U-boot(三):start.S

        本文主要探讨x210的uboot的start.S文件,也是uboot启动的第一阶段。

头文件

        config.h
                config.h == x210_sd.h,由mkconfig脚本生成,包含了开发板的配置宏 

root@kaxi-virtual-machine:~/qt_x210v3s_160307/uboot/include# cat config.h
/* Automatically generated - do not edit */
#include <configs/x210_sd.h>

        version.h

#ifndef __VERSION_H__
#define __VERSION_H__
 
#ifndef DO_DEPS_ONLY
#include "version_autogenerated.h"
#endif
 
#endif  /* __VERSION_H__ */

root@kaxi-virtual-machine:~/qt_x210v3s_160307/uboot/include# cat version_autogenerated.h 
#define U_BOOT_VERSION "U-Boot 1.3.4"

        定义uboot版本号,uboot启动时打印的版本信息

        asm/proc/domain.h
                asm/proc/domain.h == include/asm-arm/proc-armv/domain.h

        regs.h
                regs.h == s5pc110.h

16字节头

#if defined(CONFIG_EVT1) && !defined(CONFIG_FUSED)
    .word 0x2000
    .word 0x0
    .word 0x0
    .word 0x0
#endif

        定义16字节头,用于存放校验信息

异常向量表构建

.globl _start
_start: b    reset
    ldr    pc, _undefined_instruction
    ldr    pc, _software_interrupt
    ldr    pc, _prefetch_abort
    ldr    pc, _data_abort
    ldr    pc, _not_used
    ldr    pc, _irq
    ldr    pc, _fiq
 
_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
_pad:
    .word 0x12345678 /* now 16*4=64 */

/*
 * the actual reset code
 */
 
reset:
    /*
     * set the cpu to SVC32 mode and IRQ & FIQ disable
     */
    @;mrs    r0,cpsr
    @;bic    r0,r0,#0x1f
    @;orr    r0,r0,#0xd3
    @;msr    cpsr,r0
    msr    cpsr_c, #0xd3        @ I & F disable, Mode: 0x13 - SVC

        将CPU设置为禁止FIQ和IRQ,置于ARM状态设置SVC模式
        CPU复位默认进入SVC模式,uboot工作于SVC模式

        .balignl 16,0xdeadbeef.    对齐访问效率快,是硬件要求

TEXT_BASE

_TEXT_BASE:
    .word    TEXT_BASE

root@kaxi-virtual-machine:~/qt_x210v3s_160307/uboot/board/samsung/x210# cat config.mk 
TEXT_BASE = 0xc3e00000

x210_nand_config :      unconfig
        @$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm s5pc11x x210 samsung s5pc110
        @echo "TEXT_BASE = 0xc3e00000" > $(obj)board/samsung/x210/config.mk

        定义uboot链接地址(0xc3e00000)
        make x210_sd_config(调用mkconfig脚本)  ==>  uboot/board/samsung/x210/config.mk

CFG_PHY_UBOOT_BASE

_TEXT_PHY_BASE:
    .word    CFG_PHY_UBOOT_BASE

        CFG_PHY_UBOOT_BASE为0x33e0000是uboot在DDR中的物理地址

cpu_init_crit(设置L2、L1cache、MMU)
    bl    disable_l2cache                // 禁止L2 cache
    bl    set_l2cache_auxctrl_cycle    // l2 cache相关初始化
    bl    enable_l2cache                // 使能l2 cache
    刷新L1 cache、icache、dcache。
    关闭MMU

cpu_init_crit:
    
    bl    disable_l2cache
 
    bl    set_l2cache_auxctrl_cycle
 
    bl    enable_l2cache
    
       /*
        * Invalidate L1 I/D
        */
        mov    r0, #0                  @ set up for MCR
        mcr    p15, 0, r0, c8, c7, 0   @ invalidate TLBs
        mcr    p15, 0, r0, c7, c5, 0   @ invalidate icache
 
       /*
        * disable MMU stuff and caches
        */
        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

启动介质选择

/* Read booting information */
        ldr    r0, =PRO_ID_BASE
        ldr    r1, [r0,#OMR_OFFSET]
        bic    r2, r1, #0xffffffc1
 
/* NAND BOOT */
    cmp    r2, #0x0        @ 512B 4-cycle
    moveq    r3, #BOOT_NAND
 
    cmp    r2, #0x2        @ 2KB 5-cycle
    moveq    r3, #BOOT_NAND
 
    cmp    r2, #0x4        @ 4KB 5-cycle    8-bit ECC
    moveq    r3, #BOOT_NAND
 
    cmp    r2, #0x6        @ 4KB 5-cycle    16-bit ECC
    moveq    r3, #BOOT_NAND
 
    cmp    r2, #0x8        @ OneNAND Mux
    moveq    r3, #BOOT_ONENAND
 
    /* SD/MMC BOOT */
    cmp     r2, #0xc
    moveq   r3, #BOOT_MMCSD    
 
    /* NOR BOOT */
    cmp     r2, #0x14
    moveq   r3, #BOOT_NOR    
 
    /* Uart BOOTONG failed */
    cmp     r2, #(0x1<<4)
    moveq   r3, #BOOT_SEC_DEV
 
    ldr    r0, =INF_REG_BASE
    str    r3, [r0, #INF_REG3_OFFSET]

        寄存器(0xE0000004)存储OM引脚接法,用于判断启动介质是Nand还是SD等

设置栈(SRAM栈)并调用lowlevel_init

/*
     * Go setup Memory and board specific bits prior to relocation.
     */
 
    ldr    sp, =0xd0036000 /* end of sram dedicated to u-boot */
    sub    sp, sp, #12    /* set stack */
    mov    fp, #0
    
    bl    lowlevel_init    /* go setup pll,mux,memory */

        设置栈(0xd0036000,第一次),当前代码在SRAM运行,DDR未初始化

lowlevel_init.S
        uboot/board/samsumg/x210/lowlevel_init.S

push    {lr}

                由于lowlevel_init.S还调用了其他函数,防止之前的lr被覆盖(bl    lowlevel_init处的地址),需先入栈

        检查复位状态

/* check reset status  */
    
    ldr    r0, =(ELFIN_CLOCK_POWER_BASE+RST_STAT_OFFSET)
    ldr    r1, [r0]
    bic    r1, r1, #0xfff6ffff
    cmp    r1, #0x10000
    beq    wakeup_reset_pre
    cmp    r1, #0x80000
    beq    wakeup_reset_from_didle

                CPU允许复位情况：冷上电、热启动、睡眠唤醒等
                依据复位状态初始化DDR：冷上电DDR需初始化,热启动或低功耗不需要

        IO状态恢复

/* IO Retention release */
    ldr    r0, =(ELFIN_CLOCK_POWER_BASE + OTHERS_OFFSET)
    ldr    r1, [r0]
    ldr    r2, =IO_RET_REL
    orr    r1, r1, r2
    str    r1, [r0]

        关看门狗

/* Disable Watchdog */
    ldr    r0, =ELFIN_WATCHDOG_BASE    /* 0xE2700000 */
    mov    r1, #0
    str    r1, [r0]

        SRAM,SROM的GPIO设置

/* SRAM(2MB) init for SMDKC110 */
    /* GPJ1 SROM_ADDR_16to21 */
    ldr    r0, =ELFIN_GPIO_BASE
    
    ldr    r1, [r0, #GPJ1CON_OFFSET]
    bic    r1, r1, #0xFFFFFF
    ldr    r2, =0x444444
    orr    r1, r1, r2
    str    r1, [r0, #GPJ1CON_OFFSET]
 
    ldr    r1, [r0, #GPJ1PUD_OFFSET]
    ldr    r2, =0x3ff
    bic    r1, r1, r2
    str    r1, [r0, #GPJ1PUD_OFFSET]
 
    /* GPJ4 SROM_ADDR_16to21 */
    ldr    r1, [r0, #GPJ4CON_OFFSET]
    bic    r1, r1, #(0xf<<16)
    ldr    r2, =(0x4<<16)
    orr    r1, r1, r2
    str    r1, [r0, #GPJ4CON_OFFSET]
 
    ldr    r1, [r0, #GPJ4PUD_OFFSET]
    ldr    r2, =(0x3<<8)
    bic    r1, r1, r2
    str    r1, [r0, #GPJ4PUD_OFFSET]
 
 
    /* CS0 - 16bit sram, enable nBE, Byte base address */
    ldr    r0, =ELFIN_SROM_BASE    /* 0xE8000000 */
    mov    r1, #0x1
    str    r1, [r0]

        供电锁存

/* PS_HOLD pin(GPH0_0) set to high */
    ldr    r0, =(ELFIN_CLOCK_POWER_BASE + PS_HOLD_CONTROL_OFFSET)
    ldr    r1, [r0]
    orr    r1, r1, #0x300    
    orr    r1, r1, #0x1    
    str    r1, [r0]

        判断执行代码位置

/* when we already run in ram, we don't need to relocate U-Boot.
     * and actually, memory controller must be configured before U-Boot
     * is running in ram.
     */
    ldr    r0, =0xff000fff
    bic    r1, pc, r0        /* r0 <- current base addr of code */
    ldr    r2, _TEXT_BASE        /* r1 <- original base addr in ram */
    bic    r2, r2, r0        /* r0 <- current base addr of code */
    cmp     r1, r2                  /* compare r0, r1                  */
    beq     1f            /* r0 == r1 then skip sdram init   */

                对比运行地址和链接地址来判断在SRAM中（不相等）还是DDR中（相等）,从而决定是否要时钟和DDR初始化

        system_clock_init,x210_sd.h有时钟相关配置值
        mem_ctrl_asm_init(uboot/cpu/s5pc11x/s5pc110/cpu_init.S)初始化DDR
        uboot中DMC0的256MB内存地址范围为0x30000000-0x3FFFFFFF
        uboot物理地址范围为：0x30000000-0x4FFFFFFF共512MB,30000000-3FFFFFFF为DMC0,40000000-4FFFFFFF为DMC1
        uart_asm_init初始化串口,发送'O',
        tzpc_init,trust zone初始化
        通过串口打印'K'

设置栈（33E00000,DDR栈,二次）和重定位

/* get ready to call C functions */
    ldr    sp, _TEXT_PHY_BASE    /* setup temp stack pointer */
    sub    sp, sp, #12
    mov    fp, #0            /* no previous frame, so fp=0 */
 
    /* when we already run in ram, we don't need to relocate U-Boot.
     * and actually, memory controller must be configured before U-Boot
     * is running in ram.
     */
    ldr    r0, =0xff000fff
    bic    r1, pc, r0        /* r0 <- current base addr of code */
    ldr    r2, _TEXT_BASE        /* r1 <- original base addr in ram */
    bic    r2, r2, r0        /* r0 <- current base addr of code */
    cmp     r1, r2                  /* compare r0, r1                  */
    beq     after_copy        /* r0 == r1 then skip flash copy   */
 
#if defined(CONFIG_EVT1)
    /* If BL1 was copied from SD/MMC CH2 */
    ldr    r0, =0xD0037488
    ldr    r1, [r0]
    ldr    r2, =0xEB200000
    cmp    r1, r2
    beq     mmcsd_boot
#endif
 
    ldr    r0, =INF_REG_BASE
    ldr    r1, [r0, #INF_REG3_OFFSET]
    cmp    r1, #BOOT_NAND        /* 0x0 => boot device is nand */
    beq    nand_boot
    cmp    r1, #BOOT_ONENAND    /* 0x1 => boot device is onenand */
    beq    onenand_boot
    cmp     r1, #BOOT_MMCSD
    beq     mmcsd_boot
    cmp     r1, #BOOT_NOR
    beq     nor_boot
    cmp     r1, #BOOT_SEC_DEV
    beq     mmcsd_boot
 
nand_boot:
    mov    r0, #0x1000
    bl    copy_from_nand
    b    after_copy
 
onenand_boot:
    bl    onenand_bl2_copy
    b    after_copy
 
mmcsd_boot:
#if DELETE
    ldr     sp, _TEXT_PHY_BASE      
    sub     sp, sp, #12
    mov     fp, #0
#endif
    bl      movi_bl2_copy
    b       after_copy
 
nor_boot:
    bl      read_hword
    b       after_copy

        冷启动uboot的16kb从SD卡加载到SRAM中运行,要加载第二部分(SD卡)到DDR中(33e00000)
        D0037488内存地址(SRAM)是硬件设置,根据SD启动的通道修改值,EB000000为SD1启动,EB200000为SD2启动
        start.S的260确定MMCSD启动,278将BOOT_MMCSD写入INF_REG3寄存器,322读去并和和BOOT_MMCSD对比确定从MMCSD启动,跳转到mmcsd_boot
        uboot/cpu/s5pc11x/movi.c中调用movi_bl2_copy函数完成重定位

copy_bl2(2, MOVI_BL2_POS, MOVI_BL2_BLKCNT,
            CFG_PHY_UBOOT_BASE, 0);

                2表示通道2
                MOVI_BL2_POS第二部分在SD卡中的开始扇区,和烧录uboot烧录位置相同
                MOVI_BL2_BLKCNT是uboot长度占用的扇区数
                CFG_PHY_UBOOT_BASE是重定位将第二部分复制到DDR中的起始地址(33E00000)

虚拟地址映射

after_copy:
 
#if defined(CONFIG_ENABLE_MMU)
enable_mmu:
    /* enable domain access */
    ldr    r5, =0x0000ffff
    mcr    p15, 0, r5, c3, c0, 0        @load domain access register
 
    /* Set the TTB register */
    ldr    r0, _mmu_table_base
    ldr    r1, =CFG_PHY_UBOOT_BASE
    ldr    r2, =0xfff00000
    bic    r0, r0, r2
    orr    r1, r0, r1
    mcr    p15, 0, r1, c2, c0, 0
 
    /* Enable the MMU */
mmu_on:
    mrc    p15, 0, r0, c1, c0, 0
    orr    r0, r0, #1
    mcr    p15, 0, r0, c1, c0, 0
    nop
    nop
    nop
    nop
#endif

        MMU实现虚拟地址到物理地址映射,在CP15协处理器中进行控制
        cp15的c3寄存器是使能域访问,及控制访问权限
        cp15的c2寄存器是设置TTB(转换表基地址)
        转换表是虚拟地址映射的关键包含表索引和表项,表索引对应虚拟地址,表项对应物理地址,表索引和表项构成转换表单元,可对内存块进行虚拟地址转换(ARM中包含3种块大小：细表1KB、粗表4KB、段1MB),转换表由转换表单元构成,每个单元对应1个内存块,整体对应整个内存空间(0-4G)的映射
        转换表在内存中,将基地址TTB设置到cp15的c2寄存器中,MMU工作时自动调用
        cp15的c1寄存器使能MMU单元

再次设置栈(三次,DDR)

skip_hw_init:
    /* Set up the stack                            */
stack_setup:
#if defined(CONFIG_MEMORY_UPPER_CODE)
    ldr    sp, =(CFG_UBOOT_BASE + CFG_UBOOT_SIZE - 0x1000)
#else
    ldr    r0, _TEXT_BASE        /* upper 128 KiB: relocated uboot   */
    sub    r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN    /* malloc area                      */
    sub    r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* bdinfo                        */
#if defined(CONFIG_USE_IRQ)
    sub    r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)
#endif
    sub    sp, r0, #12        /* leave 3 words for abort-stack    */
 
#endif

        栈设置在uboot起始地址上方2MB处,安全栈空间是：2MB减去uboot大小

清理bss

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

执行二阶段代码

ldr    pc, _start_armboot
 
_start_armboot:
    .word start_armboot
 
#if defined(CONFIG_ENABLE_MMU)
_mmu_table_base:
    .word mmu_table
#endif

        start_armboot在uboot/lib_arm/board.c

uboot一阶段
        构建异常向量表,启动介质选择,设置CPU为SVC模式,关看门狗,开发板供电置锁,时钟初始化,DDR初始化,串口初始化并打印"OK",重定位,建立映射表并开启MMU,清理bss,跳转到第二阶段