UBOOT详细解读

@文件包含处理

#include <>

@由顶层的mkconfig生成，其中只包含了一个文件：configs/<顶层makefile中6个参数的第1个参数>.h

#include <>

#include <>

/*

*************************************************************************

*

* Jump vector table as in table in [1]

*

*************************************************************************

*/

注：ARM微处理器支持字节（8位）、半字（16位）、字（32位）3种数据类型

@向量跳转表，每条占四个字节（一个字），地址范围为0x0000 0000～@0x0000 0020

@ARM体系结构规定在上电复位后的起始位置，必须有8条连续的跳

@转指令，通过硬件实现。他们就是异常向量表。ARM在上电复位后，@是从0x00000000开始启动的，其实如果bootloader存在，在执行

@下面第一条指令后，就无条件跳转到start_code，下面一部分并没@执行。设置异常向量表的作用是识别bootloader。以后系统每当有@异常出现，则CPU会根据异常号，从内存的0x00000000处开始查表@做相应的处理

/******************************************************

;当一个异常出现以后，ARM会自动执行以下几个步骤:

;1.把下一条指令的地址放到连接寄存器LR(通常是R14).---保存位置

;2.将相应的CPSR(当前程序状态寄存器)复制到SPSR(备份的程序状态寄存器)中---保存CPSR

;3.根据异常类型，强制设置CPSR的运行模式位

;4.强制PC(程序计数器)从相关异常向量地址取出下一条指令执行，从而跳转到相应的异常处理程序中

*********************************************************/

.globl _start /*系统复位位置,整个程序入口*/

@_start是GNU汇编器的默认入口标签，.globl将_start声明为外部程序可访问的标签，.globl是GNU汇编的保留关键字，前面加点是GNU汇编的语法

_start: b start_code @0x00

@ARM上电后执行的第一条指令，也即复位向量，跳转到start_code

@reset用b，就是因为reset在MMU建立前后都有可能发生

@其他的异常只有在MMU建立之后才会发生

ldr pc, _undefined_instruction /*未定义指令异常,0x04*/

ldr pc, _software_interrupt /*软中断异常,0x08*/

ldr pc, _prefetch_abort /*内存操作异常,0x0c*/

ldr pc, _data_abort /*数据异常,0x10*/

ldr pc, _not_used /*未适用,0x14*/

ldr pc, _irq /*慢速中断异常,0x18*/

ldr pc, _fiq /*快速中断异常,0x1c*/

@对于ARM数据从内存到CPU之间的移动只能通过L/S指令，如：ldr r0,0x为把0x内存中的数据写到r0中，还有一个就是ldr伪指令，如：ldr r0,=0x为把0x地址写到r0中，mov 只能完成寄存器间数据的移动，而且立即数长度限制在8位

_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

@.word为GNU ARM汇编特有的伪操作，为分配一段字内存单元（分配的单元为字对齐的），可以使用.word把标志符作为常量使用。如_fiq:.word fiq即把fiq存入内存变量_fiq中，也即是把fiq放到地址_fiq中。

.balignl 16,0xdeadbeef

@.balignl是.balign的变体

@ .align伪操作用于表示对齐方式：通过添加填充字节使当前位置

@满足一定的对齐方式。.balign的作用同.align。

@ .align {alignment} {,fill} {,max}

@ 其中：alignment用于指定对齐方式，可能的取值为2的次

@幂，缺省为4。fill是填充内容，缺省用0填充。max是填充字节@数最大值，如果填充字节数超过max, 就不进行对齐,例如：

@ .align 4 /* 指定对齐方式为字对齐 */

【参考好野人的窝，于关u-boot中的.balignl 16,0xdeadbeef的理解】

/*

*************************************************************************

*

* Startup Code (called from the ARM reset exception vector)

*

* do important init only if we don't start from memory!

* relocate armboot to ram

* setup stack

* jump to second stage

*

*************************************************************************

@保存变量的数据区,保存一些全局变量,用于BOOT程序从FLASH拷贝@到RAM,或者其它的使用。

@还有一些变量的长度是通过连接脚本里得到,实际上由编译器算出

@来的

_TEXT_BASE:

@因为linux开始地址是0x,我这里是64M SDRAM,所以@TEXT_BASE = 0x33F80000 ？

.word TEXT_BASE /*uboot映像在SDRAM中的重定位地址*/

@TEXT_BASE在开发板相关的目录中的文档中定义, 他定

@义了代码在运行时所在的地址, 那么_TEXT_BASE中保存了这个地

@址（这个TEXT_BASE怎么来的还不清楚）

.globl _armboot_start

_armboot_start:

.word _start

@用_start来初始化_armboot_start。（为什么要这么定义一下还不明白）

/*

* These are defined in the board-specific linker script.

*/

@下面这些是定义在开发板目录链接脚本中的

.globl _bss_start

_bss_start:

.word __bss_start

@__bss_start定义在和开发板相关的中，_bss_start保存的是__bss_start标号所在的地址。

.globl _bss_end

_bss_end:

.word _end

@同上，这样赋值是因为代码所在地址非编译时的地址，直接取得该标号对应地址。

@中断的堆栈设置

#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

/*

* the actual start code

*/

@复位后执行程序

@真正的初始化从这里开始了。其实在CPU一上电以后就是跳到这里执行的reset:

/*

* set the cpu to SVC32 mode

*/

@更改处理器模式为管理模式

@对状态寄存器的修改要按照：读出-修改-写回的顺序来执行

@

31 30 29 28 --- 7 6 - 4 3 2 1 0

N Z C V I F M4 M3 M2 M1 M0

0 0 0 0 0 User26 模式

0 0 0 0 1 FIQ26 模式

0 0 0 1 0 IRQ26 模式

0 0 0 1 1 SVC26 模式

1 0 0 0 0 User 模式

1 0 0 0 1 FIQ 模式

1 0 0 1 0 IRQ 模式

1 0 0 1 1 SVC 模式

1 0 1 1 1 ABT 模式

1 1 0 1 1 UND 模式

1 1 1 1 1 SYS 模式

mrs r0,cpsr

@将cpsr的值读到r0中

bic r0,r0,#0x1f

@清除M0~M4

orr r0,r0,#0xd3

@禁止IRQ,FIQ中断，并将处理器置于管理模式

msr cpsr,r0

@以下是点灯了，这里应该会牵涉到硬件设置，移植的时候应该可以不要

bl coloured_LED_init

bl red_LED_on

@针对AT91RM9200进行特殊处理

#if defined(CONFIG_AT91RM9200DK) || defined(CONFIG_AT91RM9200EK)

/*

* relocate exception table

*/

ldr r0, =_start

ldr r1, =0x0

mov r2, #16

copyex:

subs r2, r2, #1

@sub带上了s用来更改进位标志，对于sub来说，若发生借位则C标志置0，没有则为1，这跟adds指令相反！要注意。

ldr r3, [r0], #4

str r3, [r1], #4

bne copyex

#endif

@针对S3C2400和S3C2410进行特殊处理

@CONFIG_S3C2400、CONFIG_S3C2410等定义在include/configs/下不同开发板的头文件中#if defined(CONFIG_S3C2400) || defined(CONFIG_S3C2410)

/* turn off the watchdog */

@关闭看门狗定时器的自动复位功能并屏蔽所有中断，上电后看门狗为开，中断为关

# if defined(CONFIG_S3C2400)

# define pWTCON 0x

# define INTMSK 0x /* Interupt-Controller base addresses */

# define CLKDIVN 0x /* clock divisor register */

#else @s3c2410的配置

# define pWTCON 0x

@pWTCON定义为看门狗控制寄存器的地址（s3c2410和s3c2440相同）

# define INTMSK 0x4A000008 /* Interupt-Controller base addresses */

@INTMSK定义为主中断屏蔽寄存器的地址（s3c2410和s3c2440相同）

# define INTSUBMSK 0x4A00001C

@INTSUBMSK定义为副中断屏蔽寄存器的地址（s3c2410和s3c2440相同）

# define CLKDIVN 0x4C000014 /* clock divisor register */

@CLKDIVN定义为时钟分频控制寄存器的地址（s3c2410和s3c2440相同）

# endif

@至此寄存器地址设置完毕

ldr r0, =pWTCON

mov r1, #0x0

str r1, [r0]

@对于S3C2440和S3C2410的WTCON寄存器的[0]控制允许或禁止看门狗定时器的复位输出功能，设置为“0”禁止复位功能。

/*

* 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 @2410好像应该为7ff才对（不理解uboot为何是这个数字）

ldr r0, =INTSUBMSK

str r1, [r0]

# endif

@对于S3C2410的INTMSK寄存器的32位和INTSUBMSK寄存器的低11位每一位对应一个中断，相应位置“1”为不响应相应的中断。对于S3C2440的INTSUBMSK有15位可用，所以应该为0x7fff了。

/* FCLK:HCLK:PCLK = 1:2:4 */

/* default FCLK is 120 MHz ! */

ldr r0, =CLKDIVN

mov r1, #3

str r1, [r0]

@时钟分频设置，FCLK为核心提供时钟，HCLK为AHB（ARM920T,内存@控制器，中断控制器，LCD控制器，DMA和主USB模块）提供时钟，@PCLK为APB（看门狗、IIS、I2C、PWM、MMC、ADC、UART、GPIO、@RTC、SPI）提供时钟。分频数一般选择1：4：8，所以HDIVN=2,PDIVN=1，@CLKDIVN=5，这里仅仅是配置了分频寄存器，

@归纳出CLKDIVN的值跟分频的关系：

@0x0 = 1:1:1 , 0x1 = 1:1:2 , 0x2 = 1:2:2 , 0x3 = 1:2:4, 0x4 = 1:4:4, 0x5 = 1:4:8, 0x6 = 1:3:3,

0x7 = 1:3:6

@S3C2440的输出时钟计算式为:Mpll=(2*m*Fin)/(p*2^s)

S3C2410的输出时钟计算式为:Mpll=(m*Fin)/(p*2^s)

m=M(the value for divider M)+8;p=P(the value for divider P)+2

M,P,S的选择根据datasheet中PLL VALUE SELECTION TABLE表格进行，

我的开发板晶振为，所以输出频率选为：的话M=0x6e,P=3,S=1

@s3c2440增加了摄像头,其FCLK、HCLK、PCLK的分频数还受到CAMDIVN[9]（默认为0）,CAMDIVN[8]（默认为0）的影响

#endif /* CONFIG_S3C2400 || CONFIG_S3C2410 */

/*

* we do sys-critical inits only at reboot,

* not when booting from ram!

*/

@选择是否初始化CPU

#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT

bl cpu_init_crit

@执行CPU初始化，BL完成跳转的同时会把后面紧跟的一条指令地址保存到连接寄存器LR （R14）中。以使子程序执行完后正常返回。

#endif

@调试阶段的代码是直接在RAM中运行的，而最后需要把这些代码 @固化到Flash中，因此U-Boot需要自己从Flash转移到

@RAM中运行，这也是重定向的目的所在。

@通过adr指令得到当前代码的地址信息：如果U-boot是从RAM @开始运行，则从adr,r0,_start得到的地址信息为

@r0=_start=_TEXT_BASE=TEXT_BASE=0x33F80000; @如果U-boot从Flash开始运行，即从处理器对应的地址运行，

@则r0=0x0000,这时将会执行copy_loop标识的那段代码了。

@ _TEXT_BASE 定义在board/smdk2410/中

#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 */

cmp r0, r1 /* don't reloc during debug */

beq stack_setup

ldr r2, _armboot_start

@_armboot_start为_start地址

ldr r3, _bss_start

@_bss_start为数据段地址

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] */

@从源地址[r0]读取8个字节到寄存器,每读一个就更新一次r0地址

@ldmia:r0安字节增长

stmia r1!, {r3-r10} /* copy to target address [r1] */

@LDM(STM)用于在寄存器所指的一片连续存储器和寄存器列表的寄存@器间进行数据移动，或是进行压栈和出栈操作。

@格式为：LDM(STM){条件}{类型}基址寄存器{！}，寄存器列表{^}

@对于类型有以下几种情况： IA 每次传送后地址加1，用于移动数

@据块

IB 每次传送前地址加1，用于移动数据块

DA 每次传送后地址减1，用于移动数据块

DB 每次传送前地址减1，用于移动数据块

FD 满递减堆栈，用于操作堆栈（即先移动指针再操作数据，相当于DB）

ED 空递减堆栈，用于操作堆栈（即先操作数据再移动指针，相当于DA）

FA 满递增堆栈，用于操作堆栈（即先移动指针再操作数据，相当于IB）

EA 空递增堆栈，用于操作堆栈（即先操作数据再移动指针，相当于IA）

（这里是不是应该要涉及到NAND或者NOR的读写没有看出来）

cmp r0, r2 /* until source end addreee [r2] */

ble copy_loop

#endif /* CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT */

/* Set up the stack */

@初始化堆栈

stack_setup:

ldr r0, _TEXT_BASE /* upper 128 KiB: relocated uboot */

@获取分配区域起始指针，

sub r0, r0, #CONFIG_SYS_MALLOC_LEN /* malloc area */

@CFG_MALLOC_LEN=128*1024+CFG_ENV_SIZE=128*1024+0x1@0000=192K

sub r0, r0, #CONFIG_SYS_GBL_DATA_SIZE /* bdinfo */

@CFG_GBL_DATA_SIZE 128---size in bytes reserved for initial data 用来存储开发板信息

#ifdef CONFIG_USE_IRQ

@这里如果需要使用IRQ, 还有给IRQ保留堆栈空间, 一般不使用.

sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)

#endif

sub sp, r0, #12 /* leave 3 words for abort-stack */

@该部分将未初始化数据段_bss_start----_bss_end中的数据 @清零

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

@跳到阶段二C语言中去

ldr pc, _start_armboot

_start_armboot: .word start_armboot

@start_armboot在/lib_arm/中，到这里因该是第一阶段已经完成了吧，下面就要去C语言中执行第二阶段了吧

/*

*************************************************************************

*

* CPU_init_critical registers

*

* setup important registers

* setup memory timing

*

*************************************************************************

*/

@CPU初始化

@在“relocate: /* relocate U-Boot to RAM */ ”之前被调用

#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT

cpu_init_crit:

/*

* flush v4 I/D caches

*/

@初始化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

*/

@关闭MMU和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

@对协处理器的操作还是看不懂，暂时先不管吧，有时间研究一下ARM技术手册的协处理器部分。

/*

* before relocating, we have to setup RAM timing

* because memory timing is board-dependend, you will

* find a in your board directory.

*/

@初始化RAM时钟，因为内存是跟开发板密切相关的，所以这部分在/开发板目录/中实现mov ip, lr

@保存LR,以便正常返回,注意前面是通过BL跳到cpu_init_crit来的。

@（ARM9有37个寄存器，ARM7有27个）

37个寄存器=7个未分组寄存器（R0～R7）+ 2×（5个分组寄存器R8～R12）+6×2（R13=SP，R14=lr 分组寄存器） + 1(R15=PC) +1(CPSR) + 5(SPSR)

用途和访问权限：

R0～R7:USR(用户模式)、fiq（快速中断模式）、irq（中断模式）、svc（超级用法模式）、abt、und

R8～R12：R8_usr～R12_usr（usr，irq，svc，abt，und）

R8_fiq～R12_fiq（fiq）

R11=fp

R12=IP(从反汇编上看，fp和ip一般用于存放SP的值)

R13～R14：R13_usr R14_usr(每种模式都有自己的寄存器)

SP ～lr ：R13_fiq R14_fiq

R13_irq R14_irq

R13_svc R14_svc

R13_abt R14_abt

R13_und R14_und

R15(PC)：都可以访问（即PC的值为当前指令的地址值加8个字节）

R16 ：（(Current Program Status Register，当前程序状态寄存器)）

SPSR _fiq,SPSR_irq,SPSR_abt,SPSR_und(USR模式没有)

#if defined(CONFIG_AT91RM9200EK)

#else

bl lowlevel_init

@在重定向代码之前，必须初始化内存时序，因为重定向时需要将@flash中的代码复制到内存中lowlevel_init在@/board/smdk2410/中。

#endif

mov lr, ip

mov pc, lr

@返回到主程序

#endif /* CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT */

/*

*************************************************************************

*

* Interrupt handling

*

*************************************************************************

*/

@这段没有看明白，不过好像跟移植关系不是很大，先放一放。

@

@ IRQ stack frame.

@

#define S_FRAME_SIZE 72

#define S_OLD_R0 68

#define S_PSR 64

#define S_PC 60

#define S_LR 56

#define S_SP 52

#define S_IP 48

#define S_FP 44

#define S_R10 40

#define S_R9 36

#define S_R8 32

#define S_R7 28

#define S_R6 24

#define S_R5 20

#define S_R4 16

#define S_R3 12

#define S_R2 8

#define S_R1 4

#define S_R0 0

#define MODE_SVC 0x13

#define I_BIT 0x80

/*

* use bad_save_user_regs for abort/prefetch/undef/swi ...

* use irq_save_user_regs / irq_restore_user_regs for IRQ/FIQ handling

*/

.macro bad_save_user_regs

sub sp, sp, #S_FRAME_SIZE

stmia sp, {r0 - r12} @ Calling r0-r12

ldr r2, _armboot_start

sub r2, r2, #(CONFIG_STACKSIZE)

sub r2, r2, #(CONFIG_SYS_MALLOC_LEN)

sub r2, r2, #(CONFIG_SYS_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

.endm

.macro irq_save_user_regs

sub sp, sp, #S_FRAME_SIZE

stmia sp, {r0 - r12} @ Calling r0-r12

add r7, sp, #S_PC

stmdb r7, {sp, lr}^ @ Calling SP, LR

str lr, [r7, #0] @ Save calling PC

mrs r6, spsr

str r6, [r7, #4] @ Save CPSR

str r0, [r7, #8] @ Save OLD_R0

mov r0, sp

.endm

.macro irq_restore_user_regs

ldmia sp, {r0 - lr}^ @ Calling r0 - lr

mov r0, r0

ldr lr, [sp, #S_PC] @ Get PC

add sp, sp, #S_FRAME_SIZE

subs pc, lr, #4 @ return & move spsr_svc into cpsr

.endm

.macro get_bad_stack

ldr r13, _armboot_start @ setup our mode stack

sub r13, r13, #(CONFIG_STACKSIZE)

sub r13, r13, #(CONFIG_SYS_MALLOC_LEN)

sub r13, r13, #(CONFIG_SYS_GBL_DATA_SIZE+8) @ reserved a couple spots in abort stack

str lr, [r13] @ save caller lr / spsr

mrs lr, spsr

str lr, [r13, #4]

mov r13, #MODE_SVC @ prepare SVC-Mode

@ msr spsr_c, r13

msr spsr, r13

mov lr, pc

movs pc, lr

.endm

.macro get_irq_stack @ setup IRQ stack

ldr sp, IRQ_STACK_START

.endm

.macro get_fiq_stack @ setup FIQ stack

ldr sp, FIQ_STACK_START

.endm

/*********************************************************

* exception handlers

********************************************************/

@异常向量处理

@每一个异常向量处其实只放了一条跳转指令（因为每个异常向量只 @有4个字节不能放太多的程序），跳到相应的异常处理程序中。

.align 5

undefined_instruction:

get_bad_stack

bad_save_user_regs

bl do_undefined_instruction

.align 5

software_interrupt:

get_bad_stack

bad_save_user_regs

bl do_software_interrupt

.align 5

prefetch_abort:

get_bad_stack

bad_save_user_regs

bl do_prefetch_abort

.align 5

data_abort:

get_bad_stack

bad_save_user_regs

bl do_data_abort

.align 5

not_used:

get_bad_stack

bad_save_user_regs

bl do_not_used

#ifdef CONFIG_USE_IRQ

.align 5

irq:

get_irq_stack

irq_save_user_regs

bl do_irq

irq_restore_user_regs

.align 5

fiq:

get_fiq_stack

/* someone ought to write a more effiction fiq_save_user_regs */ irq_save_user_regs

bl do_fiq

irq_restore_user_regs

#else

.align 5

irq:

get_bad_stack

bad_save_user_regs

bl do_irq

.align 5

fiq:

get_bad_stack

bad_save_user_regs

bl do_fiq

#endif /*CONFIG_USE_IRQ*/

@可知的流程为：异常向量——上电复位后进入复位异常向量——跳到启动代码处——设置处理器进入管理模式——关闭看门狗——关闭中断——设置时钟分频——关闭MMU和CACHE ——进入——检查当前代码所处的位置，如果在FLASH中就将代码搬移到RAM中