ARM+Linux系统启动流程分析----ARM处理器的启动流程

 开发环境如下：

                                        PC操作系统：RetHat Enterprise Linux6.3版本，内核版本：linux-2.6.39

                                        交叉工具链：arm-linux-xxx 4.3.2

                                        开发板：Friendly Mini2440 ：arm9内核，64M SDRAM，256M NAND FLASH

                                        bootloader：u-boot-2009.08

                                        开发板内核版本：linux-2.6.32

        在前一篇文章中，笔者简单介绍了 ARM+Linux 系统的软件组成部分，其中分析到第一个得到运行的软件是Bootloader。本来接下来应该直接介绍bootloader 的执行过程的，但是笔者细想一下，如果不介绍ARM处理器的启动流程，将会对介绍bootloader的工作过程产生很大的负面影响，于是决定开这篇文章详细介绍ARM处理器的启动流程。

        这里要介绍S3C2440 处理器的启动流程，这款处理器采用了ARM9 架构，其他ARM架构如arm11、cortex-a8 的启动流程大同小异。

        要介绍S3C2440处理器的启动流程，首先要了解S3C2440 的地址空间分布：

        事实上，S3C2440处理器支持两种启动方式：NANDflash 启动和NORflash启动，因此，它就会有两种不同的地址空间分布。我们介绍的是上图右边的NAND flash 启动的地址分布。

        从上图的右半部分可以看出，S3C2440 的外部寻址空间是128M*8=1G。为什么要这样算？笔者认为：S3C2440 对外的地址总线只有27根，即寻址只有128M，这显然太小了，于是设计师就想出一个办法扩大寻址空间：用几个引脚的信号代表目前这27根地址线的地址区间，当信号改变时，地址线的地址区间就代表另外的区间，这样即使地址线上的数据相同，由于那几个引脚的信号不同，因此所代表的地址也就不同，这样就达到了扩大地址空间的目的。这几个引脚其实就是所谓的片选信号。每个片选信号代表一个地址区间，加上地址线的信号就可以确定一个唯一的地址，即（地址=片选信号+地址线信号）。值得一提的是笔者的内存SDRAM是是挂在nGCS6的，所以内存地址基本都是0x30000000 往后64M区间。

        从图右半部还可以看出，第一个片选信号nGCS0 是不存在的，取而代之的是一块4KB 的SRAM，这个块内存区可了不得，它是整个ARM处理器启动流程的关键硬件。它还有个学名叫”stepping stone“，垫脚石。从名字就可以看出这是系统启动的垫脚石，作为一个"跳板”，让系统能够顺利启动。

        说到这基本就可以分析系统启动的流程了。先明确一点：系统一上电，硬件就将NAND FLASH 的前面4K内容自动拷贝到”垫脚石“中，而此时cpu 的pc指针是指向0X00的，即指向“垫脚石'的起始位置。由前一篇文章介绍可知，NAND FLASH 的第一部分内容是Bootloader的代码。这样就很明确了：系统一上电，bootloader 的前4K 内容就被自动拷贝到”垫脚石“中并且被执行。接着bootloader 就开始工作，前4K的内容一般会将nand flash 做一个初始化，然后将剩余的代码拷贝到内存中，然后bootloader 跳转到内存中接着执行剩下的bootloader的代码。

         到这里，ARM处理器的启动流程就介绍完毕，内容很少但是却很重要，我们从硬件支持的角度找到了系统的入口点。

        本章完，下一章：《ARM+Linux系统启动流程分析----bootloader》