U-boot源代码全分析系列(基于PowerPC)-2
3、初始化CPU相关
下面为初始化CPU的代码，实现的功能依次为屏蔽watchdog、初始化中断控制寄存器、清空Cache、关闭MMU等。
.globl init_e300_core init_e300_core: /* time t 10 */ /* Initialize machine status; enable machine check interrupt */ li r3, MSR_KERNEL /*设置MSR，允许数据\指令复制以及Machine check*/ rlwimi r3, r5, 0, 25, 25 /* preserve IP bit set by HRCW */ #ifdef DEBUG rlwimi r3, r5, 0, 21, 22 /* debugger might set SE & BE bits */ #endif SYNC /* Some chip revs need this... */ mtmsr r3 SYNC mtspr SRR1, r3 /* Make SRR1 match MSR 中断相关*/ lis r3, CFG_IMMR@h #if defined(CONFIG_WATCHDOG) /* Initialise the Wathcdog values and reset it (if req) */ lis r4, CFG_WATCHDOG_VALUE ori r4, r4, (SWCRR_SWEN | SWCRR_SWRI | SWCRR_SWPR) stw r4, SWCRR(r3) /* and reset it */ li r4, 0x556C sth r4, SWSRR@l(r3) li r4, -0x55C7 sth r4, SWSRR@l(r3) #else /* 关闭Wathcdog */ lwz r4, SWCRR(r3) /* Check to see if its enabled for disabling once disabled by SW you can't re-enable */ andi. r4, r4, 0x4 beq 1f xor r4, r4, r4 stw r4, SWCRR(r3) 1: #endif /* CONFIG_WATCHDOG */ /* Initialize the Hardware Implementation-dependent Registers */ /* HID0 also contains cache control */ /*------------------------------------------------------*/ lis r3, CFG_HID0_INIT@h ori r3, r3, CFG_HID0_INIT@l SYNC mtspr HID0, r3 lis r3, CFG_HID0_FINAL@h ori r3, r3, CFG_HID0_FINAL@l SYNC mtspr HID0, r3 lis r3, CFG_HID2@h ori r3, r3, CFG_HID2@l SYNC mtspr HID2, r3 /* 关闭MMU功能，先清空所有BAT (块地址转换)*/ xor r0, r0, r0 mtspr DBAT0U, r0 mtspr DBAT0L, r0 mtspr DBAT1U, r0 mtspr DBAT1L, r0 mtspr DBAT2U, r0 mtspr DBAT2L, r0 mtspr DBAT3U, r0 mtspr DBAT3L, r0 mtspr IBAT0U, r0 mtspr IBAT0L, r0 mtspr IBAT1U, r0 mtspr IBAT1L, r0 mtspr IBAT2U, r0 mtspr IBAT2L, r0 mtspr IBAT3U, r0 mtspr IBAT3L, r0 SYNC /* 禁用tlb(快表) */ li r3, 32 mtctr r3 li r3, 0 1: tlbie r3 addi r3, r3, 0x1000 bdnz 1b SYNC /* Done! */ Blr
这里需要注意的是，当程序在Flash中运行时，执行程序跳转时使用了跳转指令，但是不是使用绝对地址的跳转(即直接对PC操作)。因为若使用绝对地址，那么程序的取址就是相对于当前PC位置向前或向后的一段空间，而不会跳进SDRAM中。
4、初始化内存控制器
PowerPC处理器初识化内存控制器就是通过操作BAT以及TLB来实现的，将IBAT0~7以及DBAT0~7初始化，并禁用TLB，代码如下：
/* setup_bats - set them up to some initial state */ .globl setup_bats setup_bats: addis r0, r0, 0x0000 /* IBAT 0 */ addis r4, r0, CFG_IBAT0L@h ori r4, r4, CFG_IBAT0L@l addis r3, r0, CFG_IBAT0U@h ori r3, r3, CFG_IBAT0U@l mtspr IBAT0L, r4 mtspr IBAT0U, r3 isync /* DBAT 0 */ addis r4, r0, CFG_DBAT0L@h ori r4, r4, CFG_DBAT0L@l addis r3, r0, CFG_DBAT0U@h ori r3, r3, CFG_DBAT0U@l mtspr DBAT0L, r4 mtspr DBAT0U, r3 isync #ifdef CONFIG_HIGH_BATS /* IBAT 4 */ addis r4, r0, CFG_IBAT4L@h ori r4, r4, CFG_IBAT4L@l addis r3, r0, CFG_IBAT4U@h ori r3, r3, CFG_IBAT4U@l mtspr IBAT4L, r4 mtspr IBAT4U, r3 isync /* DBAT 4 */ addis r4, r0, CFG_DBAT4L@h ori r4, r4, CFG_DBAT4L@l addis r3, r0, CFG_DBAT4U@h ori r3, r3, CFG_DBAT4U@l mtspr DBAT4L, r4 mtspr DBAT4U, r3 isync #endif /* Invalidate TLBs. * -> for (val = 0; val < 0x20000; val+=0x1000) * -> tlbie(val); */ lis r3, 0 lis r5, 2 1: tlbie r3 addi r3, r3, 0x1000 cmp 0, 0, r3, r5 blt 1b blr
上面只贴出了高低位各一个BAT的操作代码，其他的类似。
5、复制程序到RAM
PowerPC中此段程序并不返回，在将程序代码全部复制到ROM中后，将会直接继续在RAM中运行：
/*完成了代码复制，不返回，直接调用in_ram执行*/ addi r0, r10, in_ram - _start + EXC_OFF_SYS_RESET mtlr r0 blr .globl relocate_code relocate_code: mr r1, r3 /* 创建一个新的栈指针 */ mr r9, r4 /* 备份 */ mr r10, r5 mr r3, r5 /* r3:拷贝的终点 */ lis r4, CFG_MONITOR_BASE@h /* r4:拷贝的起点 */ ori r4, r4, CFG_MONITOR_BASE@l lwz r5, GOT(__init_end) sub r5, r5, r4 /* r5:拷贝的长度 */ li r6, CFG_CACHELINE_SIZE /* Cache Line Size */ /* New GOT-PTR = (old GOT-PTR - CFG_MONITOR_BASE) + Destination Address */ sub r15, r10, r4 /* First our own GOT */ add r14, r14, r15 /* then the one used by the C code */ add r30, r30, r15 /* Now relocate code */ cmplw cr1,r3,r4 addi r0,r5,3 srwi. r0,r0,2 beq cr1,4f /* In place copy is not necessary */ beq 7f /* Protect against 0 count */ mtctr r0 bge cr1,2f la r8,-4(r4) la r7,-4(r3) /* copy */ 1: lwzu r0,4(r8) stwu r0,4(r7) bdnz 1b addi r0,r5,3 srwi. r0,r0,2 mtctr r0 la r8,-4(r4) la r7,-4(r3) /* and compare */ 20: lwzu r20,4(r8) lwzu r21,4(r7) xor. r22, r20, r21 bne 30f bdnz 20b b 4f /* compare failed */ 30: li r3, 0 blr 2: slwi r0,r0,2 /* re copy in reverse order ... y do we needed it? */ add r8,r4,r0 add r7,r3,r0 3: lwzu r0,-4(r8) stwu r0,-4(r7) bdnz 3b /* * Now flush the cache: note that we must start from a cache aligned * address. Otherwise we might miss one cache line. */ 4: cmpwi r6,0 add r5,r3,r5 beq 7f /* Always flush prefetch queue in any case */ subi r0,r6,1 andc r3,r3,r0 mr r4,r3 5: dcbst 0,r4 add r4,r4,r6 cmplw r4,r5 blt 5b sync /* Wait for all dcbst to complete on bus */ mr r4,r3 6: icbi 0,r4 add r4,r4,r6 cmplw r4,r5 blt 6b 7: sync /* Wait for all icbi to complete on bus */ isync
6、初始化堆栈
对于mpc83xx系列，初始化堆栈代码如下：
/* set up the stack pointer in our newly created cache-ram (r1) */ lis r1, (CFG_INIT_RAM_ADDR + CFG_GBL_DATA_OFFSET)@h ori r1, r1, (CFG_INIT_RAM_ADDR + CFG_GBL_DATA_OFFSET)@l li r0, 0 /* Make room for stack frame header and */ stwu r0, -4(r1) /* clear final stack frame so that */ stwu r0, -4(r1) /* stack backtraces terminate cleanly */
7、跳转到Stage2入口处
这也是Stage1的最后一步，程序在执行到这一步后，基本的硬件初始化工作也就完成了，下面是跳转的代码：
GET_GOT /* initialize GOT access */ /* r3: IMMR */ lis r3, CFG_IMMR@h /* run low-level CPU init code (in Flash)*/ bl cpu_init_f /* r3: BOOTFLAG */ mr r3, r21 /* run 1st part of board init code (in Flash)*/ bl board_init_f
其中board_init_f就是Stage2的函数入口。
由上可以看出start.S的流程为：异常向量——上电复位后进入复位异常向量——跳到启动代码处——设置处理器进入管理模式——关闭看门狗——关闭中断——设置时钟分频——关闭MMU和CACHE——进入lowlever_init.S——检查当前代码所处的位置，如果在FLASH中就将代码搬移到RAM中。至此，Stage1分析到此结束。
跳转到board_init_f后，程序开始执行Stage2阶段，代码多为C。