虽然已经写了几篇关于uboot移植的、但是觉得整体对uboot的理解还是只停留在copy的层面。
狠下心来,从代码进行uboot的分析,并从新移植一次uboot。
这次更侧重于记录代码分析心得。
使用uboot的版本仍为2010.3版本。
这里有一个很是详尽的start.S分析网站,分析过程借鉴了网站的方法,但也有一些不同的地方
http://www.crifan.com/files/doc/docbook/uboot_starts_analysis/release/html/uboot_starts_analysis.html
总的不同有如下
在网站的分析中,基于代码为arm920t,即ARM9系列芯片,ARM9系列芯片的初始化过程为:
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
然后我现在选择的修改模板是arm1176,即ARM11系列芯片,ARM11系列芯片的初始化过程为:
1、设置CPU模式
// -- 关闭看门狗
// -- 关闭中断
2、初始化MMU // ++
3、设置堆栈sp指针
4、清除bss段
5、异常中断处理
两种芯片的start.S的区别一目了然。
接着开始分析代码了。
一切的开始:start.S (文件路径为/cpu/arm1176/start.S)
为了方便跳转阅读,启用行号。
为避免误导,在此说明:
此时我使用的是未经修改的uboot2010版本的start.S,在这篇分析中不会对它进行任何修改。
在随后的blog中才对start.S进行修改并阐述理由,修改处必有类似 git diff 的说明
1、头文件
1 /*
2 * ……
3 */
4
5 #include
6 #include
7 #ifdef CONFIG_ENABLE_MMU
8 #include
9 #endif
10 #include
11
12 #if !defined(CONFIG_ENABLE_MMU) && !defined(CONFIG_SYS_PHY_UBOOT_BASE)
13 #define CONFIG_SYS_PHY_UBOOT_BASE CONFIG_SYS_UBOOT_BASE
14 #endif
头文件部分不必赘述,但是这里有一个不得不说的地方
13 #define CONFIG_SYS_PHY_UBOOT_BASE CONFIG_SYS_UBOOT_BASE
为了解析这个定义,找到了 /include/configs/smdk6400.h
/* NAND U-Boot load and start address */
#define CONFIG_SYS_UBOOT_BASE (CONFIG_SYS_MAPPED_RAM_BASE + 0x07e00000)
继续跳转搜索 CONFIG_SYS_MAPPED_RAM_BASE:
#ifdef CONFIG_ENABLE_MMU
#define CONFIG_SYS_MAPPED_RAM_BASE 0xc0000000
#define CONFIG_BOOTCOMMAND 'nand read 0xc0018000 0x60000 0x1c0000;'
'bootm 0xc0018000'
#else
#define CONFIG_SYS_MAPPED_RAM_BASE CONFIG_SYS_SDRAM_BASE
#define CONFIG_BOOTCOMMAND 'nand read 0x50018000 0x60000 0x1c0000;'
'bootm 0x50018000'
#endif
很显然了,在MMU工作的状态下:
#define CONFIG_SYS_MAPPED_RAM_BASE 0xc0000000
MMU工作就是开发板播到从NAND flash启动的状态。
而在MMU未工作的状态下:
#define CONFIG_SYS_MAPPED_RAM_BASE CONFIG_SYS_SDRAM_BASE
....
#define CONFIG_SYS_SDRAM_BASE 0x50000000
从这里,可以理解在使用dnw下载的时候,Download Address为
#define CONFIG_SYS_UBOOT_BASE (CONFIG_SYS_MAPPED_RAM_BASE + 0x07e00000)
// 0x5000000 + 0x07e00000 = 0x57e00000
uboot是bootloader的一种,要更为准确地描述这两种状态可以说为
1、启动加载(Boot loading)模式,即自主'(Autonomous)模式;
2、下载(Downloading)模式。
更为详细的描述可以参详
http://blog.csdn.net/r91987/article/details/6695007
接下来进入正文分析了
1 /*
2 *************************************************************************
3 *
4 * Jump vector table as in table 3.1 in [1]
5 *
6 *************************************************************************
7 */
8
9 .globl _start
10 _start: b reset //跳转到reset处执行,即下一段代码的44行
//但此时不必急着看reset的执行代码,可以继续顺序往下
11 #ifndef CONFIG_NAND_SPL //定义NAND_SPL时
12 ldr pc, _undefined_instruction //ldr = Load Register
13 ldr pc, _software_interrupt //软件中断
14 ldr pc, _prefetch_abort //预取指中止
15 ldr pc, _data_abort //数据中止
16 ldr pc, _not_used //保留
17 ldr pc, _irq //IRQ中断
18 ldr pc, _fiq //FIQ中断
19 //这里的七种异常就是ARM的七种异常处理类型,对应的声明在 20 - 33行
20 _undefined_instruction: //.word = 32bit , 这里可以理解为 _undef.. = &undef..
21 .word undefined_instruction //这里将地址放入 _undef.. ,而_undef的地址又放入pc
22 _software_interrupt: //双层取址,所以最终送入pc的数据为 undefined_instruction
23 .word software_interrupt //以下含义相同
24 _prefetch_abort:
25 .word prefetch_abort //pc 是 ARM 的指令寄存器
26 _data_abort: //将这些异常送入 pc ,意为让 ARM 运行这些指令的初始化代码(后文可见)
27 .word data_abort
28 _not_used:
29 .word not_used
30 _irq:
31 .word irq
32 _fiq:
33 .word fiq
34 _pad:
35 .word 0x12345678 /* now 16*4=64 */
36 #else
37 . = _start + 64
38 #endif
39
40 .global _end_vect
41 _end_vect:
42 .balignl 16,0xdeadbeef // .balignl 为对其指令,意为让以下的代码按16位对其
//不足为则补上0xdeadbeef
//很有意思的dead beef,为数不多的能用16进制表示的单词
接下来为正式的启动指令了
1 /*
2 *************************************************************************
3 *
4 * Startup Code (reset vector)
5 *
6 * do important init only if we don't start from memory!
7 * setup Memory and board specific bits prior to relocation.
8 * relocate armboot to ram
9 * setup stack
10 *
11 *************************************************************************
12 */
13
14 _TEXT_BASE:
15 .word TEXT_BASE //这里是 .text 的 base ,即代码段的基址
16
17 /*
18 * Below variable is very important because we use MMU in U-Boot.
19 * Without it, we cannot run code correctly before MMU is ON.
20 * by scsuh.
21 */
22 _TEXT_PHY_BASE: //上面的注释很清晰了
23 .word CONFIG_SYS_PHY_UBOOT_BASE
24
25 .globl _armboot_start //此处声明了 _armboot_start 指向 _start
26 _armboot_start:
27 .word _start
28
29 /*
30 * These are defined in the board-specific linker script.
31 */
32 .globl _bss_start //此处的标号其实最终指向的是链接脚本文件(.lds)中的定义
33 _bss_start:
34 .word __bss_start
35
36 .globl _bss_end //同上
37 _bss_end:
38 .word _end
39
40 /*
41 * the actual reset code
42 */
43
44 reset: //这里就是start之后跳转的地方了
45 /*
46 * set the cpu to SVC32 mode
47 */ //SVC模式也成为管理模式,是操作系统的一种保护模式
48 mrs r0, cpsr //mrs为读寄存器指令
49 bic r0, r0, #0x3f //清除r0的低7位
50 orr r0, r0, #0xd3 //将r0置为0b1101_0011,我们只看低5位
51 msr cpsr, r0 //查CPSR处理器模式位知SVC模式位就是0b1_0011
至此,CPU的SVC模式设置成功了。
最后补充一个内容,.lds文件是编译脚本文件,展开可以看成ld script。
这里的 ld 对应于编译器的 arm-linux-ld。
有关于.lds文件的说明,可以参阅
http://blog.csdn.net/pottichu/article/details/4261289
在后面的篇幅中,也会涉及.lds文件的修改。