S3c2440 Uboot移植-BootLoader-Stage0代码分析

很多人会不理解Bootloader是什么？在Linux系统中作用是什么？如果大家之前研究过PC架构的话，会从PC的架构上获得一些启发。在我们给windows 装机过程中，不同的PC生产厂商会有不同的方式激活BIOS系统，比如F2或者F12，进入BIOS系统后，会要求你设置windows内核启动路径，以及一些硬件设备配置等，典型的界面可以如下：


    对于Linux来说，Bootlaoder的功能就类似于我们熟悉的BIOS系统，他的主要作用就是初始化Board硬件：DDR、时钟、关闭看门狗、关闭中断、初始化SP寄存器，从而使软硬件环境处于一个合适的状态，然后Load uImage 和Rootfs，引导kernel启动。简而言之，Bootloader
就是系统启动之前运行的一段裸机。

                                       


    对于S3C2440 ARM920t core的控制器，我们在开发Bootloader 之前需要了解启动方式。s3c2440支持两种启动模式：NAND和非NAND。具体采用的方式取决于OM0、OM1两个引脚OM[1:0所决定的启动方式，这个在我们规划好原理图以后，我们的系统支持的方式就基本确定了。

OM[1：0]=00时，处理器从NAND Flash启动

OM[1：0]=01时，处理器从16位宽度的ROM启动

OM[1：0]=10时，处理器从32位宽度的ROM启动。

OM[1：0]=11时，处理器从Test Mode启动。

    这里我们set OM0 &OM1都为低电平，选择Nandfalsh启动模式，0地址内部bootbuf（一段4k的SRAM）开始。系统上电，arm会自动把NANDflash中的前4K内容copy 到bootbuf（也就是0地址），然后从0地址运行。

    下面将按照步骤，一步步分析Bootloader实现过程。对于Linux boot的来说，刚开始的一段代码多少会让大家脑袋大，因为很多人并不是完全可以理解汇编，这一点大家不用担心，我们所要做的只是移植，只有小部分设计硬件相关的code需要修改。首先为了代码的可读性，我们首先建立SourceInsight工程，注意一点，因为Source
Insight 默认不支持ASM语言，因此我们在导入Src Code之前需要config 软件，添加ASM支持，具体步骤如下：

Step1:Options->Document Options->Document Type->x86 Asm Source File，->File filter ->添加*.s;*.S ，然后Add Source to Prj Tree.

Step2:Options->Document Option->Document Type->C Source File->添加*.s;*.S。到这一步，我们的Bootloader 工程就建立起来了。

    打开Start.S ，Bootloader起始代码：

    Step1：设置CPU Mode 为SVC32 管理Mode

     mrs    r0,cpsr

    bic
r0,r0,#0x1f

    orr
r0,r0,#0xd3

    msr
cpsr,r0

    Step2：关闭看门狗，避免启动过程中出现重启现象

     mov    r1, #0x0   

     ldr    r0, =pWTCON    

     str     r1, [r0]

    Step3：屏蔽中断

    mov  r1, #0xffffffff

    ldr    r0, =INTMSK

    str    r1, [r0]

Step4：初始化SDRAM

adr r0, _start  //获取当前地址

ldr r1, _TEXT_BASE //之前设定好的SDRAM执行地址

cmp     r0, r1    //判断二者是否一致

bl
cpu_init_crit      //不一致的话，就会跳转到初始化

这一步简要说明一下，r0获取地址后指向当前地址，如果是上电Reset后的状态r0理所当然的指向0地址，需要初始化。如果是通过 仿真器进行的状态，r0寄存器存储的是0x30008000（仿真器软件设定值)。

Step5 ：设置栈

ldr
r0, _TEXT_BASE

sub
r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN

sub
r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE

Step6：初始化时钟

bl clock_Init  //初始化栈以后，可以运行C语言函数，来进行一些复杂的操作。

Step7:重定向，copy加载第二阶段代码从NAND flash 到 SDRAM，清理BSS段，然后跳转到第二阶段start_armboot函数继续执
行。

relocate: 

adr r0, _start

ldr r1, _TEXT_BASE

cmp     r0, r1                  

beq     clear_bss

ldr r2, _armboot_start

ldr r3, _bss_start

sub r2, r3, r2 

add r2, r0, r2 

_start_armboot:
.word start_armboot

经过了一番晕头转向的跳转和内存转换，我们终于跳出了汇编这段可恶的代码，完成了Stage0，来到了我们熟悉的C函数。从start_armboot开始，我们就开始了uboot的功能开发。

    其主要实现的就是两个部分：1.启动加载模式，2.下载升级模式。这一部分主要实现就和BIOS一样了，在BIOS启动过程中，如果摁下F2或者F12，BIOS就会停止加载内核，等待用户设置。当然，这个输入时机是很短暂的，Bootloader也是一样，首先初始化串口，等待键盘输入，当有输入时，就进入等待模式。当没有输入时，就进入内核加载。

    在下次的文章中，将详细介绍Bootloader Stage1,实现过程，以及环境变量的配置和交叉编译，请大家持续关注，微信公众号：GeekFanLinux也将同步更新。

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