[项目进行中]

uboot分析之第一阶段源码

周克礼

2014-5-3 00:22:25 4717

这两天在分析uboot，昨天分析完了makefile之后，今天分析了第一阶段的源码，故而分享之。新手望各位指教

开始先插一下，uboot移植的思路：

1首先来确定UBOOT的每一步动作，以及这个动作所使用的文件，函数等等

2再来确定哪一个动作需要修改的

3一般CPU都是ARM920T所以主要修改的是板级函数，在board文件夹下

下来进行分析：分析的前提是假设所有的配置都是打开的。

首先，看start.S

.globl_start

_start: 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

知道上电后执行的是 b reset

找到rest如下：

reset:

*set the cpu to SVC32 mode

mrs r0,cpsr

bic r0,r0,#0x1f

orr r0,r0,#0xd3

msr cpsr,r0

/*turn off the watchdog */

#if defined(CONFIG_S3C2400)

#define pWTCON 0x15300000

#define INTMSK 0x14400008 /* Interupt-Controller base addresses */

#define CLKDIVN 0x14800014 /* clock divisor register */

#elifdefined(CONFIG_S3C2410)

#define pWTCON 0x53000000

#define INTMSK 0x4A000008 /* Interupt-Controller base addresses */

#define INTSUBMSK 0x4A00001C

#define CLKDIVN 0x4C000014 /* clock divisor register */

#endif

#ifdefined(CONFIG_S3C2400) || defined(CONFIG_S3C2410)

ldr r0, =pWTCON

mov r1, #0x0

str r1, [r0]

*mask all IRQs by setting all bits in the INTMR - default

mov r1,#0xffffffff

ldr r0,=INTMSK

str r1,[r0]

# ifdefined(CONFIG_S3C2410)

ldr r1,=0x3ff

ldr r0,=INTSUBMSK

str r1,[r0]

#endif

/* FCLK:HCLK:PCLK = 1:2:4 */

/* default FCLK is 120 MHz ! */

ldr r0,=CLKDIVN

mov r1,#3

str r1,[r0]

#endif /* CONFIG_S3C2400 || CONFIG_S3C2410 */

*we do sys-critical inits only at reboot,

*not when booting from ram!

#ifndefCONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT

bl cpu_init_crit

#endif

很清楚地看到，首先上电后执行的是：

1. 设为SVC MODE

2. 关闭watchdog

3. 屏蔽IRQ中断

4. 设置时钟

5. 跳转到cpu_init_crit

好了，我们来找到cpu_init_crit在cpu/arm920t/start.S中。

看一看代码如下：

#ifndefCONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT

cpu_init_crit:

*flush v4 I/D caches

mov r0,#0

mcr p15,0, r0, c7, c7, 0 /* flush v3/v4 cache */

mcr p15,0, r0, c8, c7, 0 /* flush v4 TLB */

*disable MMU stuff and caches

mrc p15,0, r0, c1, c0, 0

bic r0,r0, #0x00002300 @ clear bits 13, 9:8(--V- --RS)

bic r0,r0, #0x00000087 @ clear bits 7, 2:0(B--- -CAM)

orr r0,r0, #0x00000002 @ set bit 2 (A)Align

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

mcr p15,0, r0, c1, c0, 0

* before relocating, we have to setup RAM timing

* because memory timing is board-dependend,you will

* find a lowlevel_init.S in your boarddirectory.

mov ip,lr

bl lowlevel_init

mov lr,ip

mov pc,lr

#endif /*CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT */

代码的注释十分详细，不用看代码都可以知道，这个函数主要做的事情有

：

1 flush v4 I/D caches

2 disable MMU stuff and caches

3这句话很重要：

*before relocating, we have to setup RAM timing

*because memory timing is board-dependend, you will

*find a lowlevel_init.S in your board directory.

我们可以知道，接下来他要做的事情是初始化RAM，原因是because memory timing i***oard-dependend,，所以我们要根据自己的板子来设置好RAM，以进行代码的重定位。

bl lowlevel_init

跳转到lowlevel_init,根据这句you will find alowlevel_init.S in your board directory.，我们就到/board去找找看。

果然找到了

代码有点长，所以节选来看。

#include

首先它包含了两个头文件，第一个是我们的配置文件主要是选择打开的配置，是我们手动创建生成的。

第二个是版本信息。没什么值得分析的

接下来定义了一个

_TEXT_BASE:

.word TEXT_BASE

这个TEXT_BASE其实才是镜像文件的真正其实地址。我们来看，连接器脚本，look一下，

SECTIONS

{

. = 0x00000000;

. = ALIGN(4);

.text :

{

cpu/arm920t/start.o (.text)

*(.text)

}

. = ALIGN(4);

.rodata : { *(.rodata) }

. = ALIGN(4);

.data : { *(.data) }

. = ALIGN(4);

.got : { *(.got) }

. = .;

__u_boot_cmd_start = .;

.u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) }

__u_boot_cmd_end = .;

. = ALIGN(4);

__bss_start = .;

.bss : { *(.bss) }

_end = .;

}

看起来好像是0地址开始的，可是......我们来看看map文件吧,look一下

Linker script andmemory map

0x00000000 . = 0x0

0x00000000 . = ALIGN (0x4)

.text 0x33f80000 0x12844

cpu/arm920t/start.o(.text)

.text 0x33f80000 0x400cpu/arm920t/start.o

0x33f80048 _bss_start

0x33f8004c _bss_end

0x33f80044 _armboot_start

0x33f80000 _start

看吧，地址是从0x33f80000开始的，为什么会这样呢？

其实奥妙就在makefile 当中.

我们看看实际上makefile 是怎么链接的

这一句cd $(LNDIR) &&$(LD) $(LDFLAGS) $$UNDEF_SYM $(__OBJS)

而在mkconfig脚本生成的config.mk文件中可以看到：

LDFLAGS += -Bstatic-T $(LDSCRIPT) -Ttext $(TEXT_BASE) $(PLATFORM_LDFLAGS)

吓尿了有木有！事实上连接起始地址是TEXT_BASE这个变量在board/smdk2410中定义是：

TEXT_BASE =0x33F80000

为什么要这么做？因为我们的代码最终要拷贝到RAM 内以提高速度，而SMDK2410这块板子的RAM起始地址是0x30000000,所以0x3ff80000是RAM的地址代码就被链接到了RAM里面啦。

路人甲发问：为毛不是从0x30000000开始？

我：……不要在意这些细节…….

如果非要弄明白这个问题，那就请看start.S的代码：

stack_setup:

ldr r0,_TEXT_BASE /* upper 128 KiB:relocated uboot */

sub r0,r0, #CFG_MALLOC_LEN /* mallocarea */

sub r0,r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* bdinfo */

#ifdefCONFIG_USE_IRQ

sub r0,r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)

#endif

sub sp,r0, #12 /* leave 3 words forabort-stack */

很明白了，RAM起始部分的地址是留给栈和MALLOC,全局参数，以及ABORT异常的。

路人乙：那为毛链接到RAM里面的代码在NOR上跑起来了

我：卧槽！你有种就再说一遍！

咳咳咳，咱们不能再开叉了，不然就跑题了，如果想要明白这个问题的，请谷歌“位置无关码”“GUN程序加载数据方式”

好了花了那么多口舌去讲一个TEXT_BASE可见其很重要，为毛重要，是因为移植的时候我们必须要注意到这一点，不然写程序的时候没有意识到链接地址是TEXT_BASE开始的，那么我们自己添加的代码就会作废了。

继续分析

Lowlevel，刚刚分析到第四步，现在是第五步啦

5第五步就是初始化RAM啦

lowlevel_init:

/* memory control configuration */

/* make r0 relative the current locationso that it */

/* reads SMRDATA out of FLASH rather thanmemory ! */

ldr r0, =SMRDATA

ldr r1,_TEXT_BASE

sub r0,r0, r1

ldr r1,=BWSCON /* Bus Width Status Controller */

add r2, r0, #13*4

ldr r3, [r0], #4

str r3, [r1], #4

cmp r2, r0

bne 0b

其中SMRDATA是RAM相关寄存器设置值的存放起始地址，一共十三个。因为这时候代码所在的位置是0起始的，而实际上连接的地址是0x33f80000，所以直接去访问数据肯定是错误的，为什么？因为程序在连接的时候已经确定了所有的符号地址，比如说你去访问SMRDATA这个数组,因为连接时地址已经确定，所以访问的地址应该是RAM中的地址，但是现在我们的镜像是在NOR里的，访问自然理所当然会出错。故而我们应该找到SMRDATA这个数组在NOR的位置，于是：sub r0,r0,r1.。然后做基址寻址，ok!大功告成。

6最后一步，事情都完成了，要返回咯

/* everything is fine now */

mov pc,lr

嗯？这个代码注释挺有喜感的，德国人都这么幽默吗？

返回哪里？我的天，当然是哪里调用的lowlevel_init就返回哪里呀。返回cpu_init_crit。

返回后我们看到这么一段代码

mov ip, lr

bl lowlevel_init

mov lr,ip

mov pc,lr

嗯，从cpu_init_crit返回。返回到rest中。

看看接下来会发生什么吧。