简单BootLoader

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title: 简单BootLoader

tags: linux

date: 2018-09-28 23:23:05

简单BootLoader

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• title: 简单BootLoadertags: linuxdate: 2018-09-28 23:23:05

概述

目标: 启动内核，也就是需要读取内核到内存，也就是操作flash和内存

一个最基本的BootLoader应该有以下步骤:

1. 初始化硬件：关看门狗、设置时钟、设置SDRAM、初始化NAND FLASH
2. 如果bootloader比较大，要把它重定位到SDRAM
3. 把内核从NAND FLASH读到SDRAM
4. 设置要传给内核的参数
5. 跳转执行内核

优化: 为了加快运行速度，应该提高主频，打开Icach

	/* 启动ICACHE */
	mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0	@ read control reg
	orr r0, r0, #(1<<12)
	mcr	p15, 0, r0, c1, c0, 0   @ write it back

NOR与NAND启动

参考文档 ARM裸机>启动流程

• NAND 启动自动复制到4KRAM

• NOR启动,片内RAM为0x4000,0000

  

链接脚本规划

我们从上图可以看到,SDRAM的起始地址为0x3000,0000,SDRAM大小为64M,也就是地址顶端为0x3400,0000.预留512K给Bootloader,也就是规划hex(0x34000000-512*1024)=0x33f8,0000为Bootloader的起始地址.链接脚本考虑字节对齐.

SECTIONS {
    . = 0x33f80000;
    .text : { *(.text) }

    . = ALIGN(4);
    .rodata : {*(.rodata*)} 

    . = ALIGN(4);
    .data : { *(.data) }

    . = ALIGN(4);
    __bss_start = .;
    .bss : { *(.bss)  *(COMMON) }
    __bss_end = .;
}

链接脚本中有个COMMON段,这是未初始化的全局变量,一般情况下也是直接在链接阶段放在bss段进行清零.但是注意未初始化的全局变量与初始化为0的全局变量,并不对等.[未初始化的全局变量(COMMON段)为弱符号,如果有同名的全局变量,可能会存在覆盖的情况]

对于全局变量来说，如果初始化了不为0的值，那么该全局变量则被保存在data段，如果初始化的值为0，那么将其保存在bss段，如果没有初始化，则将其保存在common段，等到链接时再将其放入到BSS段。关于第三点不同编译器行为会不同，有的编译器会把没有初始化的全局变量直接放到BSS段。

链接脚本中值的获取,具体参考./链接脚本.md

//汇编方法1
.global _bss_start
_bss_start:
	.word __bss_start
ldr r1, _bss_start	//读取内存,这里是读取label所在内存的数据
//汇编方法2
ldr r1, =__bss_start
//C方法
extern int __bss_start;
int val =&__bss_start;	//!< 获得__bss_start的值

初始化规划

#define S3C2440_MPLL_200MHZ     ((0x5c<<12)|(0x01<<4)|(0x02))
#define S3C2440_MPLL_400MHZ     ((0x5c<<12)|(0x01<<4)|(0x01))
#define MEM_CTL_BASE    0x48000000

.text
.global _start
_start:

/* 1. 关看门狗 */
	ldr r0, =0x53000000
	mov r1, #0
	str r1, [r0]

/* 2. 设置时钟 */
	ldr r0, =0x4c000014
	//	mov r1, #0x03;			  // FCLK:HCLK:PCLK=1:2:4, HDIVN=1,PDIVN=1
	mov r1, #0x05;			  // FCLK:HCLK:PCLK=1:4:8
	str r1, [r0]

	/* 如果HDIVN非0，CPU的总线模式应该从“fast bus mode”变为“asynchronous bus mode” */
	mrc	p15, 0, r1, c1, c0, 0		/* 读出控制寄存器 */
	orr	r1, r1, #0xc0000000			/* 设置为“asynchronous bus mode” */
	mcr	p15, 0, r1, c1, c0, 0		/* 写入控制寄存器 */

	/* MPLLCON = S3C2440_MPLL_200MHZ */
	ldr r0, =0x4c000004
	ldr r1, =S3C2440_MPLL_400MHZ
	str r1, [r0]

	/* 启动ICACHE */
	mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0	@ read control reg
	orr r0, r0, #(1<<12)
	mcr	p15, 0, r0, c1, c0, 0   @ write it back

/* 3. 初始化SDRAM */
	ldr r0, =MEM_CTL_BASE
	adr r1, sdram_config     /* sdram_config的当前地址 */
	add r3, r0, #(13*4)
1:
	ldr r2, [r1], #4
	str r2, [r0], #4
	cmp r0, r3
	bne 1b

/* 4. 重定位 : 把bootloader本身的代码从flash复制到它的链接地址去 */
	ldr sp, =0x34000000

	bl nand_init

	mov r0, #0
	ldr r1, =_start
	ldr r2, =__bss_start
	sub r2, r2, r1

	bl copy_code_to_sdram
	bl clear_bss

/* 5. 执行main */
	ldr lr, =halt
	ldr pc, =main
halt:
	b halt

sdram_config:
	.long 0x22011110	 //BWSCON
	.long 0x00000700	 //BANKCON0
	.long 0x00000700	 //BANKCON1
	.long 0x00000700	 //BANKCON2
	.long 0x00000700	 //BANKCON3
	.long 0x00000700	 //BANKCON4
	.long 0x00000700	 //BANKCON5
	.long 0x00018005	 //BANKCON6
	.long 0x00018005	 //BANKCON7
	.long 0x008C04F4	 // REFRESH
	.long 0x000000B1	 //BANKSIZE
	.long 0x00000030	 //MRSRB6
	.long 0x00000030	 //MRSRB7

参数设置

nand_read(0x60000+64, (unsigned char *)0x30008000, 0x200000);
setup_start_tag();
setup_memory_tags();
setup_commandline_tag("noinitrd root=/dev/mtdblock3 init=/linuxrc console=ttySAC0");
setup_end_tag();

void setup_start_tag(void)
{
	params = (struct tag *)0x30000100;

	params->hdr.tag = ATAG_CORE;
	params->hdr.size = tag_size (tag_core);

	params->u.core.flags = 0;
	params->u.core.pagesize = 0;
	params->u.core.rootdev = 0;

	params = tag_next (params);
}

内核存储在0x60000+64,读取到运行地址0x30008000,参数存储在0x30000100,最后传入机器ID=362

theKernel = (void (*)(int, int, unsigned int))0x30008000;
theKernel(0, 362, 0x30000100);