uboot1.1.6中启动流程

U-Boot启动内核的过程可以分为两个阶段，两个阶段的功能如下：

（1）第一阶段的功能

Ø 硬件设备初始化

Ø 加载U-Boot第二阶段代码到RAM空间

Ø 设置好栈

Ø 跳转到第二阶段代码入口

（2）第二阶段的功能

Ø 初始化本阶段使用的硬件设备

Ø 检测系统内存映射

Ø 将内核从Flash读取到RAM中

Ø 为内核设置启动参数

Ø 调用内核

 

图 2.1 U-Boot启动第一阶段流程

 

Linux环境下的源码一般的编译起始文件是根目录下的Makefile文件，我们先充这个地方说起，看看能不能通过这个文件一直找到ARM的启动流程。

 这里是整个Makefile的开始地方。既然系统是需要通过Makefile编译并链接成镜像文件的，那么

这个文件中一定在这一行的存在一个链接脚本。

 这里有删除u-boot.lds的操作，什么这是链接镜像的脚本。再去单独查找整个文件，发现有很多

 因为这里我们是要查看ok6410的处理器，所以，我们选中了

U-boot.lds (board\samsung\smdk6410)16192012/1/17

1. OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm","elf32-littlearm","elf32-littlearm")
2. /*OUTPUT_FORMAT("elf32-arm", "elf32-arm", "elf32-arm")*/
3. OUTPUT_ARCH(arm)
4. ENTRY(_start)
5. SECTIONS
6. {
7. .=0x00000000;
9. .= ALIGN(4);
10. .text :
11. {
12. cpu/s3c64xx/start.o (.text)
13. cpu/s3c64xx/s3c6410/cpu_init.o (.text)
14. cpu/s3c64xx/onenand_cp.o (.text)
15. cpu/s3c64xx/nand_cp.o (.text)
16. cpu/s3c64xx/movi.o (.text)
17. *(.text)
18. lib_arm/div0.o
19. }
21. .= ALIGN(4);
22. .rodata :{*(.rodata)}
24. .= ALIGN(4);
25. .data :{*(.data)}
27. .= ALIGN(4);
28. .got :{*(.got)}
30. __u_boot_cmd_start =.;
31. .u_boot_cmd :{*(.u_boot_cmd)}
32. __u_boot_cmd_end =.;
34. .= ALIGN(4);
35. .mmudata :{*(.mmudata)}
37. .= ALIGN(4);
38. __bss_start =.;
39. .bss :{*(.bss)}
40. _end =.;
41. }

这里的代码很简单，就是主入口函数_start，并且执行下述几个文件

1. cpu/s3c64xx/start.o (.text)
2. cpu/s3c64xx/s3c6410/cpu_init.o (.text)
3. cpu/s3c64xx/onenand_cp.o (.text)
4. cpu/s3c64xx/nand_cp.o (.text)
5. cpu/s3c64xx/movi.o (.text)

经查找，入口函数_start在start.S (cpu\s3c64xx)中，

 这个时候，我们就可以看到ok6410是怎么启动的了，也就是它的启动流程正式开始执行了。先执行reset函数:

1. reset:
2. /*
3. * set the cpu to SVC32 mode
4. */
5. mrs r0,cpsr
6. bic r0,r0,#0x1f /* 1f=1 1111 = ~ = 0 0000 */
7. orr r0,r0,#0xd3 /* d3=1101 0011 => 1 0011*/
8. msr cpsr,r0

 

ARM中的程序状态寄存器（CPSR）

31

30

29

28

27

~

8

7

6

5

4

3

2

1

0

N

Z

C

V

保留

I

F

T

M4

M3

M2

M1

M0

N

Negative/Less Than

I

IRQ disable

Z

Zero

F

FIQ disable

C

Carry/Borrow/Extend

T

State bit

V

Overflow

M0~4

Mode bits

1、条件码标志

N、Z、C、V均为条件码标志位。它们的内容可被算术或逻辑运算的结果所改变，并且可以决定某条指令是否被执行。条件码标志各位的具体含义如下表所示：

标志位	含                                义
N	当用两个补码表示的带符号数进行运算时，N=1表示运算的结果为负数；N=0表示运算的结果为正数或零
Z	Z=1表示运算的结果为零，Z=0表示运算的结果非零。
C	可以有4种方法设置C的值：
	-加法运算（包括CMP）：当运算结果产生了进位时（无符号数溢出），C=1，否则C=0。
	-减法运算（包括CMP）：当运算时产生了借位时（无符号数溢出），C=0，否则C=1。
	-对于包含移位操作的非加/减运算指令，C为移出值的最后一位。
	-对于其它的非加/减运算指令，C的值通常不会改变。
V	可以有2种方法设置V的值：
	-对于加减法运算指令，当操作数和运算结果为二进制的补码表示的带符号数时，V=1表示符号位溢出
	-对于其它的非加/减运算指令，V的值通常不会改变。
Q	在ARM V5及以上版本的E系列处理器中，用Q标志位指示增强的DSP运算指令是否发生了溢出。在其它版本的处理器中，Q标志位无定义

在ARM状态下，绝大多数的指令都是有条件执行的；在THUMB状态下，仅有分支指令是条件执行的。

2 控制位

CPSR的低8位（包括I、F、T和M[4：0]）称为控制位，当发生异常时这些位可以被改变。如果处理器运行于特权模式时，这些位也可以由程序修改。

·中断禁止位I、F：置1时，禁止IRQ中断和FIQ中断。

·T标志位：该位反映处理器的运行状态。当该位为1时，程序运行于THUMB状态，否则运行于ARM状态。该信号反映在外部引脚TBIT上。在程序中不得修改CPSR中的TBIT位，否则处理器工作状态不能确定。

·运行模式位M[4：0]：这几位是模式位，这些位决定了处理器的运行模式。具体含义如下表所示：

·保留位：CPSR中的其余位为保留位，当改变CPSR中的条件码标志位或者控制位时，保留位不要改变，在程序中也不要用保留位存储数据。保留位将用于ARM版本的扩展。

M[4：0]	处理器模式	ARM模式可访问的寄存器	THUMB模式可访问的寄存器
0b10000	用户模式 usr	PC,CPSR,R0~R14	PC,CPSR,R0~R7,LR,SP
0b10001	FIQ模式 fiq	PC,CPSR,SPSR_fiq,R14_fiq~R8_fiq,R0~R7	PC,CPSR,SPSR_fiq,LR_fiq,SP_fiq,R0~R7
0b10010	IRQ模式 irq	PC,CPSR,SPSR_irq,R14_irq~R13_irq,R0~R12	PC,CPSR,SPSR_irq,LR_irq,SP_irq,R0~R7
0b10011	管理模式 svc	PC,CPSR,SPSR_svc,R14_svc~R13_svc,R0~R12	PC,CPSR,SPSR_svc,LR_svc,SP_svc,R0~R7
0b10111	中止模式 abt	PC,CPSR,SPSR_abt,R14_abt~R13_abt,R0~R12	PC,CPSR,SPSR_abt,LR_abt,SP_abt,R0~R7
0b11011	未定义模式 und	PC,CPSR,SPSR_und,R14_und~R13_und,R0~R12	PC,CPSR,SPSR_und,LR_und,SP_und,R0~R7
0b11111	系统模式 sys	PC,CPSR,R0~R14	PC,CPSR,LR,SP,R0~R74

 

 执行完reset后，顺序接着执行cpu_init_crit

1. /*
2. *************************************************************************
3. *
4. * CPU_init_critical registers
5. *
6. * setup important registers
7. * setup memory timing
8. *
9. *************************************************************************
10. */
11. /*
12. * we do sys-critical inits only at reboot,
13. * not when booting from ram!
14. */
15. cpu_init_crit:
16. /*
17. * flush v4 I/D caches
18. */
19. mov r0,#0
20. mcr p15,0, r0, c7, c7,0/* flush v3/v4 cache */
21. mcr p15,0, r0, c8, c7,0/* flush v4 TLB */
23. /*
24. * disable MMU stuff and caches
25. */
26. mrc p15,0, r0, c1, c0,0
27. bic r0, r0,#0x00002300 @ clear bits 13, 9:8 (--V- --RS)
28. bic r0, r0,#0x00000087 @ clear bits 7, 2:0 (B--- -CAM)
29. orr r0, r0,#0x00000002 @ set bit 2 (A) Align
30. orr r0, r0,#0x00001000 @ set bit 12 (I) I-Cache
31. mcr p15,0, r0, c1, c0,0
33. /* Peri port setup */
34. ldr r0,=0x70000000
35. orr r0, r0,#0x13
36. mcr p15,0,r0,c15,c2,4@256M(0x70000000-0x7fffffff)

接着顺序执行lowlevel_init函数

 lowlevel_init.S (board\samsung\smdk6410)86152012/3/31

1. #include<config.h>
2. #include<version.h>
4. #include<s3c6410.h>
5. #include"smdk6410_val.h"
7. _TEXT_BASE:
8. .word TEXT_BASE
10. .globl lowlevel_init
11. lowlevel_init:
12. ...
13. /* LED on only #8 */
14. ...
15. /* Disable Watchdog */
16. ...
18. /* init system clock */
19. bl system_clock_init
20. ...

 

点led灯

执行关闭看门狗

初始化系统时钟

lowlevel_init.S (board\samsung\smdk6410)    8615    2012/3/31

1. /*
2. * system_clock_init: Initialize core clock and bus clock.
3. * void system_clock_init(void)
4. */
5. system_clock_init:
6. ldr r0,=ELFIN_CLOCK_POWER_BASE @0x7e00f000
7.  
8. ldr r1,[r0,#OTHERS_OFFSET]
9. mov r2,#0x40
10. orr r1, r1, r2
11. str r1,[r0,#OTHERS_OFFSET]
13. nop
14. nop
15. nop
16. nop
17. nop
19. ldr r2,=0x80
20. orr r1, r1, r2
21. str r1,[r0,#OTHERS_OFFSET]
23. check_syncack:
24. ldr r1,[r0,#OTHERS_OFFSET]
25. ldr r2,=0xf00
26. and r1, r1, r2
27. cmp r1,#0xf00
28. bne check_syncack
30. mov r1,#0xff00
31. orr r1, r1,#0xff
32. str r1,[r0,#APLL_LOCK_OFFSET]
33. str r1,[r0,#MPLL_LOCK_OFFSET]
34. str r1,[r0,#EPLL_LOCK_OFFSET]
35. /* CLKUART(=66.5Mhz) = CLKUART_input(532/2=266Mhz) / (UART_RATIO(3)+1) */
36. /* CLKUART(=50Mhz) = CLKUART_input(400/2=200Mhz) / (UART_RATIO(3)+1) */
37. /* Now, When you use UART CLK SRC by EXT_UCLK1, We support 532MHz & 400MHz value */
39. #if defined(CONFIG_CLKSRC_CLKUART)
40. ldr r1,[r0,#CLK_DIV2_OFFSET]
41. bic r1, r1,#0x70000
42. orr r1, r1,#0x30000
43. str r1,[r0,#CLK_DIV2_OFFSET]
44. #endif
45. ldr r1,[r0,#CLK_DIV0_OFFSET] /*Set Clock Divider*/
46. bic r1, r1,#0x30000
47. bic r1, r1,#0xff00
48. bic r1, r1,#0xff
49. ldr r2,=CLK_DIV_VAL
50. orr r1, r1, r2
51. str r1,[r0,#CLK_DIV0_OFFSET]
53. ldr r1,=APLL_VAL
54. str r1,[r0,#APLL_CON_OFFSET]
55. ldr r1,=MPLL_VAL
56. str r1,[r0,#MPLL_CON_OFFSET]
58. ldr r1,=0x80200203/* FOUT of EPLL is 96MHz */
59. str r1,[r0,#EPLL_CON0_OFFSET]
60. ldr r1,=0x0
61. str r1,[r0,#EPLL_CON1_OFFSET]
63. ldr r1,[r0,#CLK_SRC_OFFSET] /* APLL, MPLL, EPLL select to Fout */
64.  
65. ldr r2,=0x2007
66. orr r1, r1, r2
68. str r1,[r0,#CLK_SRC_OFFSET]
70. /* wait at least 200us to stablize all clock */
71. mov r1,#0x10000
72. 1: subs r1, r1,#1
73. bne 1b
74.  
75. ldr r1,[r0,#OTHERS_OFFSET]
76. orr r1, r1,#0x20
77. str r1,[r0,#OTHERS_OFFSET]
78. mov pc, lr /* 子函数执行完毕返回 */

 

执行完后顺序执行

1. /* for UART */
2. bl uart_asm_init

具体函数如下:

1. /*
2. * uart_asm_init: Initialize UART in asm mode, 115200bps fixed.
3. * void uart_asm_init(void)
4. */
5. uart_asm_init:
6. /* set GPIO to enable UART */
7. @ GPIO setting for UART
8. ldr r0,=ELFIN_GPIO_BASE
9. ldr r1,=0x220022
10. str r1,[r0,#GPACON_OFFSET]
12. ldr r1,=0x2222
13. str r1,[r0,#GPBCON_OFFSET]
15. ldr r0,=ELFIN_UART_CONSOLE_BASE @0x7F005000
16. mov r1,#0x0
17. str r1,[r0,#UFCON_OFFSET]
18. str r1,[r0,#UMCON_OFFSET]
20. mov r1,#0x3 @was 0.
21. str r1,[r0,#ULCON_OFFSET]
23. #if defined(CONFIG_CLKSRC_CLKUART)
24. ldr r1,=0xe45/* UARTCLK SRC = 11 => EXT_UCLK1*/
25. #else
26. ldr r1,=0x245/* UARTCLK SRC = x0 => PCLK */
27. #endif
29. str r1,[r0,#UCON_OFFSET]
31. #if defined(CONFIG_UART_50)
32. ldr r1,=0x1A
33. #elif defined(CONFIG_UART_66)
34. ldr r1,=0x22
35. #else
36. ldr r1,=0x1A
37. #endif
38. str r1,[r0,#UBRDIV_OFFSET]
40. #if defined(CONFIG_UART_50)
41. ldr r1,=0x3
42. #elif defined(CONFIG_UART_66)
43. ldr r1,=0x1FFF
44. #else
45. ldr r1,=0x3
46. #endif
47. str r1,[r0,#UDIVSLOT_OFFSET]
49. ldr r1,=0x4f4f4f4f
50. str r1,[r0,#UTXH_OFFSET] @'O'
52. mov pc, lr

在接着顺序执行

1. ldr r0,=ELFIN_UART_BASE
2. ldr r1,=0x4b4b4b4b
3. str r1,[r0,#UTXH_OFFSET]
6. #if defined(CONFIG_NAND)
7. /* simple init for NAND */
8. bl nand_asm_init
9. #endif
11. bl mem_ctrl_asm_init
13. #if 1
14. ldr r0,=(ELFIN_CLOCK_POWER_BASE+RST_STAT_OFFSET)
15. ldr r1,[r0]
16. bic r1, r1,#0xfffffff7
17. cmp r1,#0x8
18. beq wakeup_reset
20. #endif

初始化NAND

1. /*
2. * Nand Interface Init for SMDK6400 */
3. nand_asm_init:
4. ldr r0,=ELFIN_NAND_BASE
5. ldr r1,[r0,#NFCONF_OFFSET]
6. orr r1, r1,#0x70
7. orr r1, r1,#0x7700
8. str r1,[r0,#NFCONF_OFFSET]
10. ldr r1,[r0,#NFCONT_OFFSET]
11. orr r1, r1,#0x03
12. str r1,[r0,#NFCONT_OFFSET]
14. mov pc, lr

内存控制器初始化

cpu_init.S (cpu\s3c64xx\s3c6410)32702012/1/17

1. #include<config.h>
2. #include<s3c6410.h>
4. .globl mem_ctrl_asm_init
5. mem_ctrl_asm_init:
6. ldr r0,=ELFIN_MEM_SYS_CFG @Memory sussystem address 0x7e00f120
7. mov r1,#0xd @ Xm0CSn2 = NFCON CS0, Xm0CSn3 = NFCON CS1
8. str r1,[r0]
10. ...
12. mov pc, lr

最后执行

1. wakeup_reset:
2. /*Clear wakeup status register*/
3. ldr r0,=(ELFIN_CLOCK_POWER_BASE+WAKEUP_STAT_OFFSET)
4. ldr r1,[r0]
5. str r1,[r0]
6. /*LED test*/
7. ldr r0,=ELFIN_GPIO_BASE
8. ldr r1,=0x3000
9. str r1,[r0,#GPNDAT_OFFSET]
10. /*Load return address and jump to kernel*/
11. ldr r0,=(ELFIN_CLOCK_POWER_BASE+INF_REG0_OFFSET)
12. ldr r1,[r0]/* r1 = physical address of s3c6400_cpu_resume function*/
13. mov pc, r1 /*Jump to kernel (sleep-s3c6400.S)*/

最后回到start.S (cpu\s3c64xx)162102016/9/4

1. /* when we already run in ram, we don't need to relocate U-Boot.
2. * and actually, memory controller must be configured before U-Boot
3. * is running in ram.
4. */
6. ldr r0,=0xff000fff
8. bic r1, pc, r0 /* r0 <- current base addr of code */
9. ldr r2, _TEXT_BASE /* r1 <- original base addr in ram */
10. bic r2, r2, r0 /* r0 <- current base addr of code */
11. cmp r1, r2 /* compare r0, r1 */
12. beq after_copy /* r0 == r1 then skip flash copy */

接着执行

1. after_copy:
2. #ifdef CONFIG_ENABLE_MMU
3. enable_mmu:
4. /* enable domain access */
5. ldr r5,=0x0000ffff
6. mcr p15,0, r5, c3, c0,0@ load domain access register
8. /* Set the TTB register */
9. ldr r0,
10. ldr r1,=CFG_PHY_UBOOT_BASE
11. ldr r2,=0xfff00000
12. bic r0, r0, r2
13. orr r1, r0, r1
14. mcr p15,0, r1, c2, c0,0
16. /* Enable the MMU */
17. mmu_on:
18. mrc p15,0, r0, c1, c0,0
19. orr r0, r0,#1 /* Set CR_M to enable MMU */
20. mcr p15,0, r0, c1, c0,0
21. nop
22. nop
23. nop
24. nop
25. #endif
27. skip_hw_init:
28. /* Set up the stack */
29. stack_setup:
30. #ifdef CONFIG_MEMORY_UPPER_CODE
31. ldr sp,=(CFG_UBOOT_BASE + CFG_UBOOT_SIZE -0xc)
32. #else
33. ldr r0, _TEXT_BASE /* upper 128 KiB: relocated uboot */
34. sub r0, r0,#CFG_MALLOC_LEN /* malloc area */
35. sub r0, r0,#CFG_GBL_DATA_SIZE /* bdinfo */
36. #ifdef CONFIG_USE_IRQ
37. sub r0, r0,#(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)
38. #endif
39. sub sp, r0,#12 /* leave 3 words for abort-stack */
41. #endif
43. clear_bss:
44. ldr r0, _bss_start /* find start of bss segment */
45. ldr r1, _bss_end /* stop here */
46. mov r2,#0x00000000 /* clear */
48. clbss_l:
49. str r2,[r0]/* clear loop... */
50. add r0, r0,#4
51. cmp r0, r1
52. ble clbss_l
54. ldr pc, _start_armboot
55. _start_armboot:
56. .word start_armboot


到执行start_armboot函数这一步，就开始跳出硬件依赖了，跳转到第二阶段代码入口

Board.c (lib_arm)142052012/7/11

图 2.3 U-Boot第二阶段执行流程

 

通过bootm引导linux内核启动

使用do_bootm_linux引导kernel

 直至

 至此，Linux系统开始运行。

 

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