S5PV210裸机(一)：裸机基础，arm指令，210启动刷机

本文主要探讨s5pv210裸机基础知识，arm指令，以及210启动刷机相关知识。

Soc与cpu
        Soc是cpu与其他外设的集合即SoC<==>cpu+DDR+flash+utral+......

地址总线与数据总线
        cpu通过地址总线寻址即传输DDR或flash等地址,通过数据总线与外设进行数据交换即传输DDR或flash等地址中的数据或被修改的数据
        地址总线的位数决定cpu的寻址范围即arm32位-—>2^32—->2^32/2^30=4G故寻址范围是4G,可支持最大内存是4G
        数据总线的位数决定cpu单次通信的交换的信息数量即arm32为单次可传输32位(int类型)
        CPU在固定频率运行,通过总线读取外部存储设备中的二进制指令集解码执行

编程及运行过程
        .c文件-->预编译-->.i文件-->编译-->.s文件-->汇编-->.o二进制文件（多个）-->链接-->elf可执行程序-->objcopy工具-->bin文件（可烧录到flash）-->总线-->cpu读入烧录的bin文件解码-->指令流水线-->cpu执行指令

cpu访问内存
        IO与内存统一编址方式：外设寄存器当作内存地址来读写操作外设，类似内存访问方式,编程简单,地址空间有限
        IO与内存独立编址：专用的CPU指令来访问外设,cpu设计复杂
存储
        ROM：外存,只读存储器,硬盘,Flash（Nand iNand···· U盘、SSD）,光盘
        IROM：SOC内部ROM
        NorFlash:总线式相连，CPU上电后可直接读取，用作启动介质,接到SROM bank
        NandFlash:不能直接读取，需初始化后通过时序接口读写,eMMC/iNand/moviNand oneNAND SD卡/TF卡/MMC卡 eSSD

        RAM：内存,随机访问存储器
        IRAM：SOC内部RAM
        DRAM：动态RAM,使用前需要初始化
        SRAM：静态RAM,上电可使用,无需初始化

        注意:嵌入式系统的存储为外接的大容量Nand + 外接大容量DRAM + SoC内置SRAM

寄存器
        寄存器是CPU外设,程序操控硬件的接口且每个bit位有特定含义
        ARM有37个寄存器,每个寄存器长度为32位,通用寄存器(30),PC(1),CPSR(1),SPSR(5)

cpsr寄存器

        条件位：
                N ：指令运算结果值。1表示结果为负，0表示结果为正或零
                Z ：1表示运算结果为0，0表示运算结果不为0（cmp指令）
                C ：加法指令(cmn指令)结果产生进位C=1,其他C为0,减法指令(cmp指令),运算中发生借位C=0其他C=1,移位操作指令，C最后位的值，其他指令，C不变
                V：加减指令，运算结果为二进制带符号位的补码，1表示符号位溢出
                Q ：ARM 5TE/J架构支持，指示饱和状态
                J ：仅ARM 5TE/J架构支持1表示处理器处于Jazelle状
        中断位：
                I ：1为IRQ.
                F ：1为FIQ.
                T ：仅ARM  xT架构支持0处于 ARM 状态,1处于Thumb状态
Mode位：处理器模式位（工作模式）

PC(r15)
        pc为程序指针,pc的指向为cpu操作的对象,模式跳转时，pc指向目标寄存器地址

lr(r14)
        保存子程序返回地址,异常发生时保存发生前的相应位置(lr = PC - 4)

sp(r13)
        堆栈寄存器,用于程序保存或恢复数据,用于子程序调用及中断响应时保护与恢复现场

cpu工作模式
        User:非特权模式，多数任务执行状态
        FIQ:优先级中断模式
        IRQ:低优先级中断模式
        Supervisor:复位和软中断模式
        Abort:读取写入异常模式
        Undef:指令异常种模式（未定义指令）
        System:特权模式
        注意:除user外其他都为特权模式,特权模式中除system外其余特权模式可手动切换(写cpsr)或cpu自发进行(一般)且不同模式下可访问的寄存器不同

中断异常
        异常向量表：存储异常处理方式的地址,异常发生时CPU(pc)自发跳转
        异常处理流程：产生异常-->拷贝CPSR到SPSR(具体的异常模式下的scpr,CPU自发进行)->设置 CPSR的运行模式(cpsr的model)->处理器进入ARM 态(设置cpsr下的T位为0,CPU自发进行)->改变处理器模式进入相应的异常模式->设置中断禁止位禁止相应中断(设置cpsr的中断位,cpu自发)->保存返回地址到 LR(lr = pc - 4)->设置PC指向异常向量处理异常位置->异常处理返回->拷贝SPSR到CPSR->pc指向lr中的位置(mov pc, lr)

arm汇编指令

        ldr:将内存内容加载入通用寄存器中
        str:将寄存器内容存入内存空间中
        寄存器寻址         mov r1, r2                    r1 = r2
        立即寻址           mov r0, #0xFF00               r2 = 0xFF00（合法立即数）
        寄存器移位寻址     mov r0, r1, lsl #3             r0 = r1<<3
        寄存器间接寻址     ldr r1, [r2]                   r1 = *r2(r2位内存地址)
        基址变址寻址       ldr r1, [r2, #4]               r1 = *(r2 + 4)
        多寄存器寻址       ldmia r1!, {r2-r7, r12}
        堆栈寻址           stmfd sp!, {r2-r7, lr}
        相对寻址           beq flag                       if(eq) {flag}
        按位取反传递        r1 = 0x000000ff;mvn r0, r1     r0 = 0xffffff00
        与                 and     
        或                 orr
        异或               eor
        位清除             bic  r0,r1,#0x1f                r1中bit0到bit4清零赋给r0    

        MOV与ldr
                MOV r1,r2                   r1 = r2;
                MOV r0,#0                   r0 = 0;
                mov r0,#0xFF00              r0 =0xFF00 
                ldr r0,=0                   r0 = 0
                ldr r0，r1                  r1寄存器中放入r0的值
                ldr r0, 0x12345678          r0 = 0x12345678
                ldr r2，[r0]                r2 = *r0;r0中存储的是地址
                LDR伪指令
                        ldr r0, =0x12345678 0x12345678地址写入r0
                        ldr  r0, =_start    将标号值赋给r0
                注意:mov指令限制立即数长度为8位（512）,ldr伪指没有,ldr伪指令立即数没超8位，汇编过程中ldr转为mov

        比较指令（默认修改cpsr）
                cmp r0, r1  ==  sub r2, r0, r1 (r2 = r0 - r1)
                cmn r0, r1  ==  add r0, r1 (r0 = r0 + r1)
                tst r0, #0xf  判断r0的bit0～bit3是否全为0
                teq 是否相等，按位异

        指令后缀
                B（byte）8位
                H（half word）16位
                S（signed）有符号,影响CPSR标志位

        协处理器
                CP15协处理器和MMU、cache、TLB等处理有关，功能上和操作系统的虚拟地址映射、cache管理等有关   
                mrc   读取CP15寄存器
                mcr   写入CP15寄存器
                mcr   p15, , , , , {}
                        opcode_1：cp15为0
                        Rd：普通寄存器
                        Crn：cp15寄存器，合法值是c0～c15
                        Crm：cp15的寄存器，一般为c0
                         opcode_2：省略或为0

        地址指令后缀
                ia（increase after）  先传输，再地址+4
                ib（increase before） 先地址+4，再传输
                da（decrease after）  先传输，再地址-4
                db（decrease before） 先地址-4，再传输
                fd（full decrease）   满递减堆栈
                ed（empty decrease）  空递减堆栈
                fa（full append）     满递增堆栈
                ea (empty append)     空递增堆栈

        ！
                ldmia  r0, {r2 - r3}   r2-r3加载到r0执行，结束后r0值不变
                ldmia  r0！, {r2 - r3} 修改r0的值为r2-r3执行，结束后r0值为r3

        ^：目标寄存器有pc，会将spsr写入到cpsr（异常返回过程）
                ldmfd  sp!, {r0 - r6, pc}   7个寄存器使用
                ldmfd  sp!, {r0 - r6, pc}^  9个寄存器使用

        gnu伪指令
                @   注释
                :   标号
                .   指令的地址
                #   立即数
                nop   空操作
                .global _start                                         _start外部链接属性
                .section .text                                         段为代码段
                .ascii .byte .short .long .word .quad .float .string   定义数据
                .align 4                                               以2^4字节对齐
                .balignl 16 0xabcdefgh                                 以16字节对齐填充0xabcdefgh
                .equ                                                   类似于C中宏定义
                .end                                                   文件结束标识
                .include                                               头文件包含
                .arm / .code32                                         声明arm指令
                .thumb / .code16                                       声明thubm指令
                b .                                                    while(1);
                IRQ_STACK_START: .word  0x0badc0de                     unsigned int IRQ_STACK_START = 0x0badc0de;

        adr和ldr
                ldr加载地址在链接时确定，adr加载地址在运行时确定
                通过adr和ldr加载地址判断程序是否在链接指定地址运行
                编译时adr被sub或add替代，ldr被mov替代
                adr以PC为基地址，指令和运行地址有关，可以检测程序当前运行地址
                ldr加载地址和链接地址有关，由链接脚本决定

210启动过程
        210内置96KB SRAM（iRAM），64KB NorFlash（iROM）
CPU上电后从IROM读取代码(BL0)执行,代码做初始化(CPU时钟、关看门狗,初始化icache,初始化栈···)并且判断启动模式(SD2或Uart或USB),读取代码BL1，(16KB）到iSRAM运行代码初始化NandFlash，读BL2到IRAM运行代码初始化DRAM,将OS读到DRAM,启动OS
        注意:usb启动usb启动不需要16字节校验头，烧录起始地址为0xd0020010,sd卡启动需要校验，烧录起始地址为0xd0020000

210刷机

        linux和android擦除uboot

busybox dd if=/dev/zero of=/dev/block/mmcblk0 bs=512 seek=1 count=1 conv=sync
 
sync

        uboot擦除uboot：

movi write u-boot 0x30000000

        官方工具烧录uboot.bin,crt连接,重启进入uboot

        按默认分区

fdisk -c 0

        启动fastboot
  

      fastboot

        windows启动fastboot并安装驱动
        查看设备接入

fastboot devices
 
SMDKC110-01     fastboot

        烧录

fastboot flash bootloader uboot.bin
fastboot flash kernel zImage
fastboot flash system rootfs_qt4.ext3
fastboot reboot