Part4_lesson2---ARM处理器这个硬件启动流程分析

1、启动方式

s3c2440：可以从Nor flash启动，Nor flash一般是2MB；也可以从Nandflash启动，它一般是256MB，我们习惯上把我们的uboot，内核以及文件系统都放到Nandflash里面去，选择开发板从nandflash启动。

当2440从nandflash启动的时候，其地址布局是怎样的呢？

打开芯片手册

当处理器上电之后，它会从哪儿去取它的第一条指令呢，会从0地址处去取它的第一条指令。如果说是从nor flash来启动，0地址处应该安排我们的nor flash，然后编写的代码应该放在nor flash的最前端，否则cpu去取指令会取不到。如果说从nandflash启动的话，上图右面看不到nandflash，由于我们的nandflash是不能直接访问的，它必须通过相应寄存器才能访问到，所以它不能直接 参与arm处理器的统一编址，那么nandflash没有参与统一编址，那么0地址处又是安排的什么呢，是bootsram，它是片内的sram，其大小为4kb，那么到底bootsram和nandflash是什么样的关系呢，实际上bootsram还有一个名称称为steppingstone；实际上我们选择从nandflash启动后，一上电我们的处理器会首先自动从nandflash中把最前端的4kB复制到steppingstone里面去，换句话说，就是处理器就间接取到了nandflash里面的内容。由于我们的bootloader一般不止4KB，那么nandflash后面的字节该怎么办呢，那么剩下的就要复制到内存里面去了，那么谁来做复制这个工作呢，就是前面的4KB里面的代码会做这个工作，那么到底是不是这样子操作的呢，到芯片手册里去搜索steppingstone关键词

s3c6410：打开芯片手册S3C6410X，搜寻一个关键词booting，

首先，它支持SROM启动（也就是NOR flash启动），在我们的6410当中没有必要采用NOR flash启动，并不是说它不支持nor flash启动；然后，支持onenand方式启动，它是一种特殊的nandflash，它既具有nor flash的特性，也具有nandflash的特性；然后是支持从MODEM启动；最后是支持IROM启动，实际上SD卡启动和nandflash启动都是划归在IROM下面的；IROM是我们处理器内部的部件或者说存储器，IROM并不是2440里面的垫脚石，

到底从什么地方启动，我们可以设置前面的引脚来决定到底从哪儿启动，

s5pv210：首先打开一个文档，S5PV210_UM,找到523页

从上图可以清晰地看到210的启动模式，支持IROM启动（其中包括SD卡启动，NAND FLASH启动）、支持USB、串口等启动方式。

2、地址布局

s3c2440：那么它从nandflash启动，那么我们芯片的地址布局是怎样的呢，打开芯片手册S3C2440这个文档，搜寻一个关键词MAPPING,找到如下：

上面有两个表，左边表示我们选择从Nor flash启动时，地址的布局，右边表示我们从Nandflash启动时，地址的布局。那么当处理器上电后，它会从哪儿去取它的第一条指令呢，它会从0地址处去取第一条指令；如果我们是从nor flash启动，那么0地址处应该安排我们的nor flash，那么我们的代码应该放在nor flash的最前端，否则，cpu去取指令，发现没有指令或者错误指令，那么cpu 也没有办法继续运行了。如果我们从nandflash启动，从右边表中没有看到nandflash，而且nandflash它不能直接访问，也就是说不能像内存一样直接去访问它，它必须通过一些寄存器才能访问到，所以说它不能直接参与arm处理器的统一编址，也就在上面右边看不到了，那么nandflash没有参与统一编址，那么0地址处安排的是什么呢？0地址处排布的是BootSRAM，它实际上是处理器片内的一个RAM，它有4kb的大小，它还有一个名字叫做stepping stone，“垫脚石”。那么它是没有统一编址的nandflash是什么关系呢？实际上，我们一旦上电之后，且选择从nandflash启动之后，我们的处理器首先会自动地把nandflash最前端的4kb数据复制到stepping stone里面去，那么我们的处理器就间接地取到了nandflash里面的内容，然后cpu再去运行stepping stone里面的代码，实际上cpu就是运行的nandflash里面最前端的4kb的内容，那么硬件自动复制了nandflash前面的4kb过来，通过我们的bootloader不只有4kb，那剩下的bootloader怎么办呢？那么剩下的部分就要复制到内存里面来了，因为stepping stone已经存不下了，那么谁来做复制这个工作呢？当然就是前面的4kb的bootloader，它除了做一些硬件上的初始化，它还必须把剩下的代码复制到内存，且运行完stepping stone里面的4kb程序之后，然后跳转到内存里面去执行下面的代码。

那么我们还得关心我们的内存，那么内存在什么地方呢？

这个内存起始地址是处理器要求这么安排的！

s3c6410：

在地址布局当中我们首先还是关心的以下几个部件:

1、IROM在那个位置？

2、stepping stone？

3、内存是DRAM，在0x5000 0000地址开始的位置。

还要注意，因为我们的ARM处理器一上电，它是从我们的0地址处开始执行代码，那么我们就很关心，在我们6410的0地址处究竟放的是什么东西呢， 该地址处是Booting Device Region by XOM Setting，这是一个启动区域，靠XOM来设置，它是一个Mirrored region，镜像区域。它的性质是不放任何设备，是用来映射的。如果我们选择从IROM启动，那么会把IROM映射到我们的镜像区域里面来，可以把IROM理解为0地址，那么一旦上电就可以从IROM里面取内容来运行。如果选择其他方式启动，也是同样映射到镜像区域里面来；

s5pv210：

IROM大小为64KB，地址在0XD000 0000开始；有没有垫脚石呢？其实在地址0xD002 0000开始的位置96KB的IRAM就是我们的垫脚石；

对于0地址处，是启动区域，也是采用的映射方式，与6410一样。

内存：在0x2000 0000开始的地址处，

3、启动流程

s3c6410：如果选择从nandflash来启动，那么它的启动流程是怎样子的呢？

打开另外一个文档S3CJ6410_Internel_ROM_Booting,

我们已经知道nandflash启动是属于IROM启动当中的一种，我们上电之后，我们选择从IROM启动，我们IROM映射到0地址处，所以我们的处理器首先是从IROM当中去取第一条指令，IROM里面存放的是什么东西呢？其实IROM里面存放的是芯片厂商给我们固化好了的一些程序，这个程序通常称为BL0，即bootloader的第0阶段。这段代码除了做一些硬件的初始化外，它还会做一些工作，把我们nandflash里面的bootloader1，BL1，是nandflash最前面的8KB，拷贝到我们的stepping stone里面来运行，那么我们的BL1就到我们的stepping stone里面来运行了，在运行的过程当中，我们的bootloader不止8KB还有一段程序留在nandflash里面，那么我们的BL1就会把nandflash剩余的bootloader，即BL2拷贝到SDRAM里面来运行，

s5pv210：打开文档S5PV210_iROM_ApplicationNote_Preliminary_20091126，

我们主要考虑它从nandflash来启动，又由于nandflash是IROM的一个分支，所以他是从IROM方式来启动的，处理器上电后，因为IROM被映射到了0地址处，所以说我们的处理器会从IROM当中去取到第一条指令，IROM当中的代码是芯片厂商已经固化好了的程序，其作用在于初始化一些硬件，然后拷贝nandflash里面的bootloader1即，BL1，的内容到芯片内部的IRAM(SRAM，也就是垫脚石)，它的大小为96kb，由于垫脚石比较大，所以我们把nandflash里面的BL2拷贝到垫脚石里面来，如果说nandflash里面还有bootloader，那么就把它拷贝到内存SDRAM里面去，注意对于BL1的大小为16KB，那么BL2最大为80KB，即如果BL2的内容超过了80kb，就要往内存里面复制了。最后我们的bootloader要么在IRAM中运行，要么在内存中运行。