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AM335x uboot spl分析

芯片到uboot启动流程

    ROM → SPL→ uboot.img

简介

    在335x 中ROM code是第一级的bootlader。mpu上电后将会自动执行这里的代码，完成部分初始化和引导第二级的bootlader，第二级的bootlader引导第三级bootader，在ti官方上对于第二级和第三级的bootlader由uboot提供。

SPL

    To unify all existing implementations for a secondary program loader (SPL) and to allow simply adding of new implementations this generic SPL framework has been created. With this framework almost all source files for a board can be reused. No code duplication or symlinking is necessary anymore.

    1> Basic ARM initialization

    2> UART console initialization

    3> Clocks and DPLL locking (minimal)

    4> SDRAM initialization

    5> Mux (minimal)

    6> BootDevice initialization(based on where we are booting from.MMC1/MMC2/Nand/Onenand)

    7> Bootloading real u-boot from the BootDevice and passing control to it.

uboot spl源代码分析

一、makefile分析

    打开spl文件夹只有一个makefile 可见spl都是复用uboot原先的代码。

    主要涉及的代码文件为u-boot-2011.09-psp04.06.00.03/arch/arm/cpu/armv7

                     u-boot-2011.09-psp04.06.00.03/arch/arm/lib

                     u-boot-2011.09-psp04.06.00.03/drivers

    LDSCRIPT := $(TOPDIR)/board/$(BOARDDIR)/u-boot-spl.lds

    这个为链接脚本

二、u-boot-spl.lds

__start 为程序开始

__image_copy_end

_end

三、代码解析

    __start 为程序开始 （arch/arm/cpu/armv7/start.S）

    .globl _start  这是在定义u-boot的启动定义入口点，汇编程序的缺省入口是 start标号，用户也可以在连接脚本文件中用ENTRY标志指明其它入口点。

.global是GNU ARM汇编的一个伪操作，声明一个符号可被其他文档引用，相当于声明了一个全局变量，.globl和.global相同。该部分为处理器的异常处理向量表。地址范围为0x0000 0000 ~ 0x0000 0020,刚好8条指令。

为什么是8条指令呢？这里来算一算。首先，一条arm指令为32bit（位），0x0000 0020换算成十进制为2^5=32B（字节），而32（B） = 4 * 8（B） = 4 * 8 * 8（ bit），所以刚好8条指令（一个字节Byte包含8个位bit）。

    下面是在汇编程序种经常会遇到的异常向量表。Arm处理器一般包括复位、未定义指令、SWI、预取终止、数据终止、IRQ、FIQ等异常，其中U-Boot中关于异常向量的定义如下：

_start:   b       reset   

_start 标号表明 oot程序从这里开始执行。

b是不带返回的跳转（bl是带返回的跳转），意思是无条件直接跳转到reset标号出执行程序。b是最简单的分支，一旦遇到一个 b 指令，ARM 处理器将立即跳转到给定的地址，从那里继续执行。注意存储在分支指令中的实际的值是相对当前的 R15 的值的一个偏移量；而不是一个绝对地址。它的值由汇编器来计算，它是 24 位有符号数，左移两位后有符号扩展为 32 位，表示的有效偏移为 26 位。

       ldr  pc, _undefined_instr tion   //未定义指令

       ldr  pc, _software_interrupt   //软中断SWI

       ldr  pc, _prefetch_abort   //预取终止

       ldr  pc, _data_abort  //数访问终止

       ldr  pc, _not_used

       ldr  pc, _irq    //中断请求IRQ

       ldr  pc, _fiq    //快速中断FIQ

#ifdef CONFIG_SPL_BUILD  //该阶段为spl执行下面代码

_undefined_instruction: .word _undefined_instruction

_software_interrupt: .word _software_interrupt

_prefetch_abort:  .word _prefetch_abort

_data_abort:      .word _data_abort

_not_used:    .word _not_used

_irq:         .word _irq

_fiq:         .word _fiq

_pad:         .word 0x12345678 /* now 16*4=64 */

#else

_undefined_instruction: .word undefined_instruction

_software_interrupt: .word software_interrupt

_prefetch_abort:  .word prefetch_abort

_data_abort:      .word data_abort

_not_used:    .word not_used

_irq:         .word irq

_fiq:         .word fiq

_pad:         .word 0x12345678 /* now 16*4=64 */

#endif /* CONFIG_SPL_BUILD */

.word为ARM汇编特有的伪操作符，语法如下：

.word <word1> {,<word2>} …

作用：插入一个32-bit的数据队列。（与armasm中的DCD功能相同）

.balignl 16,0xdeadbeef

.align伪操作用于表示对齐方式：通过添加填充字节使当前位置满足一定的对齐方式。

接下来是对各个段代码的定义

略

Rest： (arch/arm/cpu/armv7/start.S)

    bl  save_boot_params

save_boot_params: （arch/arm/cpu/armv7/ti81xx/lowlevel_init.S）

#ifdef CONFIG_SPL_BUILD

    ldr r4, =ti81xx_boot_device           

       //ti81xx_boot_device = BOOT_DEVICE_NAND

       //启动方式

    ldr r5, [r0, #BOOT_DEVICE_OFFSET]

    and r5, r5, #BOOT_DEVICE_MASK

    str r5, [r4]

#endif

    bx  lr

回到reset：(arch/arm/cpu/armv7/start.S)  

    //设置cpu的工作模式 设置CPU的状态类型为SVC特权模式

    mrs r0, cpsr

    bic r0, r0, #0x1f

    orr r0, r0, #0xd3

    msr cpsr,r0

cpu_init_crit: (arch/arm/cpu/armv7/start.S)

    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

//关闭mmu 缓存

    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

//调用初始化 函数

    mov ip, lr        @ persevere link reg across call

    bl  lowlevel_init     @ go setup pll,mux,memory

lowlevel_init：（arch/arm/cpu/armv7/ti81xx/lowlevel.S）

    /* The link register is saved in ip by start.S */

    mov r6, ip

    /* check if we are already running from RAM */

    ldr r2, _lowlevel_init

       _TEXT_BASE:

         .word CONFIG_SYS_TEXT_BASE  /* Load address (RAM) */

            #define CONFIG_SYS_TEXT_BASE      0x80800000

            SDRAM的前8MB作为spl的bss段然后前64bytes做为u-boot.img的头

    ldr r3, _TEXT_BASE

    sub r4, r2, r3

    sub r0, pc, r4

    //设置堆栈指针

    /* require dummy instr or subtract pc by 4 instead i'm doing stack init */

    ldr sp, SRAM_STACK

mark1:

    ldr r5, _mark1

    sub r5, r5, r2 /* bytes between mark1 and lowlevel_init */

    sub r0, r0, r5 /* r0 <- _start w.r.t current place of execution */

    mov r10, #0x0 /* r10 has in_ddr used by s_init() */

    ands r0, r0, #0xC0000000 /* MSB 2 bits <> 0 then we are in ocmc or DDR */

    cmp r0, #0x80000000

    bne s_init_start

    mov r10, #0x01

    b s_init_start

s_init_start:（arch/arm/cpu/armv7/ti81xx/lowlevel.S）

    mov r0, r10 /* passing in_ddr in r0 */

    bl s_init

       初始化pll  mux memery

    /* back to arch calling code */

    mov pc, r6

call_board_init_f:（arch/arm/cpu/armv7/start.s)

    //设置堆栈指针，并调用board_init_f

    ldr sp, =(CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR)

    bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */

    ldr r0,=0x00000000

    bl  board_init_f

void board_init_f(ulong dummy)

    『u-boot-2011.09-psp04.06.00.03/arch/arm/cpu/armv7/omap-common/spl.c』

    调用relocate_code(CONFIG_SPL_STACK, &gdata, CONFIG_SPL_TEXT_BASE);

    这里使用了 CONFIG_SPL_STACK

       #define CONFIG_SPL_STACK    LOW_LEVEL_SRAM_STACK

           #define LOW_LEVEL_SRAM_STACK    (SRAM0_START + SRAM0_SIZE – 4)

        gdata 为.bss 前一段的空间 描述镜像头

       #define CONFIG_SPL_TEXT_BASE       0x402F0400

relocate_code: （arch/arm/cpu/armv7/start.s)

   重载定位代码

jump_2_ram: （arch/arm/cpu/armv7/start.s)

    跳转到spl的第二阶段

board_init_r:(u-boot-2011.09-psp04.06.00.03/arch/arm/cpu/armv7/omap-common/spl.c)

    初始化时钟： timer_init（）

    i2c 初始化： i2c_init（）；

    获取启动方式  omap_boot_device();

    判断启动方式从不同的地方装载镜像

       从mmc 中装载镜像 spl_mmc_load_image()；

       从nand 中装载镜像   spl_nand_load_image()；

       从 uart  中装载镜像   spl_ymodem_load_image()；

    判断镜像类型

       跳转到镜像中执行镜像 jump_to_image_no_args();

    装载镜像 将会从配置的存储介质中读取数据 及uboot镜像

    然后跳转到uboot中执行uboot

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