uboot-2012.04.01移植到mini2440（一）启动流程、内存分布及重定位初步分析

编译环境：ubuntu9.10uboot版本：u-boot-2012.04.01开发平台：mini2440
u-boot-2012.04.01启动流程：

1. 设置为管理模式

2. 关闭看门狗

3. 关中断

4. 设置时钟分频比

5. 跳转到cpu_init_crit执行

a. 禁止MMU、关闭caches

b. 跳入到lowlevel_init执行

*. 初始化内存控制器

6. 设置堆栈，为跳入board_init_f做准备

a. 跳入board_init_f执行

*. board_init_f函数中进行了各种初始化，并重新设置了堆栈，为重定位代码做准备

*. 调用relocate_code(addr_sp, id, addr)进行代码重定位

7. 清bss段

8. 跳转到第二阶段board_init_r执行

自此，Uboot第一阶段执行完毕。我们知道重定位代码是在board_init_f函数中调用relocate_code(addr_sp, id, addr)函数完成的。relocate_code是用汇编实现的，根据ATPCS约定addr_sp、id、addr分别存放在r0，r1，r2寄存器中。那么这个三个参数的值是多少呢？这需要分析在relocate_code之前的代码。board_init_f是用C语言编写的，从汇编中调用C函数，必须首先设置好堆栈。

/* Set stackpointer in internal RAM tocall board_init_f */

call_board_init_f:

ldr	sp, =(CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR)//sp =CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR

bic	sp, sp, #7//清除sp低3位，也就是8字节对齐

ldr     r0, 0x00000000//r0 = 0

bl	board_init_f

其中宏定义CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR于文件include/configs/smdk2410.h中定义，原型为：

#define CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR	(CONFIG_SYS_SDRAM_BASE+ 0x1000 - \

GENERATED_GBL_DATA_SIZE)

#define CONFIG_SYS_SDRAM_BASE	PHYS_SDRAM_1

#define PHYS_SDRAM_1			0x30000000

GENERATED_GBL_DATA_SIZE暂时未找到定义处，但它是全局数据gd_t结构体的大小。跳入board_init_f之前内存分布如下：

接下来需要找出addr和addr_sp的值是什么，代码摘抄如下：

addr =CONFIG_SYS_SDRAM_BASE + gd->ram_size;	// 1.  addr = 0x3400,0000
addr -= (4096 * 4); 				// 2.  16k保留给TLB, addr = 0x33ff,c000
addr &= ~(0x10000 - 1); 			// 3.  低16位清零，64k对齐，addr = 0x33ff,0000
addr &= ~(4096 - 1);				// 4.  4k对齐，addr = 0x33ff,0000
addr -= gd->mon_len;				// 5.  gd->mon_len = _bss_end_ofs, bss_end_ofs定义为__bss_end__ -_start，表示整						       个Uboot代码大小
addr &= ~(4096 - 1);				// 6.  4k对齐

addr_sp =addr - TOTAL_MALLOC_LEN;		// 7.  留出大小为TOTAL_MALLOC_LEN内存，分配给堆
addr_sp -= sizeof (bd_t);			// 8.  留出bd_t大小的内存
bd = (bd_t *) addr_sp;				// 9.  bd指向此时add_sp
addr_sp -= sizeof (gd_t);			// 10. 留出gd_t大小的内存
id = (gd_t *) addr_sp;				// 11. gd指向此时add_sp
addr_sp -= 12;					// 12. 留出12Bytes空间
addr_sp &= ~0x07;				// 13. addr_sp 8字节对齐

另外board_init_f代码后面有memcpy(id, (void *)gd, sizeof(gd_t))，该代码会把之前设置过的gd全局变量（保存在调用board_init_f之前设置的栈中，也就是上图所示红色SP所指位置）原原本本拷贝到id所指向的内存中。此外，gd全局变量还包含有指向bd变量的指针，代码为gd->bd = bd。知道addr_sp、id、addr三个参数的含义后，接下来分析relocate_code函数的具体过程。relocate_code:
mov  r4, r0		/* 保存addr_sp到r4 */
mov  r5, r1		/* 保存gd地址到r5，addr指向uboot在内存中的存放地址 */
mov  r6, r2		/* 保存addr地址到r6，即需要拷贝到的位置 */

/* Set up the stack */
stack_setup:
mov  sp, r4  /* sp = addr_sp, 即栈指针 */

adr  r0, _start 	/* r0 = 0x0000,0000,即r0指向代码段起始地址 */
cmp  r0, r6		/* 判断代码是否需要拷贝 */
beq  clear_bss		/* 不需要拷贝，则跳转到clear_bss */
mov  r1, r6		/* r1为uboot需要拷贝到的位置，即addr */
ldr  r3, _bss_start_ofs // r3为除bss段外的代码大小，或者称为偏移量，定义为__bss_start - _start
add  r2, r0, r3		/* r2等于拷贝前代码的结束地址 */

copy_loop:
ldmia  r0!, {r9-r10}	/* copy from source address [r0]    */
stmia  r1!, {r9-r10}	/* copy to   target address [r1]    */
cmp    r0, r2		/* until source end address [r2]    */
blo    copy_loop  	/* BLO指令：小于（无符号数） */

上面的汇编实现了把代码从nor flash(不支持nand flash，因为nand flash不能像内存一样读)中。该版本的uboot重定位和之前版本的重定位的区别是，该uboot的链接地址不是通过_TEXT_BASE指定的，而是根据编译后uboot文件大小来确定的。所以，在上面代码执行完毕后，实际重定位的工作并未全部完成，还需要重定位诸如.rel.dyn、.dynsym等各种段，这部分留待下次分析。