http://blog.csdn.net/gqb666/article/details/8931775
注:本文使用的u-boot源码版本为u-boot-2009.11
u-boot同其他bootloader一样,其启动过程分为stage1和stage2两个阶段, stage1主要完成基本硬件设备初始化和为加载stage2部分的代码准备RAM空间,stage2则是为引导内核准备环境。下面分两部分来分析u-boot启动的两个阶段。
一、u-boot启动第一阶段stage1
u-boot的第一阶段主要由u-boot源文件目录cpu\arm_cortexa8目录下的start.S和cpu\arm_cortexa8\omap3目录下lowlevel_init.S来完成,前者是SOC平台相关,后者是开发板相关的。
1、基础硬件初始化
基本硬件设备的初始化主要在start.S内完成,依次完成如下设置:将CPU的工作模式设为管理模式(svc),将中断向量表拷贝到SRAM,关闭WATCHDOG,后来就是关闭MMU,CACHE等。
- reset:
- /*
- * set the cpu to SVC32 mode 设置ARM处理器的工作模式为SVC模式
- */
- mrs r0, cpsr
- bic r0, r0, #0x1f
- orr r0, r0, #0xd3
- msr cpsr,r0
- /*将中断向量表拷贝到SRAM*/
- #if (CONFIG_OMAP34XX)
- /* Copy vectorsto mask ROM indirect addr */
- adr r0, _start @ r0<- current position of code
- add r0, r0, #4 @ skip reset vector
- mov r2, #64 @ r2 <- size to copy
- add r2, r0, r2 @ r2 <- sourceend address
- mov r1, #SRAM_OFFSET0 @ build vect addr
- mov r3, #SRAM_OFFSET1
- add r1, r1, r3
- mov r3, #SRAM_OFFSET2
- add r1, r1, r3
- next:
- ldmia r0!, {r3 - r10} @ copy from source address [r0]
- stmia r1!, {r3 - r10} @ copyto target address [r1]
- cmp r0, r2 @until source end address [r2]
- bne next @loop until equal */
- ldr pc, _start_armboot @ jump to C code
- _start_armboot: .wordstart_armboot
- cpu_init_crit:
- /*关闭MMU与CACHE */
- mov r0, #0 @ set up for MCR
- mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0 @ invalidateTLBs
- mcr p15, 0, r0, c7, c5, 0 @ invalidateicache
- mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0
- bic r0, r0, #0x00002000 @ clear bits 13(--V-)
- bic r0, r0, #0x00000007 @ clear bits 2:0 (-CAM)
- orr r0, r0, #0x00000002 @ set bit 1 (--A-) Align
- orr r0, r0, #0x00000800 @ set bit 12(Z---) BTB
- mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0
- /*调用lowlevel_init用来初始化RAM*/
- mov ip, lr @persevere link reg across call
- bl lowlevel_init @go setup pll,mux,memory
- mov lr, ip @restore link
- mov pc, lr @back to my caller
2、为stage2准备RAM空间
所谓准备RAM空间,就是初始化内存控制器,使它可用。对于OMAP3这种SOC,通过在start.S中调用lowlevel_init函数来设置存储控制器,使得外接的SDRAM可用。代码在cpu\arm_cortexa8\omap3目录下lowlevel_init.S中。
- .globl lowlevel_init
- lowlevel_init:
- ldr sp, SRAM_STACK
- str ip, [sp] /* stashold link register */
- mov ip, lr /*save link reg across call */
- bl s_init /* gosetup pll,mux,memory */
- ldr ip, [sp] /* restore saveip */
- mov lr, ip /*restore link reg */
- /* back toarch calling code */
- mov pc, lr
- /* the literalpools origin */
- .ltorg
3、复制stage2代码到RAM空间
这里将u-boot的代码(实际包括第一、二阶段)都复制到SDRAM中,这在cpu\arm_cortexa8中start.S中完成,这一步是u-boot第一阶段的核心所在,因为它实际上完成将代码拷贝到u-boot执行的链接地址处,在此之后的变量就可以进行正常读写,前面的代码必须是位置无关代码(只能读操作不能写操作)。
- relocate: /*将x-loader复制到RAM中 */
- adr r0, _start /* r0:当前代码的开始地址 */
- ldr r1, _TEXT_BASE /* r1:代码段的链接地址 */
- cmp r0, r1 /* 测试是否需要复制(SRAM,SDRAM,NOR FLAHS不需要复制)
- beq stack_setup /*直接跳到栈初始化部分) */
- ldr r2, _armboot_start /*_armboot_start在前面定义,第一条指令地址*/
- ldr r3, _bss_start /*链接脚本x-loader.lds中定义,是代码段的结束地址*/
- sub r2, r3, r2 /* r2 :代码段长度 */
- add r2, r0, r2 /* r2:SRAM上代码段的结束地址 */
- copy_loop:
- ldmia r0!, {r3-r10} /*从地址[r0]处获得数据 */
- stmia r1!, {r3-r10} /*复制到地址[r1]处 */
- cmp r0, r2 /*判断是否复制完毕 */
- ble copy_loop
4、设置堆栈
栈的设置灵活性很大,只要让sp寄存器指向一段没有使用的内存即可。
- /* Set up the stack */
- stack_setup:
- ldr r0, _TEXT_BASE /*_TEXT_BASE代码段的开始地址 */
- sub sp, r0, #128 /*为 abort-栈保留32字节 */
- and sp, sp, #~7 /* 8字节对齐 */
5、跳转到stage2的入口点
在跳转之前,还要清除BSS段(初始值为0、无初始值的全局变量、静态变量放在BSS段),代码如下:
- clear_bss:
- ldr r0, _bss_start /* bss段的开始地址 */
- ldr r1, _bss_end /* bss段的结束地址,它的值在链接脚本中定义*/
- mov r2, #0x00000000 /* clear value */
- clbss_l:
- str r2, [r0] /*往bss段内写入0值 */
- cmp r0, r1 /*are we at the end yet */
- add r0, r0, #4 /* increment clearindex pointer */
- bne clbss_l /* keep clearing till atend */
- ldr pc, _start_armboot /*向C函数入口跳转 */
- _start_armboot: .word start_armboot
二、u-boot启动第二阶段stage2
本部分主要说明u-boot第二阶段stage2的,u-boot在启动内核之前可以让用户决定是否进入下载模式,即进入u-boot的控制页面。第二阶段从lib_arm/board.c中的start_armboot函数开始,由于代码量较大,本文先将其过程用流程图表示,后面有时间再将代码补上,如下图所以: