s3c2440学习系列4(uboot start.S说明)

＃i nclude <config.h>
＃i nclude <version.h>

/*
 *************************************************************************
 *
 * Jump vector table as in table 3.1 in [1]
 *
 *************************************************************************
 */

/*
global声明一个符号可被其它文件引用，相当于声明了一个全局变量，.globl与.global相同。
该部分为处理器的异常处理向量表。地址范围为0x0000 0000 ~ 0x0000 0020,刚好8条指令。
*/

.globl _start
_start:    b       reset
    ldr    pc, _undefined_instruction
    ldr    pc, _software_interrupt
    ldr    pc, _prefetch_abort
    ldr    pc, _data_abort
    ldr    pc, _not_used
    ldr    pc, _irq
    ldr    pc, _fiq

/*
.word伪操作用于分配一段字内存单元（分配的单元都是字对齐的），并用伪操作中的expr初始化。.long与.int作用与之相同。 
_undefined_instruction:    .word undefined_instruction 就是在当前地址，即_undefined_instruction 处存放 undefined_instruction 
*/

_undefined_instruction:    .word undefined_instruction
_software_interrupt:    .word software_interrupt
_prefetch_abort:    .word prefetch_abort
_data_abort:        .word data_abort
_not_used:        .word not_used
_irq:            .word irq
_fiq:            .word fiq

    .balignl 16,0xdeadbeef

/*
.align伪操作用于表示对齐方式：通过添加填充字节使当前位置满足一定的对齐方式。.balign的作用同.align。
.align {alignment} {,fill} {,max}
其中：alignment用于指定对齐方式，可能的取值为2的次幂，缺省为4。fill是填充内容，缺省用0填充。max是填充字节数最大值，如果填充字节数超过max,就不进行对齐.
例如： .align 4, 指定对齐方式为字对齐 
deadbeef一般用来表示没用的或是已经被释放掉的内存。
*/

/*
 *************************************************************************
 *
 * Startup Code (reset vector)
 *
 * do important init only if we don't start from memory!
 * relocate armboot to ram
 * setup stack
 * jump to second stage
 *
 *************************************************************************
 */

/*
TEXT_BASE 在开发板相关的目录中的config.mk文件中定义,如：u-boot-1.1.6/board/smdk2410/config.mk 中定义 TEXT_BASE = 0x33F80000， 它定义了代码在运行时所在的地址, 那么_TEXT_BASE 中保存了这个地址 
*/

_TEXT_BASE:
    .word    TEXT_BASE

/*
声明 _armboot_start 并用 _start 来进行初始化，在board/smdk2410/u-boot.lds中定义。
*/
.globl _armboot_start
_armboot_start:
    .word _start

/*
 * These are defined in the board-specific linker .
 */

/*
声明_bss_start并用__bss_start来初始化，其中__bss_start定义在与板相关的u-boot.lds中。_bss_start保存的是__bss_start这个标号所在的地址, 这里涉及到当前代码所在的地址不是编译时的地址的情况, 这里直接取得该标号对应的地址, 不受编译时地址的影响. _bss_end也是同样的道理.
*/

.globl _bss_start
_bss_start:
    .word __bss_start

.globl _bss_end
_bss_end:
    .word _end

#ifdef CONFIG_USE_IRQ
/* IRQ stack memory (calculated at run-time) */
.globl IRQ_STACK_START
IRQ_STACK_START:
    .word    0x0badc0de

/* IRQ stack memory (calculated at run-time) */
.globl FIQ_STACK_START
FIQ_STACK_START:
    .word 0x0badc0de
#endif


/*
 * the actual reset code
 */
/*
MRS {<cond>} Rd,CPSR|SPSR 将CPSR｜SPSR传送到Rd
使用这两条指令将状态寄存器传送到一般寄存器，只修改必要的位，再将结果传送回状态寄存器，这样可以最好地完成对CRSP或者SPSR的修改
MSR {<cond>} CPSR_<field>|SPSR_<field>,Rm 或者是 MSR {<cond>} CPSR_f|SPSR_f,#<32-bit immediate>
MRS与MSR配合使用，作为更新PSR的“读取－－修改－－写回”序列的一部分
bic r0,r1,r2;r0:=r1 and not r2
orr ro,r1,r2;r0:=r1 or r2
这几条指令执行完毕后，进入SVC模式，该模式主要用来处理软件中断(SWI)
*/

reset:
    /*
     * set the cpu to SVC32 mode
     */
    mrs    r0,cpsr
    bic    r0,r0,#0x1f
    orr    r0,r0,#0xd3
    msr    cpsr,r0

/* turn off the watchdog */
#if defined(CONFIG_S3C2400)
# define pWTCON        0x15300000
# define INTMSK        0x14400008    /* Interupt-Controller base addresses */
# define CLKDIVN    0x14800014    /* clock divisor register */
#elif defined(CONFIG_S3C2410)
# define pWTCON        0x53000000
# define INTMSK        0x4A000008    /* Interupt-Controller base addresses */
# define INTSUBMSK    0x4A00001C
# define CLKDIVN    0x4C000014    /* clock divisor register */
#endif

#if defined(CONFIG_S3C2400) || defined(CONFIG_S3C2410)
    ldr     r0, =pWTCON
    mov     r1, #0x0
    str     r1, [r0]

    /*
     * mask all IRQs by setting all bits in the INTMR - default
     */
    mov    r1, #0xffffffff
    ldr    r0, =INTMSK
    str    r1, [r0]
# if defined(CONFIG_S3C2410)
    ldr    r1, =0x3ff
    ldr    r0, =INTSUBMSK
    str    r1, [r0]
# endif

    /* FCLK:HCLK:PCLK = 1:2:4 */
    /* default FCLK is 120 MHz ! */
    ldr    r0, =CLKDIVN
    mov    r1, #3
    str    r1, [r0]
#endif    /* CONFIG_S3C2400 || CONFIG_S3C2410 */

    /*
     * we do sys-critical inits only at reboot,
     * not when booting from ram!
     */
/*
B——转移指令，跳转到指令中指定的目的地址
BL——带链接的转移指令，像B一样跳转并把转移后面紧接的一条指令地址保存到链接寄存器LR（R14）中，以此来完成子程序的调用，该语句首先调用cpu_init_crit进行CPU的初始化，并把下一条指令的地址保存在LR中，以使得执行完后能够正常返回。
*/

#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
    bl    cpu_init_crit
#endif

#ifndef CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT

/*
调试阶段的代码是直接在RAM中运行的，而最后需要把这些代码固化到Flash中，因此U-Boot需要自己从Flash转移到RAM中运行，这也是重定向的目的所在。通过adr指令得到当前代码的地址信息：如果U-boot是从RAM开始运行，则从adr,r0,_start得到的地址信息为 r0=_start=_TEXT_BASE=TEXT_BASE=0x33F80000;如果U-boot从Flash开始运行，即从处理器对应的地址运行，则r0=0x0000,这时将会执行copy_loop标识的那段代码了。 
*/

relocate:                /* relocate U-Boot to RAM        */
    adr    r0, _start        /* r0 <- current position of code   */
    ldr    r1, _TEXT_BASE        /* test if we run from flash or RAM */
    cmp     r0, r1                  /* don't reloc during debug         */
    beq     stack_setup      /*如果已经在RAM中,则不需要复制，开始设置堆栈，如果不是从RAM运行，则将代码拷贝到_TEXT_BASE标识的RAM中。*/

    ldr    r2, _armboot_start
    ldr    r3, _bss_start
    sub    r2, r3, r2        /* r2 <- size of armboot            */
    add    r2, r0, r2        /* r2 <- source end address         */

copy_loop:
    ldmia    r0!, {r3-r10}        /* copy from source address [r0]    */
    stmia    r1!, {r3-r10}        /* copy to   target address [r1]    */
    cmp    r0, r2            /* until source end addreee [r2]    */
    ble    copy_loop
#endif    /* CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT */

    /* Set up the stack                            */
stack_setup:
    ldr    r0, _TEXT_BASE        /* upper 128 KiB: relocated uboot   */
    sub    r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN    /* malloc area                      */
    sub    r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* bdinfo                        */

/*这里如果需要使用IRQ, 还有给IRQ保留堆栈空间, 一般不使用*/
#ifdef CONFIG_USE_IRQ
    sub    r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)
#endif
    sub    sp, r0, #12        /* leave 3 words for abort-stack    */

/*
在跳转到第二阶段代码之前，还要清除BBS段
在C语言程序编译完成之后，已初始化的全局变量保存在.data 段中，未初始化的全局变量保存在.bss 段中；text和data段都在可执行文件中（在嵌入式系统里一般是固化在镜像文件中），由系统从可执行文件中加载；而bss段不在可执行文件中，由系统初始化。
*/
clear_bss:
    ldr    r0, _bss_start        /* find start of bss segment        */
    ldr    r1, _bss_end        /* stop here                        */
    mov     r2, #0x00000000        /* clear                            */

clbss_l:str    r2, [r0]        /* clear loop...                    */
    add    r0, r0, #4
    cmp    r0, r1
    ble    clbss_l

#if 0
    /* try doing this stuff after the relocation */
    ldr     r0, =pWTCON
    mov     r1, #0x0
    str     r1, [r0]

    /*
     * mask all IRQs by setting all bits in the INTMR - default
     */
    mov    r1, #0xffffffff
    ldr    r0, =INTMR
    str    r1, [r0]

    /* FCLK:HCLK:PCLK = 1:2:4 */
    /* default FCLK is 120 MHz ! */
    ldr    r0, =CLKDIVN
    mov    r1, #3
    str    r1, [r0]
    /* END stuff after relocation */
#endif

/*
start_armboot位于 lib_arm/board.c 中，是一个系统初始化的接口函数
在C函数运行环境准备好后，通过如下命令跳转，进入第二阶段，之后程序在内存中运行
*/

    ldr    pc, _start_armboot

_start_armboot:    .word start_armboot


/*
 *************************************************************************
 *
 * CPU_init_critical registers
 *
 * setup important registers
 * setup memory timing
 *
 *************************************************************************
 */


#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
cpu_init_crit:
    /*
     * flush v4 I/D caches
     */
    mov    r0, #0
    mcr    p15, 0, r0, c7, c7, 0    /* flush v3/v4 cache */
    mcr    p15, 0, r0, c8, c7, 0    /* flush v4 TLB */
/*
MRC指令的格式为：
MRC{条件} 协处理器编码，协处理器操作码1，目的寄存器，源寄存器1，源寄存器2，协处理器操作码2。
MRC指令用于将协处理器寄存器中的数据传送到ARM处理器寄存器中,若协处理器不能成功完成操作，则产生未定义指令异常。其中协处理器操作码1和协处理器操作码2为协处理器将要执行的操作，目的寄存器为ARM处理器的寄存器，源寄存器1和源寄存器2均为协处理器的寄存器。 
*/

    /*
     * disable MMU stuff and caches
     */
    mrc    p15, 0, r0, c1, c0, 0
    bic    r0, r0, #0x00002300    @ clear bits 13, 9:8 (--V- --RS)
    bic    r0, r0, #0x00000087    @ clear bits 7, 2:0 (B--- -CAM)
    orr    r0, r0, #0x00000002    @ set bit 2 (A) Align
    orr    r0, r0, #0x00001000    @ set bit 12 (I) I-Cache
    mcr    p15, 0, r0, c1, c0, 0

    /*
     * before relocating, we have to setup RAM timing
     * because memory timing is board-dependend, you will
     * find a lowlevel_init.S in your board directory.
     */
    mov    ip, lr
    bl    lowlevel_init
    mov    lr, ip
    mov    pc, lr
#endif /* CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT */

/*
 *************************************************************************
 *
 * Interrupt handling
 *
 *************************************************************************
 */

@
@ IRQ stack .
@
#define S__SIZE    72

#define S_OLD_R0    68
#define S_PSR        64
#define S_PC        60
#define S_LR        56
#define S_SP        52

#define S_IP        48
#define S_FP        44
#define S_R10        40
#define S_R9        36
#define S_R8        32
#define S_R7        28
#define S_R6        24
#define S_R5        20
#define S_R4        16
#define S_R3        12
#define S_R2        8
#define S_R1        4
#define S_R0        0

#define MODE_SVC 0x13
#define I_BIT     0x80

/*
 * use bad_save_user_regs for abort/prefetch/undef/swi ...
 * use irq_save_user_regs / irq_restore_user_regs for IRQ/FIQ handling
 */
/*
.macro伪操作符标识宏定义的开始，.endm标识宏定义的结束。二者包含的一段代码，称为宏定义体，这样在程序中就可通过宏指令多次调用该代码段。格式：
.macro macroname {parameter{,parameter}...}
...
.endm
宏的参数可直接使用斜线“/字符”来引用
*/

    .macro    bad_save_user_regs
    sub    sp, sp, #S__SIZE
    stmia    sp, {r0 - r12}            @ Calling r0-r12
    ldr    r2, _armboot_start
    sub    r2, r2, #(CONFIG_STACKSIZE+CFG_MALLOC_LEN)
    sub    r2, r2, #(CFG_GBL_DATA_SIZE+8)  @ set base 2 words into abort stack
    ldmia    r2, {r2 - r3}            @ get pc, cpsr
    add    r0, sp, #S__SIZE        @ restore sp_SVC

    add    r5, sp, #S_SP
    mov    r1, lr
    stmia    r5, {r0 - r3}            @ save sp_SVC, lr_SVC, pc, cpsr
    mov    r0, sp
    .endm

    .macro    irq_save_user_regs
    sub    sp, sp, #S__SIZE
    stmia    sp, {r0 - r12}            @ Calling r0-r12
    add     r8, sp, #S_PC
    stmdb   r8, {sp, lr}^                   @ Calling SP, LR
    str     lr, [r8, #0]                    @ Save calling PC
    mrs     r6, spsr
    str     r6, [r8, #4]                    @ Save CPSR
    str     r0, [r8, #8]                    @ Save OLD_R0
    mov    r0, sp
    .endm

    .macro    irq_restore_user_regs
    ldmia    sp, {r0 - lr}^            @ Calling r0 - lr
    mov    r0, r0
    ldr    lr, [sp, #S_PC]            @ Get PC
    add    sp, sp, #S__SIZE
    subs    pc, lr, #4            @ return & move spsr_svc into cpsr
    .endm

    .macro get_bad_stack
    ldr    r13, _armboot_start        @ setup our mode stack
    sub    r13, r13, #(CONFIG_STACKSIZE+CFG_MALLOC_LEN)
    sub    r13, r13, #(CFG_GBL_DATA_SIZE+8) @ reserved a couple spots in abort stack

    str    lr, [r13]            @ save caller lr / spsr
    mrs    lr, spsr
    str     lr, [r13, #4]

    mov    r13, #MODE_SVC            @ prepare SVC-Mode
    @ msr    spsr_c, r13
    msr    spsr, r13
    mov    lr, pc
    movs    pc, lr
    .endm

    .macro get_irq_stack            @ setup IRQ stack
    ldr    sp, IRQ_STACK_START
    .endm

    .macro get_fiq_stack            @ setup FIQ stack
    ldr    sp, FIQ_STACK_START
    .endm

/*
 * exception handlers
 */
    .align  5
undefined_instruction:
    get_bad_stack
    bad_save_user_regs
    bl     do_undefined_instruction

    .align    5
software_interrupt:
    get_bad_stack
    bad_save_user_regs
    bl     do_software_interrupt

    .align    5
prefetch_abort:
    get_bad_stack
    bad_save_user_regs
    bl     do_prefetch_abort

    .align    5
data_abort:
    get_bad_stack
    bad_save_user_regs
    bl     do_data_abort

    .align    5
not_used:
    get_bad_stack
    bad_save_user_regs
    bl     do_not_used

#ifdef CONFIG_USE_IRQ

    .align    5
irq:
    get_irq_stack
    irq_save_user_regs
    bl     do_irq
    irq_restore_user_regs

    .align    5
fiq:
    get_fiq_stack
    /* someone ought to write a more effiction fiq_save_user_regs */
    irq_save_user_regs
    bl     do_fiq
    irq_restore_user_regs

#else

    .align    5
irq:
    get_bad_stack
    bad_save_user_regs
    bl     do_irq

    .align    5
fiq:
    get_bad_stack
    bad_save_user_regs
    bl     do_fiq

#endif