程序员的圣诞节

u-boot-2014.10代码分析及移植说明

鉴于没有妹纸可以陪，那就找件事打发时间吧，写到哪算哪。

2014.10与2013.07的版本相比，代码上并没有跨越式的改变，但是编译方式上，却有了极大的改变，一种更为优越的编译体系Kbuild&Kconfig System终于被引入了u-boot中。

Kbuild全称是the Linux Kernel Build System，它是从linux 2.6开始引入内核的，而Kconfig即Kernel config其实算是该体系的一部分。无论在该体系引入前还是引入后，内核编译根本上所使用的一直都是GNU make那一套，即使用Makefile及其对应规则来进行编译链接。然而，linux是一个多平台的系统，其支持多种架构以及各种设备驱动，这也就意味着，它的源码是它所有支持的架构以及驱动的一个集合，我们必须针对我们自己的系统进行裁剪，即有选择性的编译。如果没有kbuild体系，我们就需要面对浩如烟海的Makefile文件，针对每一个需要或者不需要编译的文件进行对应的修改，尤其对于一些牵一发而动全身的配置，更显得麻烦。而Kbuild体系则很好的解决了这一问题，它不仅事实上简化了makefile文件，同时也简化了维护的工作。Kbuild相当于是构建在Makefile上的一个抽象层。我们只需要在代码新添加时对Kconfig及Makefile进行一次修改，之后我们的维护工作就只是通过make *config来进选择而已。另外，还需要提及的一点是，对于编译过程，Kbuild能够展示出一个很清晰的依赖关系，更方便我们的维护。

基于以上这些优点，u-boot在2002年即有人建议将其引入主线，而直到2013.10，才开始引入Kbuild，而一直到2014.10，该体系才算完整的引入主线，如今，u-boot也可以如内核一般通过make *config来方便的进行配置。

以上是编译方面的新变化，接下来以armv7架构为例逐步分析代码，该代码是直接从官网新鲜下载的，所以，也许又tm有变化。

依照往常的规矩，我们可以打开arch/arm/cpu/armv7/start.S，该文件中包含着整个程序的入口

 1 /*

 2  * armboot - Startup Code for OMAP3530/ARM Cortex CPU-core

 3  *

 4  * Copyright (c) 2004    Texas Instruments <[email protected]>

 5  *

 6  * Copyright (c) 2001    Marius Gr枚ger <[email protected]>

 7  * Copyright (c) 2002    Alex Z眉pke <[email protected]>

 8  * Copyright (c) 2002    Gary Jennejohn <[email protected]>

 9  * Copyright (c) 2003    Richard Woodruff <[email protected]>

10  * Copyright (c) 2003    Kshitij <[email protected]>

11  * Copyright (c) 2006-2008 Syed Mohammed Khasim <[email protected]>

12  *

13  * SPDX-License-Identifier:    GPL-2.0+

14  */

15 

16 #include <asm-offsets.h>

17 #include <config.h>

18 #include <version.h>

19 #include <asm/system.h>

20 #include <linux/linkage.h>

21 

22 /*************************************************************************

23  *

24  * Startup Code (reset vector)

25  *

26  * do important init only if we don't start from memory!

27  * setup Memory and board specific bits prior to relocation.

28  * relocate armboot to ram

29  * setup stack

30  *

31  *************************************************************************/

32 

33     .globl    reset

34 

35 reset:

36     bl    save_boot_params

我们顺利找到了复位入口--reset，但是前面直接就是文件头和注释是怎么回事？-----特么的异常向量表呢？！

此时，只能从链接脚本中寻找答案了，打开arch/arm/cpu/u-boot.lds ，

 1 #include <config.h>

 2 OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")

 3 OUTPUT_ARCH(arm)

 4 ENTRY(_start)

 5 SECTIONS

 6 {

 7     . = 0x00000000;

 8     . = ALIGN(4);

 9     .text :

10     {

11         *(.__image_copy_start)

12         *(.vectors)

13         CPUDIR/start.o (.text*)

14         *(.text*)

15     }

在start.o之前有个.vectors段，于是顺藤摸瓜，找到arch/arm/vector.S 

 1 /*

 2  *  vectors - Generic ARM exception table code

 3  *

 4  *  Copyright (c) 1998    Dan Malek <[email protected]>

 5  *  Copyright (c) 1999    Magnus Damm <kieraypc01.p.y.kie.era.ericsson.se>

 6  *  Copyright (c) 2000    Wolfgang Denk <[email protected]>

 7  *  Copyright (c) 2001    Alex Z眉pke <[email protected]>

 8  *  Copyright (c) 2001    Marius Gr枚ger <[email protected]>

 9  *  Copyright (c) 2002    Alex Z眉pke <[email protected]>

10  *  Copyright (c) 2002    Gary Jennejohn <[email protected]>

11  *  Copyright (c) 2002    Kyle Harris <[email protected]>

12  *

13  * SPDX-License-Identifier:    GPL-2.0+

14  */

15 

16 #include <config.h>

17 

18 /*

19  *************************************************************************

20  *

21  * Symbol _start is referenced elsewhere, so make it global

22  *

23  *************************************************************************

24  */

25 

26 .globl _start

27 

28 /*

29  *************************************************************************

30  *

31  * Vectors have their own section so linker script can map them easily

32  *

33  *************************************************************************

34  */

35 

36     .section ".vectors", "x"

37 

38 /*

39  *************************************************************************

40  *

41  * Exception vectors as described in ARM reference manuals

42  *

43  * Uses indirect branch to allow reaching handlers anywhere in memory.

44  *

45  *************************************************************************

46  */

47 

48 _start:

49 

50 #ifdef CONFIG_SYS_DV_NOR_BOOT_CFG

51     .word    CONFIG_SYS_DV_NOR_BOOT_CFG

52 #endif

53 

54     b    reset

55     ldr    pc, _undefined_instruction

56     ldr    pc, _software_interrupt

57     ldr    pc, _prefetch_abort

58     ldr    pc, _data_abort

59     ldr    pc, _not_used

60     ldr    pc, _irq

61     ldr    pc, _fiq

通过文件头的 .section ".vectors" 可以确定，这就是我们所需要的异常向量表，而其中全局变量_start便是整个程序的真正起点。至于这样做的原因，大概是在于，所有ARM架构的芯片，异常向量表的位置及结构是万年不易的，是可以复用的代码，因此从start.S中提出来了。
回到start.s，

 1     /*

 2      * disable interrupts (FIQ and IRQ), also set the cpu to SVC32 mode,

 3      * except if in HYP mode already

 4      */

 5     mrs    r0, cpsr

 6     and    r1, r0, #0x1f        @ mask mode bits

 7     teq    r1, #0x1a        @ test for HYP mode

 8     bicne    r0, r0, #0x1f        @ clear all mode bits

 9     orrne    r0, r0, #0x13        @ set SVC mode

10     orr    r0, r0, #0xc0        @ disable FIQ and IRQ

11     msr    cpsr,r0

注释已经很完善，关闭中断（FIQ和IRQ，说起来FIQ现在几乎无用了啊！），进入强大（伪）的特权模式--SVC模式

 1 /*

 2  * Setup vector:

 3  * (OMAP4 spl TEXT_BASE is not 32 byte aligned.

 4  * Continue to use ROM code vector only in OMAP4 spl)

 5  */

 6 #if !(defined(CONFIG_OMAP44XX) && defined(CONFIG_SPL_BUILD))

 7     /* Set V=0 in CP15 SCTRL register - for VBAR to point to vector */

 8     mrc    p15, 0, r0, c1, c0, 0    @ Read CP15 SCTRL Register

 9     bic    r0, #CR_V        @ V = 0

10     mcr    p15, 0, r0, c1, c0, 0    @ Write CP15 SCTRL Register

11 

12     /* Set vector address in CP15 VBAR register */

13     ldr    r0, =_start

14     mcr    p15, 0, r0, c12, c0, 0    @Set VBAR

15 #endif

 配置异常向量表基址，及将_start的地址值写入VBAR寄存器

1     /* the mask ROM code should have PLL and others stable */

2 #ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT

3     bl    cpu_init_cp15

4     bl    cpu_init_crit

5 #endif

所谓lowlevel init，涉及的是CPU的初始化以及芯片内PLL/CRPM/DDR等的初始化
至于cpu_init_cp15，这是针对cache以及mmu的一系列无效及关闭操作，属于无需更改的代码 。
而cpu_init_crit才是主要的lowlevel init。

 1 /*************************************************************************

 2  *

 3  * CPU_init_critical registers

 4  *

 5  * setup important registers

 6  * setup memory timing

 7  *

 8  *************************************************************************/

 9 ENTRY(cpu_init_crit)

10     /*

11      * Jump to board specific initialization...

12      * The Mask ROM will have already initialized

13      * basic memory. Go here to bump up clock rate and handle

14      * wake up conditions.

15      */

16     b    lowlevel_init        @ go setup pll,mux,memory

17 ENDPROC(cpu_init_crit)

该函数，调用了lowlevel_init，
依照惯例，我们打开arch/arm/cpu/armv7/lowlevel_init.S

 1 #include <asm-offsets.h>

 2 #include <config.h>

 3 #include <linux/linkage.h>

 4 

 5 ENTRY(lowlevel_init)

 6     /*

 7      * Setup a temporary stack

 8      */

 9     ldr    sp, =CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR

10     bic    sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */

11 #ifdef CONFIG_SPL_BUILD

12     ldr    r9, =gdata

13 #else

14     sub    sp, sp, #GD_SIZE

15     bic    sp, sp, #7

16     mov    r9, sp

17 #endif

18     /*

19      * Save the old lr(passed in ip) and the current lr to stack

20      */

21     push    {ip, lr}

22 

23     /*

24      * go setup pll, mux, memory

25      */

26     bl    s_init

27     pop    {ip, pc}

28 ENDPROC(lowlevel_init)

这其中无非就是指定了一个临时的栈地址，用于接下来真正的初始化中使用，即s_init，s_init是需要是针对具体芯片或者单板的初始化，因此是需要自己实现的，通常以C代码来实现，其中最重要的是初始化pll、crpm以及ddr。
该函数当然也可以自己实现，但是实际上个人觉得殊无必要，因为本来也就没几行代码。
接下来就是start.S的最后一句了

1     bl    _main

 看看十一点多了，总算把平安夜打发了，就此打住了