buildroot构建项目（七）--- u-boot 2017.11 适配开发板修改 4 ---- 系统启动初始化之四

　　设置完寄存器控制器后，则跳出cpu_init_crit，进入_main 函数。即进入crt0.S (arch\arm\lib) 
　　跟着代码流程慢慢走

一、crt0.S

1.1 第一步执行代码

     /* 预设堆栈指针为CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR */
     /* #define CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR    (CONFIG_SYS_SDRAM_BASE + 0x1000 - GENERATED_GBL_DATA_SIZE) */
     /* #define CONFIG_SYS_SDRAM_BASE    PHYS_SDRAM_1 */
     /* #define PHYS_SDRAM_1        0x30000000  SDRAM Bank #1  */
     /* #define GENERATED_GBL_DATA_SIZE 176 */
     /* CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR = 0x3000 0000 + 0x1000 - 176 */
     /* 这里是预设的堆栈地址，而不是最终的堆栈地址 */
     ldr    r0, =(CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR)  /* 0x3000 0f52*/
     bic    r0, r0, #    /* 8字节对齐后为，0x3000 0f50 */
     mov    sp, r0      /* sp 指针指向 0x3000 0f50 */
     bl    board_init_f_alloc_reserve  /* 给 gd 分配内存大小, 通过 u-boot.dis 文件可知 gd 大小为168 */

　　跳转到 board_init_f_alloc_reserve  中执行：

 /* 这个函数用于给global_data分配空间，在relocation之前调用
  * 传入的参数是顶部地址，但是不一定是要内存顶部的地址，可以自己进行规划
  */
 ulong board_init_f_alloc_reserve(ulong top)
 {
     /* Reserve early malloc arena */
     /* 先从顶部向下分配一块CONFIG_SYS_MALLOC_F_LEN大小的空间给early malloc使用 */
     /* 关于CONFIG_SYS_MALLOC_F_LEN可以参考README */
     /* 这块内存是用于在relocation前用于给malloc函数提供内存池。 */
 #if CONFIG_VAL(SYS_MALLOC_F_LEN)
     top -= CONFIG_VAL(SYS_MALLOC_F_LEN);
 #endif
     /* LAST : reserve GD (rounded up to a multiple of 16 bytes) */
     /* 继续向下分配sizeof(struct global_data)大小的内存给global_data使用，向下16byte对齐 */
     /* 这时候得到的地址就是global_data的地址。 */
     top = rounddown(top-sizeof(struct global_data), );

     return top; /* 将top，也就是global_data的地址返回 */
 }

　　　设置完后，返回继续执行crt0.S中的代码：

     mov    sp, r0      /* 分配后的栈顶为 3000 0de0，16字节对其后为 3000 0de0 */
     /* set up gd here, outside any C code */
     mov    r9, r0
     bl    board_init_f_init_reserve   /* 启动前初始化完成 */

　　进入 board_init_f_init_reserve 中执行：

 /* 这个函数用于对global_data区域进行初始化，也就是清空global_data区域 */
 /* 传入的参数就是global_data的基地址 */
 void board_init_f_init_reserve(ulong base)
 {
     struct global_data *gd_ptr;

     /*
      * clear GD entirely and set it up.
      * Use gd_ptr, as gd may not be properly set yet.
      */

     gd_ptr = (struct global_data *)base;
     /* zero the area, 先通过memset函数对global_data数据结构进行清零 */
     memset(gd_ptr, '\0', sizeof(*gd));
     /* set GD unless architecture did it already */
 #if !defined(CONFIG_ARM)
     arch_setup_gd(gd_ptr);
 #endif
     /* next alloc will be higher by one GD plus 16-byte alignment */
     /* global_data区域是16Byte对齐的，对齐后，后面的地址就是early malloc的内存池的地址 */
     /* 这里就获取了early malloc的内存池的地址,S3C2440中我们没有分配此内存池。*/
     /* roundup计算处来的大小为 176，基地址为 0x3000 0e90 */
     base += roundup(sizeof(struct global_data), );    

     /*
      * record early malloc arena start.
      * Use gd as it is now properly set for all architectures.
      */

 #if CONFIG_VAL(SYS_MALLOC_F_LEN)
     /* go down one 'early malloc arena' */
     gd->malloc_base = base;
     /* next alloc will be higher by one 'early malloc arena' size */
     base += CONFIG_VAL(SYS_MALLOC_F_LEN);
 #endif
 }

　　上面进行的初始化，只是临时的初始化，执行完后，跳出，继续在 crt0.S中执行

     mov    r0, #      /* r0 清零 */
     bl    board_init_f    /* 启动前初始化完成 */

1.2 执行  board_init_f

　　进入 board_init_f  则正式进入了C语言部分的初始化：

 /* 启动前，板初始化，传入参数 boot_flags = 0 */
 void board_init_f(ulong boot_flags)
 {
     gd->flags = boot_flags;
     gd->have_console = ;

     /* 初始化 函数 结构体数组链表 */
     if (initcall_run_list(init_sequence_f))
         hang();

 #if !defined(CONFIG_ARM) && !defined(CONFIG_SANDBOX) && \
         !defined(CONFIG_EFI_APP) && !CONFIG_IS_ENABLED(X86_64)
     /* NOTREACHED - jump_to_copy() does not return */
     hang();
 #endif
 }

　　整个代码就是在执行  init_sequence_f  中的函数

 static const init_fnc_t init_sequence_f[] = {
     setup_mon_len,  /* 获取 u-boot 的大小 */
     initf_malloc,       /* early malloc的大小，没有设置，为0 */
     initf_bootstage,    /* uses its own timer, so does not need DM */
     initf_console_record,   /* 直接返回0，没定义宏 */

 #if !defined(CONFIG_M68K)
     timer_init,        /* initialize timer，初始化PWM定时器 */
 #endif
     env_init,            /* initialize environment，环境变量初始化 */
     init_baud_rate,        /* initialze baudrate settings，串口波特率初始化115200 */
     serial_init,        /* serial communications setup，串口初始化 */
     console_init_f,        /* stage 1 init of console，阶段1初始化终端 */
     display_options,    /* say that we are here，打印缓存信息 */
     display_text_info,    /* show debugging info if required，打印u-boot 的大小 */

 #if defined(CONFIG_DISPLAY_CPUINFO)
     print_cpuinfo,        /* display cpu info (and speed)，打印CPU信息 */
 #endif

 #if defined(CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO)
     show_board_info,        /* 打印板信息*/
 #endif
     announce_dram_init,         /* DRAM打印初始化 */
     /* 给gd->bd中内存信息表赋值而已。 */
     /* gd->ram_size = PHYS_SDRAM_1_SIZE; */
     dram_init,        /* configure available RAM banks，DRAM初始化，RAM SIZE大小获取 64M */
     /*
      * Now that we have DRAM mapped and working, we can
      * relocate the code and continue running from DRAM.
      *
      * Reserve memory at end of RAM for (top down in that order):
      *  - area that won't get touched by U-Boot and Linux (optional)
      *  - kernel log buffer
      *  - protected RAM
      *  - LCD framebuffer
      *  - monitor code
      *  - board info struct
      */
     setup_dest_addr,    /* 设置重定向的地址为 0x3400 0000 */
     reserve_round_4k,   /* 4字节对齐后为 0x3400 0000 */
 #ifdef CONFIG_ARM
     reserve_mmu,        /* 直接返回0，其中的宏未定义 */
 #endif
     reserve_video,      /* 直接返回0，其中的宏未定义 */
     reserve_trace,      /* 直接返回0，其中的宏未定义 */
     reserve_uboot,      /* 保留 u-boot 区域,u-boot 的启动地址为当前减去u-boot大小后的地址 */
     reserve_malloc,     /* 分配堆区大小 为 4M */
     reserve_board,      /* bd-t 结构体大小 */
     setup_machine,      /* 直接返回0，其中的宏未定义 */
     reserve_global_data,/* gd-t 结构体大小 */
     reserve_fdt,        /* fdt 大小 栈在此处*/
     reserve_bootstage,  /* 直接返回0，其中的宏未定义 */
     reserve_arch,       /* 直接返回0，其中的宏未定义 */
     reserve_stacks,     /* 直接返回0，其中的宏未定义 */
     dram_init_banksize, /* banksize 大小设定 */
     show_dram_config,   /* dram 配置 */
     display_new_sp,     /* 打印当前栈位置 */
     reloc_fdt,          /* 设置 gd->fdt_blob */
     reloc_bootstage,    /* 直接返回0，其中的宏未定义 */
     setup_reloc,        /* 设置 gd->reloc_off为 0x3400 0000 */
     NULL,
 };

1.2.1 setup_mon_len

 /* #define CONFIG_SYS_MONITOR_LEN    (448 * 1024) */
 /* #define CONFIG_SYS_MONITOR_BASE    CONFIG_SYS_FLASH_BASE */
 /* #define CONFIG_SYS_FLASH_BASE    PHYS_FLASH_1 */
 /* #define PHYS_FLASH_1        0x00000000 /* Flash Bank #0 */ */
 static int setup_mon_len(void)
 {
     /* TODO: use (ulong)&__bss_end - (ulong)&__text_start; ? */
     /* 设置gd->mon_len 为编译出来的 u-boot.bin+bss 段的大小 */
     gd->mon_len = (ulong)&__bss_end - CONFIG_SYS_MONITOR_BASE;
     return ;
 }

1.2.2 timer_init

 /* PWM定时器设置 */
 int timer_init(void)
 {
     /* 获取定时器的基地址 */
     struct s3c24x0_timers *timers = s3c24x0_get_base_timers();
     ulong tmr;

     /* use PWM Timer 4 because it has no output */
     /* prescaler for Timer 4 is 16 */
     writel(0x0f00, &timers->tcfg0); /* 启动定时器4 */
     if (gd->arch.tbu == ) {
         /*
          * for 10 ms clock period @ PCLK with 4 bit divider = 1/2
          * (default) and prescaler = 16. Should be 10390
          * @33.25MHz and 15625 @ 50 MHz
          */
         gd->arch.tbu = get_PCLK() / ( *  * );
         gd->arch.timer_rate_hz = get_PCLK() / ( * );
     }
     /* load value for 10 ms timeout */
     writel(gd->arch.tbu, &timers->tcntb4);
     /* auto load, manual update of timer 4 */
     tmr = (readl(&timers->tcon) & ~0x0700000) | 0x0600000;
     writel(tmr, &timers->tcon);
     /* auto load, start timer 4 */
     tmr = (tmr & ~0x0700000) | 0x0500000;
     writel(tmr, &timers->tcon);
     gd->arch.lastinc = ;
     gd->arch.tbl = ;

     return ;
 }

1.2.3 setup_dest_addr

　　/* 设置重定向的地址为 0x3400 0000 */

 static int setup_dest_addr(void)
 {
 #ifdef CONFIG_SYS_SDRAM_BASE
     gd->ram_top = CONFIG_SYS_SDRAM_BASE;    /* SDRAM 基地址 0x3000 0000,栈顶此时在此处 */
 #endif
     gd->ram_top += get_effective_memsize(); /* SDRAM 栈顶为 0x3400 0000 = 0x3000 000 + 400 0000 */
     gd->ram_top = board_get_usable_ram_top(gd->mon_len);    /* SDRAM 栈顶为 0x3400 0000 */
     gd->relocaddr = gd->ram_top;            /* 重定向的地址为 0x3400 0000 */
     return ;
 }

1.2.4 reserve_uboot

　　保留 u-boot 区域,u-boot 的启动地址为当前减去u-boot大小后的地址

 static int reserve_uboot(void)
 {
     /*
      * reserve memory for U-Boot code, data & bss
      * round down to next 4 kB limit
      */
     gd->relocaddr -= gd->mon_len;   /* 减去 u-boot 大小 */
     gd->relocaddr &= ~( - );    /* gd->relocaddr 地址在u-boot的起始地址 */
     gd->start_addr_sp = gd->relocaddr; /* 栈地址为当前减去u-boot大小后的地址 */

     return ;
 }

1.2.5 reserve_malloc

 /* reserve memory for malloc() area */
 /* malloc大小 */
 static int reserve_malloc(void)
 {
     /* #define CONFIG_SYS_MALLOC_LEN    (4 * 1024 * 1024) 40 0000*/
     gd->start_addr_sp = gd->start_addr_sp - TOTAL_MALLOC_LEN;
     debug("Reserving %dk for malloc() at: %08lx\n",
             TOTAL_MALLOC_LEN >> , gd->start_addr_sp);
     return ;
 }

1.2.6 reserve_board

　　给 gd->bd  分配大小

 static int reserve_board(void)
 {
     if (!gd->bd) {
         gd->start_addr_sp -= sizeof(bd_t);
         gd->bd = (bd_t *)map_sysmem(gd->start_addr_sp, sizeof(bd_t));
         memset(gd->bd, '\0', sizeof(bd_t));
         debug("Reserving %zu Bytes for Board Info at: %08lx\n",
               sizeof(bd_t), gd->start_addr_sp);
     }
     return ;
 }

1.2.7 reserve_global_data

　　gd大小分配，gd在bd的下方

 static int reserve_global_data(void)
 {
     gd->start_addr_sp -= sizeof(gd_t);
     gd->new_gd = (gd_t *)map_sysmem(gd->start_addr_sp, sizeof(gd_t));
     debug("Reserving %zu Bytes for Global Data at: %08lx\n",
             sizeof(gd_t), gd->start_addr_sp);
     return ;
 }

1.2.8 reserve_fdt

　　fdt大小分配

 static int reserve_fdt(void)
 {
 #ifndef CONFIG_OF_EMBED
     /*
      * If the device tree is sitting immediately above our image then we
      * must relocate it. If it is embedded in the data section, then it
      * will be relocated with other data.
      */
     if (gd->fdt_blob) {
         gd->fdt_size = ALIGN(fdt_totalsize(gd->fdt_blob) + 0x1000, );

         gd->start_addr_sp -= gd->fdt_size;
         /* gd->new_fdt 指向当前栈地址 */
         gd->new_fdt = map_sysmem(gd->start_addr_sp, gd->fdt_size);
         debug("Reserving %lu Bytes for FDT at: %08lx\n",
               gd->fdt_size, gd->start_addr_sp);
     }
 #endif

     return ;
 }

1.2.9 dram_init_banksize

　　设置DRAM

 /* 设置物理地址 bank,这里只设置了SDRAM的bank */
 __weak int dram_init_banksize(void)
 {
 /* #define CONFIG_NR_DRAM_BANKS    1  */
 /* #define CONFIG_SYS_SDRAM_BASE    PHYS_SDRAM_1 0x3000 0000 */
 #if defined(CONFIG_NR_DRAM_BANKS) && defined(CONFIG_SYS_SDRAM_BASE)
     gd->bd->bi_dram[].start = CONFIG_SYS_SDRAM_BASE;
     gd->bd->bi_dram[].size = get_effective_memsize();
 #endif

     return ;
 }

1.2.10 setup_reloc

 static int setup_reloc(void)
 {
     if (gd->flags & GD_FLG_SKIP_RELOC) {
         debug("Skipping relocation due to flag\n");
         return ;
     }

 /* #define CONFIG_SYS_TEXT_BASE    0x0 */
 #ifdef CONFIG_SYS_TEXT_BASE
     /* gd->relocaddr 为 0x3400 0000 - u-boot 大小，即在u-boot的起始地址处 */
     gd->reloc_off = gd->relocaddr - CONFIG_SYS_TEXT_BASE;
 #endif
     memcpy(gd->new_gd, (char *)gd, sizeof(gd_t));

     return ;
 }