = (struct tag *)0x30000100;

	params->hdr.tag = ATAG_CORE;
	params->hdr.size = tag_size (tag_core);

	params->u.core.flags = 0;
	params->u.core.pagesize = 0;
	params->u.core.rootdev = 0;

	params = tag_next (params);
}

void setup_memory_tag (void)
{
	params->hdr.tag = ATAG_MEM;
	params->hdr.size = tag_size (tag_mem32);
	
	params->u.mem.start = 0x30000000;
	params->u.mem.size  = 64*1024*1024;
	
	params = tag_next (params);
}
void setup_commandline_tag (char *cmdline)
{
	int len = strlen(cmdline) + 1;
	
	params->hdr.tag  = ATAG_CMDLINE;
	params->hdr.size = (sizeof (struct tag_header) + len + 3) >> 2;

	strcpy (params->u.cmdline.cmdline, cmdline);

	params = tag_next (params);
}

void setup_end_tag (void)
{
	params->hdr.tag = ATAG_NONE;
	params->hdr.size = 0;
}