BootLoader设计

本例子是基于三星的S3C2410ARM开发板

内存分布如下：

　　　　　　　　　　|　　　未用　　　　|

0x60000000　　　　--------------------

　　　　　　　　　　|    特殊寄存器区 　|

0x48000000 　　　 ---------------------

　　　　　　　　　　|         未用　　　　|

0x40000000　　　  ---------------------  <==============

　　　　　　　　　　|  SDRAM(nGCS7) |　　　　　　　　　　　　||

0x38000000　　　  ---------------------　　　　　　　　　　　 ||    内存区域

　　　　　　　　　　|  SDRAM(nGCS6) |　　　　　　　　　　　　||

0x30000000　　　  ---------------------　<=============

　　　　　　　　　　|    SROM(nGCS5) |　　　　　　　　　　　　||

0x28000000　　　  ---------------------　　　　　　　　　　　 ||

　　　　　　　　　　|    SROM(nGCS4) |　　　　　　　　　　　　||

0x20000000　　　  ---------------------　　　　　　　　　　　 ||

　　　　　　　　　　|    SROM(nGCS3) |　　　　　　　　　　　　||  只读存储器区域

0x18000000　　　  ---------------------　　　　　　　　　　　 ||

　　　　　　　　　　|    SROM(nGCS2) |　　　　　　　　　　　　 ||

0x10000000　　　  ---------------------　　　　　　　　　　　　||

　　　　　　　　　　|    SROM(nGCS1) |　　　　　　　　　　　　 ||

0x08000000　　　  ---------------------　<==============

　　　　　　　　　　|  BootSRAM(4K)  |

0x00000000          ----------------------<---------Nand-Flash内部4KB空间被映射到0x00000000

 

stage1程序设计：

　　主要完成任务有：屏蔽所有中断、设置CPU的速度和时钟频率、RAM初始化、初始化串口、初始化USB、设置堆栈指针sp、调用C语言main函数等

 

START.S

;引入外部标号在这声明

IMPORT  |Image$$RO$$Base|   　　　　　　;只读代码段开始地址

IMPORT  |Image$$RO$$Limit|　　　　　　　;只读区域大小

IMPORT  |Image$$RW$$Base|　　　　　　　;可读写存储区域起始地址

IMPORT  |Image$$ZI$$Base|　　　　　　　　;清零区域起始地址

IMPORT  |Image$$ZI$$Limit|　　　　　　　　;清零区域大小

IMPORT  Main　　　　　　　　　　　　　　　　;引入外部函数Main，进入C语言程序

 

;给外部使用的标号在这里

　　EXPORT　　ResetEntry

 

;内部常量定义

　　;工程实际存储空间定义

　　SDRAM_END　　EQU　　0x34000000               ;64M SDRAM存储空间

　　;开始堆栈地址空间

　　_STACK_BASEADDRESS　　EQU (SDRAM_END - 0X8000)           ;0x33ff8000堆栈基地址

　　_MMUTT_STARTADDRESS   EQU  (SDRAM_END - 0X8000)　　　　;0x33ff800定义MMU表基地址

　　_ISR_STARTADDRESS        EQU  (SDRAM_END - 0X100)　　　　  ;0x3ffff00堆栈服务程序开始地址

　　　　　　　　　

　　;ARM 异常模式定义

　　USERMODE 　　　　EQU　　0x10　　　　　　　　;0b10000用户模式

　　FIQMODE　　　　    EQU　　0x11　　　　　　　　;0b10001 FIQ模式

　　IRQMODE 　　　　   EQU     0x12　　　　　　　　; 0b10010  IRQ模式

　　SVCMODE　　　　   EQU　　0x13　　　　　　　　; 0b10011  管理模式

　　ABORTMODE　　　　EQU 　　0x17　　　　　　　　;0b10111  终止模式

　　UNDEFMODE　　　　EQU　　0x1b　　　　　　　　;0b11011  未定义

　　MODMASK　　　　　　EQU 0x1f　　　　　　　　　　;0b11111 系统模式

　　NOINT 　　　　　　　　EQU  0xC0　　　　　　　　　　;屏蔽中断位

 

　　;ARM时钟定义

　　FCLK　　　　　　EQU　　50000000

　　M_MDIV　　　　EQU　　0X5C　　　　　　　　　　;Fin=12.0MHz  Fout=50.0MHz

　　M_PDIV　　　　EQU　　0X4

　　M_SDIV　　　　EQU　　0X2

 

　　;控制寄存器的地址定义

　　BWSCON　　　　EQU　　0X48000000　　　　;总线宽度和等待控制寄存器

　　INTMSK　　　　 EQU　　　0X4A000008　　　　;中断屏蔽控制寄存器

　　INTOFFSET　　　　EQU　　0X4A000014　　　　;中断请求源偏移寄存器

　　INTSUBMSK　　　　EQU　　0X4A00001C　　　　;次级中断屏蔽寄存器

　　LOCKTIME　　　　EQU　　　0X4C000000　　　　;PLL锁定时间控制寄存器

　　MPLLCON　　　　EQU　　　　0X4C000004　　　　;MPLL控制寄存器

　　WTCON　　　　　　EQU　　　0X53000000　　　　;看门狗定时器模式寄存器

 

　　;ARM异常模式堆栈

　　UserStack　　EQU　　（_STACK_BASEADDRESS-0X3800)

　　SVCStack　　EQU　　 (_STACK_BASEADDRESS - 0X2800)

　　UndefStack　　EQU　　(_STACK_BASEADDRESS - 0X2400)

　　AbortStack　　EQU　　(_STACK_BASEADDRESS - 0X2000)

　　IRQStack　　　EQU　　(_STACK_BASEADDRESS - 0X1000)

　　FIQStack　　    EQU　　(_STACK_BASEADDRESS - 0X0)

 

MACRO

$HandlerLabel　　HANDLER　　$HandleLabel

$HandlerLabel

　　sub　　sp,sp,#4

　　stmfd　　sp!,{r0}

　　ldr　　r0,=$HandlerLabel

　　ldr  　　r0,[r0]

　　str　　　　r0,[sp,#4]

　　ldmfd　　　　sp!,{r0,pc}

　MEND

 

这个宏的作用是把各个中断程序的地址装入当前的PC，2410有两种装断模式：

　　一种是没有中断向量表

　　一种是使用中断向量表的

使用中断向量表只能是IRQ方式，当使用中断向量表的时候，中断发生时由2410的中断控制器自动跳转到相应的位置

 

CODE32

　　AREA SelfBoot，CODE，READONLY

　　ENTRY

　　ResetEntry

　　b  ResetHandler

　　b  HandlerUndef

　　b  HandlerSWI

　　b  HandlerPabort

　　b  HandlerDabort

　　b  .

　　b  HandlerIRQ

　　b  HandlerFIQ

　　b  .

 

　　LTORG

 

HandlerFIQ　　HANDLER　　HandlerFIQ

HandlerIRQ　　HANDLER　　HandlerIRQ

HandlerUndef　HANDLER　　HandlerUndef

HandlerSWI　　HANDLER　　HandlerSWI

HandlerDabort　　HANDLER　　HandlerDaBort

HandlerPabort　　HANDLER　　HandlerPabort

 

IsrIRQ

　　sub sp,sp,#4

　　stmfd  sp!,{r8-r9}

　　ldr  r9,INTOFFSET

　　ldr  r9,[r9]

　　ldr r8,=HandlerEINT0

　　add r8,r8,r9,lsl #2

　　ldr r8,[r8]

　　str r8,[sp,#8]

　　ldmfd  sp!,{r8-r9,pc}

 

ResetHandler

　　ldr r0=WTCON

　　ldr r1,=0x0

　　str r1,[r0]

　　ldr r0,=INTMSK

　　ldr r1,=0xffffffff

　　str r1,[r0]

　　ldr r0,=INTSUBMSK

　　ldr r1,=0x3ff

　　str r1,[r0]

　　ldr r0,=LOCKTIME

　　ldr r1,=((M_MDIV << 12) + (M_PDIV <<４）+ M_SDIV)

　　str r1,[r0]

　　adr r0,MSRDATA

　　ldr r1,=BWSCON

　　add r2,r0,#52

　　ldr r3,[r0],#4

　　str r3,[r1],#4

　　cmp r2,r0

　　bne %B0

　　bl  InitStacks

 

　　ldr r0,=HandlerIRQ

　　ldr r1,=IsrIRQ

　　str r1,[r0]

 

　　adr  r0,ResetEntry

　　ldr r2,|Image$$RO$$Base|

　　cmp r0,r2

　　ldreq r0,|Image$$RO$$Limit|

　　beq InitRam　　

　　ldr r3,|Image$$R0$$Limit|

0

　　ldmia  r0!,{r4-r7}

　　stmid  r2!,{r4-r7}

　　cmp r2,r3

　　bcc  %B0

 

　　sub r0,r2,r3

　　sub r0,r0,r2

InitRam

　　ldr r2,|Image$$RW$$Base|

　　ldr r3,|Image$$ZI$$Base|

0

　　cmp r2,r3

　　ldrccr1 [r0],#4

　　strccr1  [r2],#4

　　bcc %B0

　　

　　mov r0,#0

　　ldr r3,|Image$$ZI$$Limit|

1　　

　　cmp r2,r3

　　strcc  r0,[r2],#4

　　

 

　　bl Main

　　b  .

 

 InitStacks

　　mrs r0,cpsr

　　bic r0,r0,#MODEMASK

　　orr r1,r0,#UNDEFMODE | NOINT

　　msr cpsr_cxsf,r1

　　ldr sp,=UndefStack

 

　　orr r1,r0,#ABORTMODE | NOINT

　　msr cpsr_cxsf,r1

　　ldr sp,=AbortStack

 

　　orr  r1,r0,#IRQMODE | NOINT

　　msr cpsr_cxsf,r1

　　ldr sp,=IRQStack

 

　　orr  r1,r0,#FIQMODE | NOINT

　　msr cpsr_cxsf,r1

　　ldr sp,=FIQStack

 

　　bic r0,r0,#MODEMASK | NOINT

　　orr r1,r0,#SVCMODE

　　msr cpsr_cxsf,r1

 

　　ldr sp,=SVCStack

 

　　mov pc,lr

　　LTORG

SMRDATA　　DATA

　　DCD　　(0+B1_BWSCON << 4) + (B2_BWSCON << 8) + (B3_BWSCON << 12) + (B4_BWSCON << 16) + (B5_BWSCON << 20) + (B6_BWSCON << 24) + (B7_BWSCON << 28))

　　...

　　...

　　DCD  0x32

　　DCD  0x30

　　DCD  0x30

 

 

BootLoader  的stage2

　　BootLoader的stage2通常用C语言来实现，主要完成初始化本阶段要使用到的硬件设备、检测系统内存映像，将Kernel镜像和根文件系统镜像从Flash上读到RAM空间中、为内核设置启动参数、调用内核等几个内容

 

init.c

#define  USB_COMMAND  (*(unsigned char data *)0x54000000)

#define USB_DATA　　(*(unsigned char data *)0x54000004)

 

int main(int argc,char **argv)

{

　　u32 test = 0;

　　void (*theKERNEL)(int zero,int arch,unsigned long params_addr) = (void (*)(int ,int,unsigned long))RAM_COMPESSED_KERNEL_BASE;

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//压缩后的IMAGE地址

　　int i,k = 0;

　　chkBs = (_RAM_STARTADDRESS);    //SDRAM开始的地方

　　MMU_EnableICache();

　　ChangeClockDivider(1,1);　　　　　　//时钟驱动1:2:4

　　ChangeMPllValue(M_MDIV,M_PDIV,M_SDIV);

　　Port_Init();   //设置I/O端口，在使用com口前，必须调用这个函数，否则通信芯片得不到数据

　　Uart_Init(PCLK,115200);     //初始化串口，PCLK使用默认值200000，波特率115200

　　USB_Init();

　　

　　检查RAM空间

　　Uart_SendString("ntLinux S3C2410 Nor BootLoadern");

　　Uart_SendString("ntChecking SDRAM 2410loader.c ...n");

　　for(;chkBs < 0x33FA0140 ; chkBs = chkBs + 0x4,test ++）以字为单位检查内容

　　{

　　　　chkPt1 = chkBs;

　　　　*(u32 *)chkPt1  = test;    写数据

　　　　if(*(u32 *)chkPt1 == 1024)   读数据和写入的是否一样

　　　　{

　　　　　　chkPt1 += 4;

　　　　　　Led_Display(1);     LED灯亮

　　　　　　Led_Display(2);

　　　　　　Led_Display(3);

　　　　　　Led_Display(4);

　　　　}

　　　　else

　　　　　　goto error;

}

 

　　Uart_SendString("nt SDRAM Check  Successful ! ntMemory Maping ....");

　　　　

　　get_memory_map();   获得可用memory信息，做成列表，后面会作为启动参数传给KERNEL

　　Uart_SendString("nt Memory Map Successful!n");

 

　　Uart_SendString("tLoading KERNEL IMAGE from FLASH ... n ");

　　Uart_SendString("tand copy KERNEL IMAGE to SDRAM at 0x31000000n ");

 

　　for(k = 0 ;k < 98304 ; k ++,downPt += 1,fromPt += 1)   复制内核

　　　　*(u32 *)downPt = *(u32 *)fromPt;

　　//Linux内核大小：3M，3*1024*1024/32 = 98304

 

　　加载RAMDISK

　　Uart_SendString("ttloading COMPRESSED RAMDISK ... n ");

　　downPt = (RAM_COMPRESSED_RAMDISK_BASE);

　　fromPt = (FLASH_RAMDISK_BASE);

 

　　jffs2文件系统，在开发中如果用不到FLASH，这段也可以不要

　　for(k = 0; k < 98304 ; k ++,downPt += 1,fromPt += 1)

　　　　*(u32 *)downPt = * (u32 *)fromPt;

 

　　Uart_SendString("ttloading jffs2 ... n");

　　downPt = (RAM_JFFS2);

　　fromPt = (FLASH_JFFS2);

　　for(k = 0; k < (1024 * 1024 / 32) ; k ++,downPt += 1,fromPt += 1)

　　　　*(u32 *)downPt = *(u32 *)fromPt;

 

　　Uart_Sending("Load Success ... Run ... n ");

 

　　设置Linux参数

　　setup_start_tag();　　开始设置启动参数

　　setup_memory_tags();　　　　设置内存参数

　　setup_commandline_tag("console=ttyS0,115200n8");  启动命令行

　　setup_initrd2_tag();   初始化根设备

　　setup_ramdisk_tag();   建立RAMDISK

　　setup_end_tag();

 

　　asm("mrc p15,0,%0,c1,c0,0":"=r" (i));

　　i &= ~0x1000;

　　asm("mcr p15,0,%0,c1,c0,0)::"r"(i));

　　asm("mcr p15,0,%0,c7,c5,0"::"r"(i));

 

　　下面这行就跳到COMPRESSED KERNEL的首地址

　　theKERNEL(0,ARCH_NUMBER,(unsigned long *)(RAM_BOOT_PARAMS));

　　

　error:　　　　程序出错结束

　　Uart_SendString("nnPanic SDRAM check error!n");

 

　　return 0;

}

 

 

static void setup_start_tag(void)　　　　设置启动参数

{

　　params = (struct tag *)RAM_BOOT_PARAMS;    启动参数开始的地址

　　params -> hdr.tag = ARAG_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);

}

 

static void setup_memory_tags(void)  设置内存标志

{

　　int i;

　　for(i  = 0; i < NUM_MUM_AREAS ; i++)

　　{

　　　　if(memory_map[i].used)

　　　　{

　　　　　　params -> hdr.tag  = ATAG_MEM;

　　　　　　params -> hdr.size = tag_size(tag_mem32);

　　　　　　params -> u.mem.start = memory_map[i].start;

　　　　　　params -> u.mem.size = memory_map[i].len;

　　　　　　params = tag_next(params);

　　　　}

　　}

}

 

static void setup_commandline_tag(char *commandline)　　　　设置命令行

{

　　int i =  0;

　　params -> hdr.tag = ATAG_CMDLINE;

　　params -> hdr.size = 8;

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

　　params = tag_next(params);

}

 

static void setup_initrd2_tag(void)　　　　初始化根设备

{

　　params -> hdr.tag = ATAG_INITRD2;

　　params -> hdr.size = tag_size(tag_initrd);

　　params -> u.initrd.start = RAM_COMPRESSED_RAMDISK_BASE;

　　params -> u.initrd.size = 2047;

　　params  = tag_next(params);

}

 

static void setup_ramdisk_tag(void)   建立RAMDISK

{

　　params -> hdr.tag = ATAG_RAMDISK;

　　params -> hdr.size = tag_size(tag_ramdisk);

　　params -> u.ramdisk.start = RAM_DECOMPRESSED_RAMDISK_BASE;

　　params -> u.ramdisk.flags = 1;

　　params = tag_next(params);

}

 

static void setup_end_tag(void)    设置结束

{

　　params -> hdr.tag = ATAG_NONE;

　　params -> hdr.size = 0;

}

 

void Uart_Init(int pclk,int baud)  串口初始化

{

　　int i;

　　if(pclk == 0)

　　　　pclk = PCLK;

　　rUFCON0 = 0x0;

　　rUMCON0 = 0x0

　　

　　rULCON0 = 0x3;

　　rUCON0 = 0x245;

　　rUBRDIV0 = ((int)(PCLK/16./baud) -1 );  波特率分配寄存器

　　

　　delay(10);

}

 

void USB_Init()  USB初始化

{

　　USB_COMMAND = 0xf3;

　　USB_DATA = 0x06;   设置模式0

　　USB_DATA = 0x03;   初始化频率12MHz

　　USB_COMMAND = 0xd0;

　　USB_DATA = 0x80;  设置地址0使能

　　USB_COMMAND = 0xf3;  连接主机

　　USB_DATA = 0x16;

}