AM335x uboot spl分析
芯片到uboot啓動流程
ROM → SPL→ uboot.img
簡介
在335x 中ROM code是第一級的bootlader。mpu上電後將會自動執行這裏的代碼，完成部分初始化和引導第二級的bootlader，第二級的bootlader引導第三級bootader，在ti官方上對於第二級和第三級的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源代碼分析
一、makefile分析
打開spl文件夾只有一個makefile 可見spl都是複用uboot原先的代碼。
主要涉及的代碼文件爲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
這個爲鏈接腳本
二、u-boot-spl.lds
Sram 0x402F0400 Sdram 0x80000000
.bss
.TEXT （arch/arm/cpu/armv7/start.o）
.rodata
.data
__start 爲程序開始
__image_copy_end
_end
三、代碼解析
__start 爲程序開始 （arch/arm/cpu/armv7/start.S）
.globl _start 這是在定義u-boot的啓動定義入口點，彙編程序的缺省入口是 start標號，用戶也可以在連接腳本文件中用ENTRY標誌指明其它入口點。
.global是GNU ARM彙編的一個僞操作，聲明一個符號可被其他文檔引用，相當於聲明瞭一個全局變量，.globl和.global相同。該部分爲處理器的異常處理向量表。地址範圍爲0x0000 0000 ~ 0x0000 0020,剛好8條指令。
爲什麼是8條指令呢？這裏來算一算。首先，一條arm指令爲32bit（位），0x0000 0020換算成十進制爲2^5=32B（字節），而32（B） = 4 * 8（B） = 4 * 8 * 8（ bit），所以剛好8條指令（一個字節Byte包含8個位bit）。
下面是在彙編程序種經常會遇到的異常向量表。Arm處理器一般包括復位、未定義指令、SWI、預取終止、數據終止、IRQ、FIQ等異常，其中U-Boot中關於異常向量的定義如下：
_start: b reset
_start 標號表明 oot程序從這裏開始執行。
b是不帶返回的跳轉（bl是帶返回的跳轉），意思是無條件直接跳轉到reset標號出執行程序。b是最簡單的分支，一旦遇到一個 b 指令，ARM 處理器將立即跳轉到給定的地址，從那裏繼續執行。注意存儲在分支指令中的實際的值是相對當前的 R15 的值的一個偏移量；而不是一個絕對地址。它的值由彙編器來計算，它是 24 位有符號數，左移兩位後有符號擴展爲 32 位，表示的有效偏移爲 26 位。
ldr pc, _undefined_instr tion //未定義指令
ldr pc, _software_interrupt //軟中斷SWI
ldr pc, _prefetch_abort //預取終止
ldr pc, _data_abort //數訪問終止
ldr pc, _not_used
ldr pc, _irq //中斷請求IRQ
ldr pc, _fiq //快速中斷FIQ
#ifdef CONFIG_SPL_BUILD //該階段爲spl執行下面代碼
_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爲ARM彙編特有的僞操作符，語法如下：
.word <word1> {,<word2>} …
作用：插入一個32-bit的數據隊列。（與armasm中的DCD功能相同）
.balignl 16,0xdeadbeef
.align僞操作用於表示對齊方式：通過添加填充字節使當前位置滿足一定的對齊方式。
接下來是對各個段代碼的定義
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
//啓動方式
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)
//設置cpu的工作模式 設置CPU的狀態類型爲SVC特權模式
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
//關閉mmu 緩存
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
//調用初始化 函數
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作爲spl的bss段然後前64bytes做爲u-boot.img的頭
ldr r3, _TEXT_BASE
sub r4, r2, r3
sub r0, pc, r4
//設置堆棧指針
/* 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)
//設置堆棧指針，並調用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』
調用relocate_code(CONFIG_SPL_STACK, &gdata, CONFIG_SPL_TEXT_BASE);
這裏使用了 CONFIG_SPL_STACK
#define CONFIG_SPL_STACK LOW_LEVEL_SRAM_STACK
#define LOW_LEVEL_SRAM_STACK (SRAM0_START + SRAM0_SIZE – 4)
gdata 爲.bss 前一段的空間 描述鏡像頭
#define CONFIG_SPL_TEXT_BASE 0x402F0400
relocate_code: （arch/arm/cpu/armv7/start.s)
重載定位代碼
jump_2_ram: （arch/arm/cpu/armv7/start.s)
跳轉到spl的第二階段
board_init_r:(u-boot-2011.09-psp04.06.00.03/arch/arm/cpu/armv7/omap-common/spl.c)
初始化時鐘： timer_init（）
i2c 初始化： i2c_init（）；
獲取啓動方式 omap_boot_device();
判斷啓動方式從不同的地方裝載鏡像
從mmc 中裝載鏡像 spl_mmc_load_image()；
從nand 中裝載鏡像 spl_nand_load_image()；
從 uart 中裝載鏡像 spl_ymodem_load_image()；
判斷鏡像類型
跳轉到鏡像中執行鏡像 jump_to_image_no_args();
裝載鏡像 將會從配置的存儲介質中讀取數據 及uboot鏡像
然後跳轉到uboot中執行uboot
注：文章版權屬於成都萊得科技有限公司所有，轉載請註明出處。
芯片到uboot啓動流程
ROM → SPL→ uboot.img
簡介
在335x 中ROM code是第一級的bootlader。mpu上電後將會自動執行這裏的代碼，完成部分初始化和引導第二級的bootlader，第二級的bootlader引導第三級bootader，在ti官方上對於第二級和第三級的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源代碼分析
一、makefile分析
打開spl文件夾只有一個makefile 可見spl都是複用uboot原先的代碼。
主要涉及的代碼文件爲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
這個爲鏈接腳本
二、u-boot-spl.lds
Sram 0x402F0400 Sdram 0x80000000
.bss
.TEXT （arch/arm/cpu/armv7/start.o）
.rodata
.data
__start 爲程序開始
__image_copy_end
_end
三、代碼解析
__start 爲程序開始 （arch/arm/cpu/armv7/start.S）
.globl _start 這是在定義u-boot的啓動定義入口點，彙編程序的缺省入口是 start標號，用戶也可以在連接腳本文件中用ENTRY標誌指明其它入口點。
.global是GNU ARM彙編的一個僞操作，聲明一個符號可被其他文檔引用，相當於聲明瞭一個全局變量，.globl和.global相同。該部分爲處理器的異常處理向量表。地址範圍爲0x0000 0000 ~ 0x0000 0020,剛好8條指令。
爲什麼是8條指令呢？這裏來算一算。首先，一條arm指令爲32bit（位），0x0000 0020換算成十進制爲2^5=32B（字節），而32（B） = 4 * 8（B） = 4 * 8 * 8（ bit），所以剛好8條指令（一個字節Byte包含8個位bit）。
下面是在彙編程序種經常會遇到的異常向量表。Arm處理器一般包括復位、未定義指令、SWI、預取終止、數據終止、IRQ、FIQ等異常，其中U-Boot中關於異常向量的定義如下：
_start: b reset
_start 標號表明 oot程序從這裏開始執行。
b是不帶返回的跳轉（bl是帶返回的跳轉），意思是無條件直接跳轉到reset標號出執行程序。b是最簡單的分支，一旦遇到一個 b 指令，ARM 處理器將立即跳轉到給定的地址，從那裏繼續執行。注意存儲在分支指令中的實際的值是相對當前的 R15 的值的一個偏移量；而不是一個絕對地址。它的值由彙編器來計算，它是 24 位有符號數，左移兩位後有符號擴展爲 32 位，表示的有效偏移爲 26 位。
ldr pc, _undefined_instr tion //未定義指令
ldr pc, _software_interrupt //軟中斷SWI
ldr pc, _prefetch_abort //預取終止
ldr pc, _data_abort //數訪問終止
ldr pc, _not_used
ldr pc, _irq //中斷請求IRQ
ldr pc, _fiq //快速中斷FIQ
#ifdef CONFIG_SPL_BUILD //該階段爲spl執行下面代碼
_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爲ARM彙編特有的僞操作符，語法如下：
.word <word1> {,<word2>} …
作用：插入一個32-bit的數據隊列。（與armasm中的DCD功能相同）
.balignl 16,0xdeadbeef
.align僞操作用於表示對齊方式：通過添加填充字節使當前位置滿足一定的對齊方式。
接下來是對各個段代碼的定義
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
//啓動方式
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)
//設置cpu的工作模式 設置CPU的狀態類型爲SVC特權模式
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
//關閉mmu 緩存
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
//調用初始化 函數
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作爲spl的bss段然後前64bytes做爲u-boot.img的頭
ldr r3, _TEXT_BASE
sub r4, r2, r3
sub r0, pc, r4
//設置堆棧指針
/* 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)
//設置堆棧指針，並調用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』
調用relocate_code(CONFIG_SPL_STACK, &gdata, CONFIG_SPL_TEXT_BASE);
這裏使用了 CONFIG_SPL_STACK
#define CONFIG_SPL_STACK LOW_LEVEL_SRAM_STACK
#define LOW_LEVEL_SRAM_STACK (SRAM0_START + SRAM0_SIZE – 4)
gdata 爲.bss 前一段的空間 描述鏡像頭
#define CONFIG_SPL_TEXT_BASE 0x402F0400
relocate_code: （arch/arm/cpu/armv7/start.s)
重載定位代碼
jump_2_ram: （arch/arm/cpu/armv7/start.s)
跳轉到spl的第二階段
board_init_r:(u-boot-2011.09-psp04.06.00.03/arch/arm/cpu/armv7/omap-common/spl.c)
初始化時鐘： timer_init（）
i2c 初始化： i2c_init（）；
獲取啓動方式 omap_boot_device();
判斷啓動方式從不同的地方裝載鏡像
從mmc 中裝載鏡像 spl_mmc_load_image()；
從nand 中裝載鏡像 spl_nand_load_image()；
從 uart 中裝載鏡像 spl_ymodem_load_image()；
判斷鏡像類型
跳轉到鏡像中執行鏡像 jump_to_image_no_args();
裝載鏡像 將會從配置的存儲介質中讀取數據 及uboot鏡像
然後跳轉到uboot中執行uboot
注：文章版權屬於成都萊得科技有限公司所有，轉載請註明出處。
