uboot启动过程 1

打开 u-boot.lds

OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")

OUTPUT_ARCH(arm)

ENTRY(_start)

SECTIONS

{

 . = 0x00000000;

 . = ALIGN(4);

 .text :

 {

 *(.__image_copy_start)

 *(.vectors)

 arch/arm/cpu/armv7/start.o (.text*)

 *(.text*)

 }

。。。。。。。。。

 

 

_start 在文件 arch/arm/lib/vectors.S

.globl _start

　　　 .section ".vectors", "ax"

_start:

#ifdef CONFIG_SYS_DV_NOR_BOOT_CFG
.word CONFIG_SYS_DV_NOR_BOOT_CFG
#endif

// 相对跳转和绝对跳转

// https://blog.csdn.net/u013368345/article/details/91882554

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

。。。。。

“.section ".vectors", "ax”可以得到，此代码存放在.vectors 段里面

grep -nR "__image_copy_start" u-boot.map得  0x0000000087800000, 因此.text地址为0x87800000

猜测.text地址为 连接时被 -Ttext 0x87800000改写了

 

 

reset函数在文件arch/arm/cpu/armv7/start.S

reset:　　

　　b save_boot_params

 

ENTRY(save_boot_params)　　

　　b save_boot_params_ret

 

save_boot_params_ret:　　

// 9种模式 [4:0]

// 10000 USER(user)

// 10001 FIQ(fiq)

// 10010 IRQ(irq)

// 10011 Supervisor(svc)

// 10110 Monitor(mon)

// 10111 Abort(abt)

// 11010 Hyp(hyp)

// 11011 Undefined(und)

// 11111 System(sys)

　　mrs r0, cpsr　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　// r0 = cps

　　and r1, r0, #0x1f 　　　　@ mask mode bits　　　　　 // r1 = r0&0x1F

　　teq r1, #0x1a 　　　　　　@ test for HYP mode　　     // test (r1 == 0x1A)  判断当前处理器模式是否处于 Hyp 模式

　　bicne r0, r0, #0x1f 　　　　@ clear all mode bits　　　// 如果不处于 Hyp 模式 r0 &= ~0x1F

　　orrne r0, r0, #0x13 　　　　@ set SVC mode　　　　//  如果不处于 Hyp 模式 r0 |= 0x13   设置SVC模式

　　orr r0, r0, #0xc0 　　　　@ disable FIQ and IRQ　　　// r0 |= 0xC0, 最后 r0 应该是0xD3

　　msr cpsr,r0　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　// cps = r0， 最终CPU 处于 SVC32 模式，并且关闭FIQ 和 IRQ 这两个中断

　　

 

#if !(defined(CONFIG_OMAP44XX) && defined(CONFIG_SPL_BUILD))

　　/* Set V=0 in CP15 SCTLR register - for VBAR to point to vector */

　　mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ Read CP15 SCTLR Register

　　　　// CR_V 在 arch/arm/include/asm/system.h #define CR_V (1 << 13) /* Vectors relocated to 0xffff0000 */

　　　　// 这里主要是 r0 &= ~(1<<13)，将 V 清零，目的就是为了接下来的向量表重定位

　　　　// 当V为 0 的时候向量表基地址为 0X00000000，软件可以重定位向量表。为 1 的时候向量表基地址为 0XFFFF0000，软件不能重定位向量表

　　bic r0, #CR_V @ V = 0　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ Write CP15 SCTLR Register

 

　　/* Set vector address in CP15 VBAR register */

　　ldr r0, =_start

　　mcr p15, 0, r0, c12, c0, 0 @Set VBAR　　// 将 r0 寄存器的值(向量表值)写入到 CP15 的 c12 寄存器中，也就是 VBAR 寄存器, 中断向量被重定向为_start

#endif

　　

#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT

　　bl cpu_init_cp15　　　　　　　　　　// 函数 cpu_init_cp15 用来设置 CP15 相关的内容，比如关闭 MMU 啥的

　　bl cpu_init_crit　　　　　　　　　　

 #endif

　　bl _main

 

ENTRY(cpu_init_cp15)

　　// 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

　　mcr p15, 0, r0, c7, c5, 6 @ invalidate BP array

　　mcr p15, 0, r0, c7, c10,4 @ DSB

　　mcr p15, 0, r0, c7, c5, 4 @ ISB

 

　　// 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 11 (Z---) BTB

#ifdef CONFIG_SYS_ICACHE_OFF

　　bic r0, r0, #0x00001000 @ clear bit 12 (I) I-cache

#else

　　orr r0, r0, #0x00001000 @ set bit 12 (I) I-cache

#endif

　　mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0

　　......

　　 mov pc, r5 @ back to my caller

ENDPROC(cpu_init_cp15)

 

ENTRY(cpu_init_crit)　　

　　b lowlevel_init @ go setup pll,mux,memory

ENDPROC(cpu_init_crit)

 

函数 lowlevel_init 在文件 arch/arm/cpu/armv7/lowlevel_init.S

ENTRY(lowlevel_init)

　　// Setup a temporary stack. Global data is not available yet.

　　// CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR 在 include/configs/mx6ullevk.h 文件中

　　// #define CONFIG_SYS_INIT_RAM_ADDR 　　　　IRAM_BASE_ADDR

　　// #define CONFIG_SYS_INIT_RAM_SIZE 　　　　IRAM_SIZE

　　// #define CONFIG_SYS_INIT_SP_OFFSET  　　(CONFIG_SYS_INIT_RAM_SIZE - GENERATED_GBL_DATA_SIZE)

　　// #define CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR 　　　　(CONFIG_SYS_INIT_RAM_ADDR + CONFIG_SYS_INIT_SP_OFFSET)

 

　　// IRAM_BASE_ADDR 和 IRAM_SIZE 在文件arch/arm/include/asm/arch-mx6/imx-regs.h

　　// #define IRAM_BASE_ADDR 0x00900000　　

　　// #if !(defined(CONFIG_MX6SX) || defined(CONFIG_MX6UL) ||  defined(CONFIG_MX6SLL) || defined(CONFIG_MX6SL))

　　// 　　#define IRAM_SIZE 0x00040000

　　//  #else

　　// 　　#define IRAM_SIZE 0x00020000

　　// #endif　　

　　// 最终得

　　// CONFIG_SYS_INIT_RAM_ADDR = IRAM_BASE_ADDR = 0x00900000。

　　// CONFIG_SYS_INIT_RAM_SIZE = IRAM_SIZE = 0x00020000 =128KB。

　　

　　// GENERATED_GBL_DATA_SIZE的值，在文件include/generated/generic-asm-offsets.h　　

　　// #define GENERATED_GBL_DATA_SIZE 256　　　　// GENERATED_GBL_DATA_SIZE 的含义为(sizeof(struct global_data) + 15) & ~15

　　// #define GENERATED_BD_INFO_SIZE 80

　　// #define GD_SIZE 248

　　// #define GD_BD 0

　　// #define GD_MALLOC_BASE 192

　　// #define GD_RELOCADDR 48

　　// #define GD_RELOC_OFF 68

　　// #define GD_START_ADDR_SP 64　　

　　// 最终得

　　// CONFIG_SYS_INIT_SP_OFFSET

　　// 　　= (CONFIG_SYS_INIT_RAM_SIZE - GENERATED_GBL_DATA_SIZE)

　　//　　 = 0x00020000 – 256 = 0x1FF00。

　　// CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR

　　//　　 = (CONFIG_SYS_INIT_RAM_ADDR + CONFIG_SYS_INIT_SP_OFFSET)

　　//　　 = 0x00900000 + 0X1FF00 = 0X0091FF00

 

　　// 此时 sp 指向 0X91FF00，这属于 IMX6UL/IMX6ULL 的内部 ram

　　ldr sp, =CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR　//  0X0091FF00, 因为内部RAM为[0x00900000~0x00920000),  然后末端需要预留一个GD的空间

　　bic sp, sp, #7　　　　　　/* 8-byte alignment for ABI compliance */  // 已经8字节对齐了，这里sp没变化

#ifdef CONFIG_SPL_DM

　　mov r9, #0

#else

 

/* Set up global data for boards that still need it. This will be removed soon. */

#ifdef CONFIG_SPL_BUILD

　　ldr r9, =gdata

#else 

　　#ifdef CONFIG_SPL_BUILD　　　　

　　　　// GD_SIZE 同样在 generic-asm-offsets.h, 大小为248,  0X0091FF00-248=0X0091FE08

　　　　sub sp, sp, #GD_SIZE　　　　

　　　　bic sp, sp, #7　　　　

　　　　mov r9, sp　　　　// 这里r9作为global_data_t结构体指针

　　#endif

#endif

　　

　　push {ip, lr}　　

　　bl s_init　　

　　pop {ip, pc}

 

ENDPROC(lowlevel_init)

s_init 函数定义在文件arch/arm/cpu/armv7/mx6/soc.c

void s_init(void)
{
　　struct anatop_regs *anatop = (struct anatop_regs *)ANATOP_BASE_ADDR;
　　struct mxc_ccm_reg *ccm = (struct mxc_ccm_reg *)CCM_BASE_ADDR;
　　u32 mask480;
　　u32 mask528;
　　u32 reg, periph1, periph2;

　　if (is_cpu_type(MXC_CPU_MX6SX) || is_cpu_type(MXC_CPU_MX6UL) ||
　　　　is_cpu_type(MXC_CPU_MX6ULL) || is_cpu_type(MXC_CPU_MX6SLL))
　　　　return;　　　　// 对于MXC_CPU_MX6ULL, 这里什么都没做

　　/* Due to hardware limitation, on MX6Q we need to gate/ungate all PFDs
　　* to make sure PFD is working right, otherwise, PFDs may
　　* not output clock after reset, MX6DL and MX6SL have added 396M pfd
　　* workaround in ROM code, as bus clock need it
　　*/

　　mask480 = ANATOP_PFD_CLKGATE_MASK(0) |
　　　　ANATOP_PFD_CLKGATE_MASK(1) |
　　　　ANATOP_PFD_CLKGATE_MASK(2) |
　　　　ANATOP_PFD_CLKGATE_MASK(3);
　　mask528 = ANATOP_PFD_CLKGATE_MASK(1) |
　　ANATOP_PFD_CLKGATE_MASK(3);

　　reg = readl(&ccm->cbcmr);
　　periph2 = ((reg & MXC_CCM_CBCMR_PRE_PERIPH2_CLK_SEL_MASK)
　　　　>> MXC_CCM_CBCMR_PRE_PERIPH2_CLK_SEL_OFFSET);
　　periph1 = ((reg & MXC_CCM_CBCMR_PRE_PERIPH_CLK_SEL_MASK)
　　　　>> MXC_CCM_CBCMR_PRE_PERIPH_CLK_SEL_OFFSET);

　　/* Checking if PLL2 PFD0 or PLL2 PFD2 is using for periph clock */
　　if ((periph2 != 0x2) && (periph1 != 0x2))
　　　　mask528 |= ANATOP_PFD_CLKGATE_MASK(0);

　　if ((periph2 != 0x1) && (periph1 != 0x1) &&
　　　　(periph2 != 0x3) && (periph1 != 0x3))
　　　　mask528 |= ANATOP_PFD_CLKGATE_MASK(2);

　　writel(mask480, &anatop->pfd_480_set);
　　writel(mask528, &anatop->pfd_528_set);
　　writel(mask480, &anatop->pfd_480_clr);
　　writel(mask528, &anatop->pfd_528_clr);
}

 

save_boot_params_ret

　　 ->  cpu_init_crit -> lowlevel_init -> s_init 

　　-> _main

 

_main 函数定义在文件 arch/arm/lib/crt0.S

ENTRY(_main)

　　// Set up initial C runtime environment and call board_init_f(0).

#if defined(CONFIG_SPL_BUILD) && defined(CONFIG_SPL_STACK)
　　ldr sp, =(CONFIG_SPL_STACK)
#else
　　ldr sp, =(CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR) 　　// 设置 sp 指针为 CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR，也就是 sp 指向 0X0091FF00

#endif
#if defined(CONFIG_CPU_V7M) /* v7M forbids using SP as BIC destination */
　　mov r3, sp
　　bic r3, r3, #7
　　mov sp, r3
#else
　　bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */　　// sp 做 8 字节对齐

#endif
　　mov r0, sp　　　　　　// r0=0X0091FF00

　　bl board_init_f_alloc_reserve　　// board_init.c中， 参数为r0的值

　　mov sp, r0　　　　　　//  top=0X0091FA00,   内存布局为gd_t: [0X0091FA00, 0X0091FB00-8)  alloc:[0X0091FB00, 0X0091FF00)

　　/* set up gd here, outside any C code */　　

　　// include/asm-generic/global_data.h中定义了 typedef struct global_data {...} gd_t;

　　// arch/arm/include/asm/global_data.h中有#define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR register volatile gd_t *gd asm ("r9"), 地址0X0091FA00

　　mov r9, r0　　　　　　

　　bl board_init_f_init_reserve　　// board_init.c中， 参数为r0的值, 最终gd->malloc_base=0X0091FB00这个也就是 early malloc 的起始地址

　　mov r0, #0
　　bl board_init_f　　　　　// 函数定义在文件 common/board_f.c 中！主要用来初始化 DDR，定时器，完成代码拷贝

#if ! defined(CONFIG_SPL_BUILD)　　

　　// 重新设置环境(sp 和 gd)、获取 gd->start_addr_sp 的值赋给 sp，在函数 board_init_f

　　// 中会初始化 gd 的所有成员变量，其中 gd->start_addr_sp=0X9EF44E90， 所以这里相当于设置

　　// sp=gd->start_addr_sp=0X9EF44E90。0X9EF44E90 是 DDR 中的地址，说明新的 sp 和 gd 将会存

　　// 放到 DDR 中，而不是内部的 RAM 了。GD_START_ADDR_SP=64

　　ldr sp, [r9, #GD_START_ADDR_SP] /* sp = gd->start_addr_sp */
#if defined(CONFIG_CPU_V7M) /* v7M forbids using SP as BIC destination */
　　mov r3, sp
　　bic r3, r3, #7
　　mov sp, r3
#else
　　bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */
#endif

　　// 获取 gd->bd 的地址赋给 r9，此时 r9 存放的是老的 gd，这里通过获取 gd->bd 的地址来计算出新的 gd 的位置。GD_BD=0

　　ldr r9, [r9, #GD_BD] /* r9 = gd->bd */　　　　

　　// 新的 gd 在 bd 下面，所以 r9 减去 gd 的大小就是新的 gd 的位置，获取到新的 gd的位置以后赋值给 r9。

　　sub r9, r9, #GD_SIZE /* new GD is below bd */

　　adr lr, here　　// 后面执行其他函数返回here

　　ldr r0, [r9, #GD_RELOC_OFF] /* r0 = gd->reloc_off */

　　// lr 中的 here 要使用重定位后的位置

　　add lr, lr, r0
#if defined(CONFIG_CPU_V7M)
　　orr lr, #1 /* As required by Thumb-only */
#endif
　　ldr r0, [r9, #GD_RELOCADDR] /* r0 = gd->relocaddr */　// uboot要从0x87800000复制到0X9FF47000

　　b relocate_code　　//  arch/arm/lib/relocate.S

here:
　　/*
　　* now relocate vectors
　　*/

　　bl relocate_vectors // arch/arm/lib/relocate.S

　　/* Set up final (full) environment */

　　bl c_runtime_cpu_setup /* we still call old routine here */　　// arch/arm/cpu/armv7/start.S

#endif
#if !defined(CONFIG_SPL_BUILD) || defined(CONFIG_SPL_FRAMEWORK)
# ifdef CONFIG_SPL_BUILD
　　/* Use a DRAM stack for the rest of SPL, if requested */
　　bl spl_relocate_stack_gd
　　cmp r0, #0
　　movne sp, r0
　　movne r9, r0
# endif

　　// 清除bss开始
　　ldr r0, =__bss_start /* this is auto-relocated! */

#ifdef CONFIG_USE_ARCH_MEMSET
　　ldr r3, =__bss_end /* this is auto-relocated! */
　　mov r1, #0x00000000 /* prepare zero to clear BSS */

　　subs r2, r3, r0 /* r2 = memset len */
　　bl memset
#else
　　ldr r1, =__bss_end /* this is auto-relocated! */
　　mov r2, #0x00000000 /* prepare zero to clear BSS */

　　clbss_l:cmp r0, r1 /* while not at end of BSS */
#if defined(CONFIG_CPU_V7M)
　　itt lo
#endif
　　strlo r2, [r0] /* clear 32-bit BSS word */
　　addlo r0, r0, #4 /* move to next */
　　blo clbss_l

// 清除bss完成
#endif

#if ! defined(CONFIG_SPL_BUILD)
　　bl coloured_LED_init
　　bl red_led_on
#endif

　　// 第一个参数是 gd，因此读取 r9 保存到 r0 里面

　　// 设置函数 board_init_r 的第二个参数是目的地址，因此 r1= gd->relocaddr

　　/* call board_init_r(gd_t *id, ulong dest_addr) */
　　mov r0, r9 /* gd_t */
　　ldr r1, [r9, #GD_RELOCADDR] /* dest_addr */
　　/* call board_init_r */
#if defined(CONFIG_SYS_THUMB_BUILD)
　　ldr lr, =board_init_r /* this is auto-relocated! */
　　bx lr
#else
　　ldr pc, =board_init_r /* this is auto-relocated! */
#endif
　　/* we should not return here. */
#endif

ENDPROC(_main)

 可见_main主要是 调用了board_init_f、relocate_code、relocate_vectors 和 board_init_r 这 4 个函数

board_init.c中的board_init_f_alloc_reserve

ulong board_init_f_alloc_reserve(ulong top)
{
　　/* Reserve early malloc arena */
#if defined(CONFIG_SYS_MALLOC_F)　　

　　// CONFIG_SYS_MALLOC_F_LEN=0X400( 在文件 include/generated/autoconf.h

　　top -= CONFIG_SYS_MALLOC_F_LEN;
#endif
　　/* LAST : reserve GD (rounded up to a multiple of 16 bytes) */

　　//  sizeof(struct global_data)=248(GD_SIZE 值),   最终top = 0X0091FF00 -> top=0X0091FA00

　　top = rounddown(top-sizeof(struct global_data), 16);

　　return top;
}

board_init.c中的board_init_f_init_reserve

void board_init_f_init_reserve(ulong base)
{
　　struct global_data *gd_ptr;
#ifndef _USE_MEMCPY
　　int *ptr;
#endif

　　/*
　　* 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 */
#ifdef _USE_MEMCPY
　　memset(gd_ptr, '\0', sizeof(*gd));
#else
　　for (ptr = (int *)gd_ptr; ptr < (int *)(gd_ptr + 1); )
　　　　*ptr++ = 0;
#endif
　　/* 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 */
　　base += roundup(sizeof(struct global_data), 16);

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

#if defined(CONFIG_SYS_MALLOC_F)
　　/* go down one 'early malloc arena' */

// arch/arm/include/asm/global_data.h中有

//  #define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR register volatile gd_t *gd asm ("r9")

// 所以gd的指针来自这里

　　gd->malloc_base = base;　　　　// 16字节对齐后 gd->malloc_base=0X0091FB00这个也就是 early malloc 的起始地址

　　/* next alloc will be higher by one 'early malloc arena' size */
　　base += CONFIG_SYS_MALLOC_F_LEN;
#endif
}

arch/arm/cpu/armv7/start.S中的c_runtime_cpu_setup

ENTRY(c_runtime_cpu_setup)
/*
* If I-cache is enabled invalidate it
*/
#ifndef CONFIG_SYS_ICACHE_OFF
　　mcr p15, 0, r0, c7, c5, 0 @ invalidate icache
　　mcr p15, 0, r0, c7, c10, 4 @ DSB
　　mcr p15, 0, r0, c7, c5, 4 @ ISB
#endif

　　bx lr

ENDPROC(c_runtime_cpu_setup)