u-boot源码之start.S分析

1.start.s代码分析（第一阶段） /* 以下是具有arm特色的异常向量表，为中断异常准备 */ -------------------- .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 _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 _pad:  .word 0x12345678 /* now 16*4=64 */ .global _end_vect _end_vect:  .balignl 16,0xdeadbeef --------------------   /* 当发生中断异常时，pc会跳转到.word的后面地址处 处理异常，    undefined异常由arm核译码单元检测，并触发未定义指令异常请求，硬件设置pc的值为0x4，强制程序从内存0x4地址执行指令；    0x8存放软件中断处理指令，arm中使用swi指令时触发软件中断，硬件设置PC的值为0x8，同时进入系统模式，多用在系统库的编写；    prefetch异常，预取指中止异常，导致正在取的指令无法正常取出，这里需要注意流水线造成的pc值 ；    data中止，无法获取数据，产生的原因有可能是内存未准备好、内存无读或写权限等一些原因产生的异常；    0x14暂时未使用；    0x18提供系统硬件中断跳转接口，一般我们的处理器都会引出很多的外部中断线，在这里能做的就是判断系统中断线产生的中断，注册中断，初始化中断，调用中断函数等等；    0x1c地址为_fiq快速中断，一个系统在中断流水线上可能产生很多中断，但快中断只会有一个 */ -------------------- _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 _pad:  .word 0x12345678 /* now 16*4=64 */ .global _end_vect _end_vect:  .balignl 16,0xdeadbeef --------------------   /*     _TEXT_BASE标号所代表的是uboot代码的运行地址，对于s3c6410    系统来说，如果nand flash启动方式，系统会把0xc000000里面前4KB的内容映射到引导镜像区，即0x0地址，但是我们需要把    uboot代码放到我们的SDRAM，原因是我们代码里面需要对变量做更改并且增加代码执行效率等    下面代码的含义是定义uboot程序执行的运行地址，值为0xc7e00000，.word后面的值TEXT_BASE在编译的时候，    通过向编译器传递参数获得，-DTEXT_BASE方式向编译器传递宏参，在编译的时候可以注意下编译的时候都会指定它的值，值得定义在    config.mk中，Makefile会包含它。 */ -------------------- _TEXT_BASE:  .word TEXT_BASE --------------------   /*  在uboot里面会开启MMU，下面是在MMU开启前uboot在内存存放的真实物理地址，值为0x57e00000。强调一下，我们做的开发板的SDRAM在DMC1上，即访问物理内存的实际物理地址从0x50000000开始，SDRAM的大小为256M，正好是一个DMC1，所以内存的访问地址就是0x50000000-0x6FFFFFFF之间了。 */ -------------------- _TEXT_PHY_BASE:  .word CFG_PHY_UBOOT_BASE --------------------   /*     这个不解释也是可以的，但是还是要解释。很多人对_start的值有疑惑，认为是0x0，因为看到_start的标号在代码段最开始处，其实是错误的，汇编代码里面的标号是和编译时指定的运行地址有关系的。我们在编译程序的时候会通过-DTEXT_BASE=0xc7e00000参数告诉编译器我们程序将会运行在0xc7e00000地址，那么自然编译器会认为代码开始的时候就运行在这个地址，那么_start的值自然就是0xc7e00000了。总结之，标号的值与编译时指定的程序地址有关系，而与程序实际存放在内存出的位置无关。 小心使用哦。特别在使用一些伪指令的时候 */ -------------------- .globl _armboot_start _armboot_start:  .word _start --------------------   /*     下面的代码__bss_start的值是在u-boot.lds脚本里面定义的，虽然没给值，但是你要知道文件的大小和位置是由    编译器指定的，那么还需要我们告诉它值吗？所以没值胜有值啦，由编译时编译器决定它们的值  */ -------------------- .globl _bss_start _bss_start:  .word __bss_start .globl _bss_end _bss_end:  .word _end --------------------   /*     uboot开始执行的第二条代码处即在这里了，下面的代码使得cpu的模式为管理模式，如果想使得为cpu为管理模式，需要保证cpsr寄存    器的最低5位为10011，下面是把0xd3的值赋值给cpsr，0xd3即1101 0011，最高两位置1的意思为关闭中断和快中断，这是为了防止代码    正在执行时，产生外部中断，导致程序跳转到异常向量表而无法正常按顺序执行。5位为0的意思是cpu的状态为arm状态，如果是1则cpu进入thumb态，thumb态处理16位指令代码和数据。  */      /* * set the cpu to SVC32 mode */ -------------------- reset:  mrs r0,cpsr  bic r0,r0,#0x1f  orr r0,r0,#0xd3  msr cpsr,r0 --------------------   /* 以下标号所在处的代码比较多，将做逐步分析，这段代码主要的工作也就是改了一些硬件寄存器和内存初始化工作 */ -------------------- cpu_init_crit: --------------------  /*   指令的含义为刷新指令和数据缓存。mcr的意思是把arm寄存器的值赋值给coprocesser寄存器，拿第一条指令来说，   p15代表协处理器，0为一定的值，指令中0b0000四位来表示，现在无具体作用，如果不是0则结果未知，后面的r0是即将写入   c7目标寄存器中的值，后面还有个c7所代表的意思为额外操作码，如果不是c0，则表示的是同一个寄存器的不同物理寄存器，因为   同一个寄存器的名字并不代码通一个物理内存，我们在学rpsr的时候应该知道这点，最后的0提供附加信息，用于区分同一寄存器的  不同物理寄存器，如无附加信息，请保持为0值，否则结果不可预测  下面三行代码不难看出，c7、c8的值被清为0，为什么要清为零呢，你需要去看arm1176jzf-s芯片手册了，其中是有说明的，不再累述，   */ --------------------  mov r0, #0  mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0 /* flush v3/v4 cache */  mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0 /* flush v4 TLB */ --------------------  /*   总之还是去查arm11核芯片手册，因为以下改的内容是协处理器   c1，那么你就该去查c1是用来干什么的。查看得知，是控制寄存器，查看手册是online books12.2.2 Primary register allocation   一节，其中13,9,8位为 V、R、S：V位是对高端异常向量表的支持，如果选择0异常向量表为0x00000000-0x0000001c，如果选择  1异常向量表就是FFFF0000-FFFF001c；R位用于ROM保护的，具体的还要与c5里面的配合，这都是MMU惹的祸，很烦，但是现在   我们还没有讲到MMU，所以为什么这样做，也必须到讲到MMU的时候才见分晓了，S在这里面的意思也是用于系统保护的，和MMU   又是有很大的关系，好吧，后面会找MMU算账的，这里就先不深入了，接下来再分析下下面的指令含义   bic r0, r0, #0x00000087 @ clear bits 7, 2:0(B--- -CAM) 的B位为0表示支持小little-endian，1表示支持big-endian格式的系统内存   CAM为第三位，M为0代表禁止MMU，反之打开，A代表地址对齐检查，0代表禁止，C代表指令数据cache控制，0为禁止   orr r0, r0, #0x00000002 @ set bit 2 (A) Align 这段指令又比较犯贱了，打开地址对齐检查了，这是应该的O(∩_∩)O~，后面又   设置12位为1，含义是如果数据cache和指令cache是分开的话，这里面置1的含义将会打开指令缓存 */         /*  * 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 --------------------   /*     以下代码的作用是为了给256M的内存在MMU开启的时候把0x70000000作为重映射的基地址    c15协处理器寄存器在s3c6410上有特殊作用，它是外部内存端口映射寄存器，32位，在开关MMU的时候发生作用，且优先级最高    这里的0x70000000为外部端口的基地址，0x13的二进制为0x10011，0x10011的意思为256M，代表映射的    大小为256M，0x10010为128M。假如你没开MMU，PHY和Peri port映射的地址将相同。通过下面的内容后，我们知道我们原来uboot    代码是放置到0x57e00000的，现在便只能通过0x57e00000+0x70000000虚拟地址来访问uboot起始地址了。    使用C15的方法是：    1.Opcode_1 set to 0    2.CRn set to c15    3.CRm set to c2    4.Opcode_2 set to 4    还有问题请参考arm1176jzfs芯片手册，如下图：  */ --------------------  /* Peri port setup */  ldr r0, =0x70000000  orr r0, r0, #0x13  mcr p15,0,r0,c15,c2,4       @ 256M(0x70000000-0x7fffffff) --------------------   /*     下面是一条跳转指令,代码这里不贴，但是其中的代码很重要，在lowlevel.S中实现比如说点亮LED灯、关闭watchdog、关闭中断、系统    时钟初始、nand flash初始化、内存控制器初始化。不过说实在的，去仔细分析这些初始化的过程，对于你对如何控制硬件有很大的帮    助， 对于这个函数，所要说的东西太多，会在后面的文章中单独分析它，现在先知道功能就好，没有它代码无法启动。 */ -------------------- bl lowlevel_init --------------------   /* 跳转出来以后，继续执行下面的代码，下面的代码是判断程序是否已经在ram中了，在的话就不拷贝，直接跳转到after_copy了，否则    继续执行下面的代码 */ --------------------  ldr r0, =0xff000fff  bic r1, pc, r0  /* r0 <- current base addr of code */  ldr r2, _TEXT_PHY_BASE  /* r1 <- original base addr in ram */  bic r2, r2, r0  /* r0 <- current base addr of code */  cmp     r1, r2                  /* compare r0, r1                  */  beq     after_copy  /* r0 == r1 then skip flash copy   */ --------------------   /*     下面代码通过函数copy_from_nand函数把代码拷贝到ram中。steppingstone只能拷贝4KB，我们需要把所有的代码搬运到内存中哦    我们知道s3c6410可以通过SD、onenand、nand启动，但是我们这里做了简化，先只从nand启动，以后会再增加SD卡启动    copy_from_nand代码也在start.S中，做了修改以适合大页访问，如有需要请留言告知，将添加copy_from_nand代码分析 */ -------------------- #ifdef CONFIG_BOOT_NAND  mov r0, #0x1000  bl copy_from_nand #endif --------------------   /* SD卡启动方式，这个宏我没有定义，先保留吧 */ -------------------- #ifdef CONFIG_BOOT_MOVINAND  ldr sp, _TEXT_PHY_BASE  bl movi_bl2_copy  b after_copy #endif --------------------   /* 这里我啥都没做*/ after_copy:   /*     打开MMU功能    协处理器c3的作用是存储的保护和控制，用在MMU中为内存的域访问控制    c3为32位寄存器，每两位为一个访问控制特权，0x00代表没有访问权限，这时候访问将失效；0x01为客户类型，将根据    地址变换条目中的访问控制位决定是否允许特定内存访问；0x10是保留的，暂时没有使用，0x11为管理者权限，不考虑    地址变换条目中的权限控制位，将不会访问内存失效。    ldr r5, =0x0000ffff    mcr p15, 0, r5, c3, c0, 0，代码的含义为设置高8个域无访问权限，低8个域为管理者权限。    接着下面通过mcr p15, 0, r1, c2, c0, 0指令给c2赋值，c2用于保存页表基地址。所谓页表基地址即是虚实转换的内存页表的首地址。    这里r1的值赋值给了c2，r1的值为0x57exxxxx，c2高14位是储存页表的基地址    最后代码很简单，打开MMU。 */ -------------------- #ifdef CONFIG_ENABLE_MMU enable_mmu:  /* enable domain access */  ldr r5, =0x0000ffff  mcr p15, 0, r5, c3, c0, 0  @ load domain access register  /* Set the TTB register */  ldr r0, _mmu_table_base  ldr r1, =CFG_PHY_UBOOT_BASE  ldr r2, =0xfff00000  bic r0, r0, r2  orr r1, r0, r1  mcr p15, 0, r1, c2, c0, 0  /* Enable the MMU */ mmu_on:  mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0  orr r0, r0, #1   /* Set CR_M to enable MMU */  mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0  nop  nop  nop  nop #endif --------------------   /*     堆栈初始化代码，我们在这里定义了CONFIG_MEMORY_UPPER_CODE    sp的值为0xC7FFFFE8 */ -------------------- skip_hw_init:  /* Set up the stack          */ stack_setup: #ifdef CONFIG_MEMORY_UPPER_CODE  ldr sp, =(CFG_UBOOT_BASE(0xc7e00000 ) + CFG_UBOOT_SIZE - 0xc)                #define CFG_UBOOT_SIZE  (2*1024*1024) #else       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                        */ #ifdef CONFIG_USE_IRQ  sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ) #endif  sub sp, r0, #12  /* leave 3 words for abort-stack    */ #endif --------------------   /* 清零BSS段内容为0 */ -------------------- 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 --------------------   /* 跳转到uboot代码的第二个阶段，第二阶段基本上都是用C实现的，幸好前面sp的值已经设置好了 */ --------------------  ldr pc, _start_armboot _start_armboot:  .word start_armboot --------------------