uboot第一阶段分析（目前还有很多不懂的地方）
Start.S
uboot的第一阶段大致可以分别下面几个步骤：
（1）设置CPU模式
（2）关闭看门狗
（3）关闭中断
（4）设置堆栈sp指针
（5）清除bss段
（6）异常中断处理
那么先分析下代码
.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
.balignl 16,0xdeadbeef解析：
Start.s文件一开始，就定义了_start 的全局变量（
.global）。也即，在别的文件，照样能引用这个_start 变量。
这段代码验证了我们之前学过的 arm 体系的理论知识：中断向量表放在从0x0 开始的地方。其中，每个异常中断的摆放次序，是事先规定的。比如第一个必须是 reset 异常，第二个必须是未定义的指令异常等等（位置都是事先写死的）。
分析下面跳转命令之前先分析下ldr是什么：
LDR指令的格式为：
LDR {条件} 目的寄存器，<存储器地址>
LDR指令用于从存储器中将一个32位的字数据传送到目的寄存器中。该指令通常用于从存储器中读取32位的字数据到通用寄存器，然后对数据进行处理。当程序计数器PC作为目的寄存器时，指令从存储器中读取的字数据被当作目的地址，从而可以实现程序流程的跳转。
“ARM是RISC结构,数据从内存到CPU之间的移动只能通过L/S指令来完成,也就是ldr/str指令。
比如想把数据从内存中某处读取到寄存器中,只能使用ldr
比如:
ldr r0, 0x12345678
就是把0x12345678这个地址中的值存放到r0中。”
那么就分析一个未定义异常（其他类似）
过程如下：
ldr pc, _undefined_instruction //表示如果板子出现了未定义的异常，就跳转到_undefined_instruction地址去执行相关的操作
_undefined_instruction:
.word undefined_instruction
undefined_instruction:
get_bad_stack
bad_save_user_regs
bl do_undefined_instruction.word的作用就是分配一个32bit的空间，里面存放的内容就是undefined_instruction，
以_undefined_instruction为例，就是，此处分配了一个word=32bit=4字节的地址空间，里面存放的值是undefined_instruction。
而此处_undefined_instruction也就是该地址空间的地址了。用C语言来表达就是：
_undefined_instruction = &undefined_instruction
或
*_undefined_instruction = undefined_instruction
undefined_instruction也是下面执行代码的地址。所以到最后ldr pc, _undefined_instruction执行的操作是：
get_bad_stack
bad_save_user_regs
bl do_undefined_instruction
get_bad_stack（对栈的操作）和bad_save_user_regs（保存用户寄存器）=====》保存现场的作用
get_bad_stack的实现：
.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 /*设置栈的地址为：r13 = _armboot_start - CONFIG_STACKSIZE - CFG_MALLOC_LEN - CFG_GNL_DATA_SIZE -8的地方*/ str lr, [r13] @ save caller lr / spsr mrs lr, spsr str lr, [r13, #4] /*保存调用者的lr到r13的地址（lr是当前模式下一条指令的地址），将保存程序状态寄存器（spsr保存的是前一个工作模式的状态，从而可以回到之前的模式）的值保存到r13 + 4的地址那里，保存现场*/ mov r13, #MODE_SVC @ prepare SVC-Mode @ msr spsr_c, r13 msr spsr, r13 mov lr, pc movs pc, lr /*设置svc模式*/ .endm对于lr的解析（转载： http://hi.baidu.com/a843538946/item/4e2a34fe48b6e5be31c199ec）：
1.SP（R13） LR（R14）PC（R15）
2.lr(r14）的作用问题，这个lr一般来说有两个作用：1》. 当使用bl或者blx跳转到子过程的时候，r14保存了返回地址，可以在调用过程结尾恢复。
2》 .异常中断发生时，这个异常模式特定的物理R14被设置成该异常模式将要返回的地址。
另外注意pc，在调试的时候显示的是当前指令地址，而用mov lr,pc的时候lr保存的是此指令向后数两条指令的地址，大家可以试一下用mov pc,pc，结果得到的是跳转两条指令，这个原因是由于arm的流水线造成的，预取两条指令的结果.
bad_save_user_regs保存用户寄存器：
.macro bad_save_user_regs
sub sp, sp, #S_FRAME_SIZE //sp指向 sp - 72 的地方
stmia sp, {r0 - r12} @ Calling r0-r12，//每4个字节依次存放一个寄存器，*sp = r0 *(sp + 1) = r1 ....
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_FRAME_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
.endmdo_undefined_instruction跳转到中断服务子程序中执行。
do_undefined_instruction
show_regs (pt_regs); //打印一些寄存器的信息
bad_mode ();
reset_cpu (0);//重启CPU
值得一提的是，当发生异常时，都将执行 \cpu\arm920t\interrupts.c 中定义的中断函数。比如：show_regs (pt_regs);和bad_mode (); reset_cpu (0)
重启机器的代码reset_cpu
void reset_cpu (ulong ignored)
{
volatile S3C24X0_WATCHDOG * watchdog;
#ifdef CONFIG_TRAB
extern void disable_vfd (void);
disable_vfd();
#endif
watchdog = S3C24X0_GetBase_WATCHDOG();//获取cpu看门狗的基地址
/* Disable watchdog */
watchdog->WTCON = 0x0000;//关闭看门狗
/* Initialize watchdog timer count register */
watchdog->WTCNT = 0x0001;//在使能看门狗之前需要设置计数值。在这里设置为1，所以立刻就会重启
/* Enable watchdog timer; assert reset at timer timeout */
watchdog->WTCON = 0x0021;使能看门狗
while(1); /* loop forever and wait for reset to happen */
/*NOTREACHED*/
}
二、Uboot存储器映射的定义
_TEXT_BASE:
.word TEXT_BASE //基地址
.globl _armboot_start
_armboot_start:
.word _start //uboot.bin存放的地址
/*
* These are defined in the board-specific linker script.
*/
.globl _bss_start
_bss_start:
.word __bss_start //定义于连接脚本中
.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
上面的代码格式都差不多，截取一段分析：
.globl _armboot_start _armboot_start: .word _start上面的代码就相当于：
*(_armboot_start) = _start
如果有:ldr pc _armboot_start 则会去执行_start
reset:
/*
* set the cpu to SVC32 mode
*/
mrs r0,cpsr
bic r0,r0,#0x1f
orr r0,r0,#0xd3
msr cpsr,r0CPSR 是当前的程序状态寄存器(Current Program Status Register)，
保存的是当前的工作模式的值 。
SPSR 是保存的程序状态寄存器(Saved Program Status Register)：保存的是前一工作模式的CPSR的值。
下面就是PSR（程序状态寄存器的位分布）
从上图可以看到，PSR的低五位就是设置相关的模式的。
bic r0,r0,#0x1f //清除低五位 orr r0,r0,#0xd3 //d3 == 10011（SVC） msr cpsr,r0 //重新写回cpsr，这样当前cpu就处于了SVC模式了。
几个汇编指令：
mrs ：从状态寄存器中传到通用寄存器（status -> register）
bic : 清除操作数1(r0)的某些位，幵把结果放置到目的寄存器(r0)中
orr : 或运算
msr ：和mrs相反的动作
问题：为什么要设置SVC模式？？
四、关闭看门狗并且关闭中断
/* 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] //str 是将r1寄存器中的值写到r0地址所指的空间内
# endif
根据S3C2440 的datasheet 文档（别的CPU要进行具体设置），系统启动后，看门狗寄存器是被使能的，所以，如果不在预计的时间内“喂狗”，就有“被狗咬”的可能。直接把看门狗关闭即可。
ldr r0, =pWTCON这个指令和前面说的
ldr pc, _undefined_instruction是不一样的。这是一条伪指令。
伪指令，就是“伪”的指令，是针对“真”的指令而言的。
真的指令就是那些常见的指令，比如上面说的arm的ldr，bic，msr等等指令，是arm体系架构中真正存在的指令，你在arm汇编指令集中找得到对应的含义。 而伪指令是写出来给汇编程序看的，汇编程序能看懂伪指令具体表示的是啥意思，然后将其翻译成真正的指令或者进行相应的处理。
ldr伪指令可以在立即数前加上=，以表示把一个地址写到某寄存器中，比如：
ldr r0, =0x12345678
就把0x12345678这个地址写到r0中了。所以，ldr 伪指令和mov是比较相似的。mov指令后面的立即数是有限制的，这个立即数，能够必须由一个8位的二进制数，即在0x00-0xFF内的某个值，经过偶数次右移后得到，这样才是合法数据，而ldr 伪指令没有这个限制。
问题：什么才是合法立即数？？
五、调用cpu_init_crit
#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
bl cpu_init_crit
#endif分析：
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 */
/*
* 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 //对内存进行初始化，没有看懂！！！
mov lr, ip
mov pc, lr
#endif
注意：移植的时候好像只需要修改lowlevel_init即可。
六、栈的设置：
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 */
#ifdef CONFIG_USE_IRQ
sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)
#endif
sub sp, r0, #12 /* leave 3 words for abort-stack *这段代码是用来分配各个栈空间的。包括分配动态内存区，全局数据区，IRQ和FIQ 的栈空间等
下面是uboot的空间分布：
七、对时钟进行初始化，修改时钟除数寄存器，FCLK:HCLK:PCLK = 1:4:8（原因：2440的原始时钟只有12MHZ，为了让CPU处于400MHZ的工作频率下）
栈设置好了，就可以调用c函数了。（问题：调用c函数为什么要设置栈？？？）
bl clock_init
对于时钟的设置以后再分析
八、代码搬移
#ifndef CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT
relocate: /* relocate U-Boot to RAM */
adr r0, _start /*这里使用的是位置无关码，用于读取程序下载的地址 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
ldr r2, _armboot_start //定义于上面，就是_start
ldr r3, _bss_start //定义于连接脚本中
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 */
*/
#if 1
bl CopyCode2Ram /* r0: source, r1: dest, r2: size */
#else在SDRAM 初始化完毕后，我们开始搬移代码，把代码从原先的 0x0 开始的位置搬移到内存中的适当的位置继续执行。为啥要搬移代码？原因可能如下：
1、运行速度的考虑。
flash 的读写速度远小于SDRAM 的读写速度，搬移到 SDRAM 后，可提高运行效率。
2、空间的考虑。
如果是nandflash 启动模式，那么只有 4KB的空间（仅仅用于arm920t CPU）供用户使用，实际的代码是永远大于4KB的，因此需要重新开辟空间来进行代码的运行工作。
CopyCode2Ram 就是对代码进行搬移的操作。下面对这个函数具体分析一下：
CopyCode2Ram代码搬移分析：
CopyCode2Ram
首先会对bBootFrmNORFlash函数的返回值进行判断，
如果是NOR启动，直接进行搬移操作：
for (i = 0; i < size / 4; i++)
{
pdwDest[i] = pdwSrc[i];
}如果是nandflash启动，调用：
nand_init_ll(); /* 初始化NAND Flash ，要根据具体的nand进行初始化操作*/ nand_read_ll_lp(buf, start_addr, (size + NAND_BLOCK_MASK_LP)&~(NAND_BLOCK_MASK_LP)); /* 从 NAND Flash启动 *分析下如何判断是从nand启动还是从nor启动：
原理：
Norflash上是不可写的，nandflash上可写（因为对 NOR FLASH 的写操作需要遵循特定的命令序列,最终由芯片内部的控制单元完成写操作。）。从而可以通过在0地址上写一段数据，再从上面读一下，看看读出的数据是否和写的数据一样。一样的话表示是nandflash启动，不一样的话表示是norflash启动。
代码如下：
bBootFrmNORFlash
volatile unsigned int *pdw = (volatile unsigned int *)0;
unsigned int dwVal;
dwVal = *pdw;
*pdw = 0x12345678;
if (*pdw != 0x12345678) //说明是nor启动
{
return 1;
}
else
{
*pdw = dwVal; //说明是nand启动
return 0;
}
对于nor启动，直接进行赋值即可，对于nandflash启动，需要先对nandflash进行初始化，然后再做拷贝工作，对于nandflash的分析。以后再分一章讨论
九、清bss段
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本段代码先设置了BSS段的起始地址与结束地址，然后循环清除所有的BSS段。至此，所有的 cpu 初始化工作（stage1 阶段）已经全部结束了。后面的代码，将通过ldr pc, _start_armboot ，进入C 代码执行。这个C 入口的函数，是在u-boot-1.1.6\lib_arm\board.c 文件中。它标志着后续将全面启动C 语言程序，同时它也是整个u-boot的主函数。
十、运行uboot的第一个c函数start_armboot，从而进入uboot的第二阶段：
ldr pc, _start_armboot
_start_armboot:
.word start_armboot
FAQ：
1._start,与_TEXT_BASE的区别：
#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT 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 */ blne cpu_init_crit #endif
这段代码就显示了他们之间的区别：
1.如果uboot启动是从nandflash启动的，这个_start就为0地址，_TEXT_BASE就是内存上的地址。2.如果uboot是从仿真器上直接烧写到内存上的话，这个_start就和_TEXT_BASE的地址是相同的。
3.如果r0和r1不相等的话，就说明SDRAM还没有进行初始化，如果r0和r1相等的话，说明uboot已经跑在了SDRAM上了，就不需要进入cpu_init_crit来进行SDRAM的初始化了
2.为什么要设置栈：
只有栈设置好了之后，才可以调用c函数了，如下图所示：
用于栈顶sp就指向了栈的地址。下面的空间就可以用于运行uboot.bin所使用的栈
参考文档：
1.Uboot中start.S源码的指令级的详尽解析_v1.6
2.天嵌TQ2440 uboot代码start.S