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  • 17.U-boot的工作流程分析-6410

    17.U-boot的工作流程分析-6410

    6410开发板:

    1.uboot的入口:

    要看uboot工程的入口,首先打开顶层目录的Makefile:

    Uboot所支持的开发板,在顶层的Makefile中都会有一个配置选项。比如6410,在Makefile中的配置选项是make forlinx_nand_ram256_config:在vim的命令模式按下/,然后输入make forlinx_nand_ram256_config回车会定位到这里:

    这是Makefile里的一个目标。这是来配置6410开发板的。看到上图第二行的smdk6410,这个参数决定了开发板的名称。这个名称是有作用的。接下来看看他的作用。

    首先是找一下目录:

    可以看到这里有很多smdk的子目录,也包括smdk6410,这两个是对应的。该目录存放的就是6410开发板相关的文件。里面有一个叫uboot.lds的文件,前面知道lds文件是连接器脚本。Uboot的整个过程的链接,是通过该脚本来链接控制的。打开该链接器脚本:

    OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")

    /*OUTPUT_FORMAT("elf32-arm", "elf32-arm", "elf32-arm")*/

    OUTPUT_ARCH(arm)

    ENTRY(_start)

    SECTIONS

    {

        . = 0x00000000;

        . = ALIGN(4);

        .text :

        {

         cpu/s3c64xx/start.o    (.text) //1可以看到位于代码段前端的文件是start.o,对应的是一个汇编文件。这个汇编文件会最先被运行。但是这个汇编代码里最先执行的代码是哪些呢?

         cpu/s3c64xx/s3c6410/cpu_init.o    (.text)

         cpu/s3c64xx/onenand_cp.o    (.text)

         cpu/s3c64xx/nand_cp.o    (.text)

         cpu/s3c64xx/movi.o (.text)

         *(.text)

         lib_arm/div0.o

        }

        . = 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);

        .mmudata : { *(.mmudata) }

        . = ALIGN(4);

        __bss_start = .;

        .bss : { *(.bss) }

        _end = .;

    }

    首先是找到该文件:

    上面u-boot-lds文件里,在sections的标识之上,有一行:ENTRY(_start)是整个程序的入口。所以就找找start.S文件里有没_start这个标识呢?一搜会马上看到该标号:

    到这里,看到这个_start才是整个uboot工程的入口。

    接下来是第一阶段的代码:

    在Linux里,打开上一节创建好的,Source Insight里的uboot工程:

    然后找到smdk6410的start.S:

    接下来看uboot做了什么事,主要是通过注释来分析:

    开发板一上电,它会跳转到start.S的中断向量表的开始处执行:

    从它的注释:

    所以1,:知道上电后是跳到中断向量表来执行。执行的第一条指令是b reset。

    Start_code的实在start.S的下面定义的:

    从注释知道,这是actual start code。进入之后,set the cpu to svc32 mode,设置cpu为SVC模式。

    接着执行的代码是:

    3.刷新I/D caches。

    4.然后是关闭MMU和cache:

    5.对外围的基地址进行初始化。

    6.接着到了bl lowlevel_init

    点击:,然后在Symbol里输入:lowlevel_init:

    会看到出现很多,然后在下面可以看到它们各自的目录。其实每一个开发板都对应一个lowlevel_init.S:

    进入该文件:

    7看到系统进入该文件做的第一件事是:led初始化:

    上面是点亮led,是用来帮助调试程序。

    8.接着是关闭开门狗的操作:

    我们想到在2440里没有关闭看门狗,是不是忘记了呢?看看2440代码:

    可以看到2440里的lowlevel_init.S的lowlevel_init标识有一个初始化系统时钟的:bl system_clock_init函数。进入该函数:

    可以看到2440是在初始化系统时钟里关闭看门狗。

    9.接着还有屏蔽中断的操作:

    10.到这才初始化系统时钟:

    11.接着初始化串口:

    12.对nand进行简单初始化:

    13.初始化内存:

    初始完内存之后就返回start.S里:

    返回:

    14.跳转回来之后,由于我们选择的是NandFlash启动,所以是跳转到:

    在2440里,是复制NandFlash里的内容到内存当中去。6410也是一样的:

    Bl copy_from_nand。

    15.接着不管MMU的使能操作:

    我们看stack栈的初始化:

    16.清除bss段:

    最后同样是跳转到start_armboot:

    我们在2440里讲过,start_armboot的代码,两个板子是同一个文件来的。所以6410的第二阶段与2440的一样的。只有board.c里面有。

    验证看看是不是一样的:

    三:

    执行完上面,程序跳转到_start_armboot处执行:

    上面的代码,通过伪指令ldr把_start_armboot的值装入pc指针,程序就会跳转到_start_armboot处执行。而此处的地址是start_armboot的地址。就是,程序会跳转到start_armboot函数处执行。就是把我们的pc指针跳转到内存去执行了

    下面看看start_armboot的地址是不是在内存中。

    配置uboot:make forlinx_nand_ram256_config,然后执行make。

    然后看到生成的文件:

    其中,u-boot是elf文件,u-boot.bin是二进制文件。

    接下来对u-boot的elf文件,进行反汇编,看看start_armboot函数的地址:

    arm-linux-objdump -D -S u-boot >dump

    查看:

    看到函数的其实地址cfe02ad0的地址是在内存里的。所以start.S里的:

    实现了从垫脚石跳转到内存。但是,此时会发现在这里的起始地址被变为了cfe02ad0:

    在第一阶段里,不是说启动地址是在0吗?为什么这里是cfe02ad0呢?还有就是为什么是这个地址。

    前面的学习知道,当去链接一个程序的时候,程序由多个文件构成,起始地址是由链接器脚本决定的。在/home/samba/uboot/Uboot/6410/uboot/board/samsung/smdk6410里的u-boot.lds:

    起始地址是0:

    这里是0,为什么那里会是cfe02ad0呢?我们回到uboot的顶层目录,打开config.mk:

    搜索text_base:

    找到:

    在这里-T $(LDSCRIPT)就是定义使用链接器脚本。后面的-Ttext 是制定代码段的基地址的。$(TEXT_BASE)。这里有两个起始地址,然而程序运行的时候以后面的TEXT_BASE的地址为准。它会覆盖掉LDSCRIPT这个地址。

    TEXT_BASE是在board/Samsung/smdk6410/config.mk里定义的:

    接下来就是测试验证一下,把他修改为50008000。然后程序编译:

    修改之后,执行make。

    反汇编:

    arm-linux-objdump -D -S u-boot >dump

    上面的起始地址变了,刚才制定的。

    那起始地址为什么不是0呢?下图:

    从上图可以看到,ldr PC,=start_armboot的跳转,把地址从垫脚石跳转到内存里。在前面的代码里,有用到b reset等跳转指令,为什么这不会跳转到内存去执行,而是还在垫脚石里呢?

    例如:

    上面的跳转,bl lowlevel_init的跳转地址:

    为什么PC指针还是在垫脚石中呢?

    这就得讲两个词了。绝对跳转和相对跳转

    B和bl是相对跳转。

    Ldr伪指令是绝对跳转:

    第三阶段:

    是从此函数Start_armboot进入的。主要完成的硬件和软件的初始化,只是一些基础的初始化。

    该函数里有一个for循环:

    在for里首先是让一个指针数组,把里面的函数指针依次调用一次,if里的判断语句就是函数指针。那么指针数组里有哪些函数指针呢。

    指针数组:

    可以看到里面都是函数指针。这里软件的初始化就不看了,我们只看硬件的初始化。在这些函数指针里,硬件初始化的有串口初始化。Serial_init。接着是lcd的初始化:

    初始化网卡:

    初始化led:

    接着进入一个主循环:

    执行用户输入的命令。例如tftp命令。这里是一个死循环。老是等待执行用户继续输入命令。在第一个阶段,每个开发板可能有不同的地方,但是在这个地方都是一样的。就是,在第二阶段都是跳到start_armboot处执行代码。2440的第一阶段是在start.S的b reset开始。

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