U-Boot第一阶段关键代码理解（绿色加粗为自己添加）

U-Boot第一阶段关键代码理解

转自 http://blog.csdn.net/liaozc/article/details/6051274

绿色加粗部分是我添加的，以更加方便理解

1.u-boot程序的入口地址

要理解程序的入口地址，自然想到的是连接文件，首先看连接文件"/board/smdk2410/u-boot.lds"

ENTRY(_start)

SECTIONS

{

. = 0x00000000;

. = ALIGN(4);
.text :
{
cpu/arm920t/start.o (.text)
*(.text)
}

. = ALIGN(4);
.rodata : { *(.rodata) }

. = ALIGN(4);
.data : { *(.data) }

. = ALIGN(4);
.got : { *(.got) }

__u_boot_cmd_start = .;
.u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) }
__u_boot_cmd_end = .;

. = ALIGN(4);
__bss_start = .;
.bss : { *(.bss) }
_end = .;
}

(1) 从ENTRY(_start)可以看出u-boot的入口函数是_start

(2) 从. = 0x00000000也许可以看出_start的地址是0x00000000,事实并不是这样的，这里的0x00000000无效，在连接的时候最终会被TETX_BASE所代替的，具体请参考u-boot根目录下的config.mk.

(3) 网上很多说法是 _start=TEXT_BASE，我想这种说法也是正确的，实际上，不是TEXT_BASE这段代码映射到0x0的地方，其实编译器进行编译，是按照链接文件进行的。也就是说，编译的时候所有的地址都是相对于TEXT_BASE计算出来的。而这个地址是在连接文件里面指定的为0x338f0000，你可以看链接文件，可以看反汇编里面的地址，全是0x33f8XXXX的地址。

1.1 cpu/arm920t/start.S部分代码释疑

（1）

 _TEXT_BASE:
     .word TEXT_BASE

此处定义一汇编语言标签_TEXT_BASE，它的值就是 “.word TEXT_BASE” 这句代码所在的链接地址值; TEXT_BASE定义在board\smdk2410\config.mk文件中

(即0x33F80000)。以后通过引用_TEXT_BASE即可得到TEXT_BASE的值。

（2）

 .globl _armboot_start
 _armboot_start:
     .word _start

定义外部可以引用的变量_armboot_start，其值为代码“.word   _start"所在的链接地址值。

图1 u-boot.map

编译完成后，会生成u-boot.map 文件，如图1所示。图1显示_armboot_start 所指的地址值是0x33f80044。用UltraEdit打开u-boot.bin，定位到偏移0x44处（0x44由_armboot_start 所在地址0x33f80044-TEXT_BASE得到),如图2所示，此值就是_start 所指的链接地址的值 33 F8 00 00（小端模式）。

图2 u-boot.bin

（3）

 .globl _bss_start
 _bss_start:
    .word __bss_start

__bss_start 的值定义在board/smdk2410/u-boot.lds文件中:

 . = ALIGN(4);
 __bss_start = .;
 .bss : { *(.bss) }
 _end = .;

__bss_start = .;  表示__bss_start 值就是当前位置的值。当前位置是多少呢？从下面一句 .bss : { *(.ss) } 知道。紧接该位置后面马上就是放 bss 段数据了。所以，__bss_start 当然就是bss段的起始地址。_end 就是bss段的结束地址。

bss是这个链接脚本的最后一个段。start.S 就是以这个段的起始地址来计算要搬运的 u-boot 代码的大小，即这个段前面的所有数据都将被搬到TEXT_BASE处，然后跳到start_armboot 处，即Ｃ语言的入口代码。__bss_start这个值是多少？ 我编译后的值是0x33f979d4。可以u-boot.map文件中查到，如图3所示，bss段是从0x33f979d4开始分配的。

图3 u-boot.map

由图1可知，_bss_start 所指的链接地址为0x33f80048, 该处即存储了bss段的起始地址。打开u-boot.bin，定位到偏移0x48处（0x48由_bss_start所在地址0x33f80048-TEXT_BASE得到）如图2所示，此值确为 33 F9 79 D4（小端模式）。

2.SDRAM初始化，lowleverl_init.S

_TEXT_BASE:
.word TEXT_BASE
.globl lowlevel_init
lowlevel_init:
/* memory control configuration */
/* make r0 relative the current location so that it */
/* reads SMRDATA out of FLASH rather than memory ! */
ldr r0, =SMRDATA
ldr r1, _TEXT_BASE
sub r0, r0, r1
ldr r1, =BWSCON /* Bus Width Status Controller */
add r2, r0, #13*4

不理解SMRDATA与_TEXT_BASE这两个地址相减之后，到底是一个什么值。为什么要相减呢？

我们的程序是存放在Flash中的，这里面的地址称为加载地址，当然是从0x0这个地址开始，而程序中所用的标号编译时都是基于_TEXT_BASE地址，我们称为链接或运行地址。这时加载地址和运行地址不相同，所以要求我们的代码在还没有搬移到TEXT_BASE(0x33f80000)这个位置以前是不能使用这些标号。如果直接调用标号，程序就飞了，只有运行在SDRAM中才可以调用标号，因为0x33f80000在SDRAM中。所以只能找到一个相对于0x0的偏移地址出来，才能得到真正的SMRDATA定义数据，也就是说此部分代码与地址无关，是基于PC的偏移来进行的。下面来分析代码：
ldr r0, =SMRDATA取得标号SMRDATA的绝对地址，它是大于_TEXT_BASE；ldr r1, _TEXT_BASE 取基地址(0x33f80000)。sub r0, r0, r1相减后得到SMRDATA相对于_TEXT_BASE偏移。

3.UBOOT启动代码重定位

#ifndef CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT
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 */

一直迷惑r0,r1什么时候才相等，什么时候才不等，看看adr与ldr伪指令区别

adr是小范围的地址读取伪指令，指令将基于PC相对偏移的地址值读取到寄存器中；ldr是大范围的读取地址伪指令,用于加载32为立即数或一个地址到指定的寄存器中。

_start的链接地址在链接的时候与各指令之间的偏移地址已经确定，与位置无关，该偏移地址是负值，因为_start始终是代码段的起始地址。假设PC所指指令的链接地址与_start之间的偏移量为x，该值为负，所以在执行adr r0,_start时，相当于ldr r0,=PC+x(x<0)，这个时候r0中的值即为代码段的起始地址。因为PC中的地址是当前代码的加载地址，和它所指的指令的链接地址基于_start（代码的链接起始地址）的偏移相加后，就是代码所存储的起始地址，即加载起始地址。

在flash中运行时：r0 = PC+x = 0，这个时候r0 != r1，就需要搬运。
在RAM中运行时：r0 = PC+x =TEXT_BASE=0x33f80000，这个时候r0 = r1,就不需要搬运.

4.U-BOOT怎样从4Ksteppingstone跳到RAM中执行

ldr pc, _start_armboot
_start_armboot: .word start_armboot

S3C2440的Nand Flash控制器会自动的把Nand Flash上的前4K数据搬移到4K内部RAM中,并把0x00000000设置内部RAM的起始地址,CPU从内部RAM的0x00000000位置开始运行。这个过程不需要程序干涉。程序员需要完成的工作,是把最核心的启动程序放在Nand Flash的前4K中。由于Nand Flash控制器从Nand Flash中搬移到内部RAM的代码是有限的,所以在启动代码的前4K里,我们必须完成S3C2410的核心配置以及把启动代码(U-BOOT)剩余部分搬到RAM中运行。

在这之前的程序完成了核心配置及代码的拷贝，这两条语句，ldr pc, _start_armboot中start_armboot是一个函数地址，在编译的时候分配了一个绝对地址(大于0x33f80000)，所以上面语句实际上是完成了一个绝对地址的跳转。跳转后进入c语言初始化。而为什么在start.S里面有很多BL,B跳转语句都没有跳出4Ksteppingstone，原因是他们都是相对于PC的偏移跳转，而不是绝对地址的跳转。

跳转指令，ARM有两种跳转方式。
(1) mov pc <跳转地址〉
这种向程序计数器PC直接写跳转地址，能在4GB连续空间内任意跳转。

(2) 通过B BL BLX BX可以完成在当前指令向前或者向后32MB的地址空间的跳转（为什么是32MB呢？寄存器是32位的，此时的值是24位有符号数，所以32MB）。

B是最简单的跳转指令。要注意的是，跳转指令的实际值不是绝对地址，而是相对地址——是相对当前PC值的一个偏移量，它的值由汇编器计算得出。BL非常常用。它在跳转之前会在寄存器LR(R14)中保存PC的当前内容。BL的经典用法如下：

bl NEXT ; 跳转到NEXT

…… 
NEXT: 
……

mov pc, lr ; 从子程序返回

有了上面的基础在分析U-Boot源代码就简单多了！！！！！！！