启动模式介绍
大多数 Boot Loader 都包含两种不同的操作模式："启动加载"模式和"下载"模式，这种区别仅对于开发人 员才有意义。但从最终用户的角度看，Boot Loader 的作用就是用来加载操作系统，而并不存在所谓的启动加 载模式与下载工作模式的区别。
启动加载（Boot loading）模式：这种模式也称为"自主"（Autonomous）模式。也即 Boot Loader 从目标机 上的某个固态存储设备上将操作系统加载到 RAM 中运行，整个过程并没有用户的介入。这种模式是 Boot Loader 的正常工作模式，因此在嵌入式产品发布的时侯，Boot Loader 显然必须工作在这种模式下。
下载（Downloading）模式：在这种模式下，目标机上的 Boot Loader 将通过串口连接或网络连接等通信手 段从主机（Host）下载文件，比如：下载内核映像和根文件系统映像等。从主机下载的文件通常首先被 Boot Loader 保存到目标机的 RAM 中，然后再被 BootLoader 写到目标机上的 FLASH 类固态存储设备中。Boot Loader 的这种模式通常在第一次安装内核与根文件系统时被使用；此外，以后的系统更新也会使用 Boot Loader 的这种工作模式。工作于这种模式下的 Boot Loader 通常都会向它的终端用户提供一个简单的命令 行接口。
UBoot 这样功能强大的 Boot Loader 同时支持这两种工作模式，而且允许用户在这两种工作模式之间进行
切换。
大多数 bootloader 都分为阶段 1(stage1)和阶段 2(stage2)两大部分，uboot 也不例外。依赖于 CPU 体系结构 的代码（如 CPU 初始化代码等）通常都放在阶段 1 中且通常用汇编语言实现，而阶段 2 则通常用 C 语言来实 现，这样可以实现复杂的功能，而且有更好的可读性和移植性。
阶段 1 介绍
uboot 的 stage1 代码通常放在 start.s 文件中，它用汇编语言写成，其主要代码部分如下：
定义入口
由于一个可执行的 Image 必须有一个入口点，并且只能有一个全局入口，通常这个入口放在 ROM(Flash)的 0x0
地址，因此，必须通知编译器以使其知道这个入口，该工作可通过修改连接器脚本来完成。
- board/crane2410/uboot.lds: ENTRY(_start) ==> cpu/arm920t/start.S: .globl _start
- uboot 代码区（TEXT_BASE = 0x33F80000）定义在 board/crane2410/config.mk
设置异常向量
|
_start: b |
reset |
@ 0x00000000 |
|
ldr |
pc, _undefined_instruction |
@ 0x00000004 |
|
ldr |
pc, _software_interrupt |
@ 0x00000008 |
|
ldr |
pc, _prefetch_abort |
@ 0x0000000c |
|
ldr |
pc, _data_abort |
@ 0x00000010 |
|
ldr |
pc, _not_used |
@ 0x00000014 |
|
ldr |
pc, _irq |
@ 0x00000018 |
|
ldr |
pc, _fiq |
@ 0x0000001c |
当发生异常时，执行 cpu/arm920t/interrupts.c 中定义的中断处理函数。
设置 CPU 的模式为 SVC 模式
mrs r0,cpsr
bic r0,r0,#0x1f
orr r0,r0,#0xd3
msr cpsr,r0
关闭看门狗
#if defined(CONFIG_S3C2400) || defined(CONFIG_S3C2410) ldr r0, =pWTCON
mov r1, #0x0 @ 根据三星手册进行调置。 str r1, [r0]
禁掉所有中断
mov r1, #0xffffffff
ldr r0, =INTMSK
str r1, [r0]
# if defined(CONFIG_S3C2410) ldr r1, =0x3ff
ldr r0, =INTSUBMSK
str r1, [r0]
设置以 CPU 的频率
默认频率为 FCLK:HCLK:PCLK = 1:2:4，默认 FCLK 的值为 120 MHz，该值为 S3C2410 手册的推荐值。 ldr r0, =CLKDIVN
mov r1, #3
str r1, [r0]
设置 CP15
设置 CP15, 失效指令(I)Cache 和数据(D)Cache 后, 禁止 MMU 与 Cache。
cpu_init_crit:
mov r0, #0
mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0 /* 失效 I/D cache, 见 S3C2410 手册附录的 2-16 */ mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0 /* 失效 TLB, 见 S3C2410 手册附录的 2-18 */
/*
* 禁止 MMU 和 caches, 详见 S3C2410 手册附录 2-11
*/
mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0
bic r0, r0, #0x00002300 /* 清除 bits 13, 9:8 (--V- --RS)
* Bit 8: Disable System Protection
* Bit 7: Disable ROM Protection
* Bit 13: 异常向量表基地址: 0x0000 0000
*/
bic r0, r0, #0x00000087 /* 清除 bits 7, 2:0 (B--- -CAM)
* Bit 0: MMU disabled
* Bit 1: Alignment Fault checking disabled
* Bit 2: Data cache disabled
* Bit 7: 0 = Little-endian operation
*/
orr r0, r0, #0x00000002 /* set bit 2 (A) Align, 1 = Fault checking enabled */ orr r0, r0, #0x00001000 /* set bit 12 (I) I-Cache, 1 = Instruction cache enabled
*/
mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0
配置内存区控制寄存器
配置内存区控制寄存器，寄存器的具体值通常由开发板厂商或硬件工程师提供. 如果您对总线周期及外围 芯片非常熟悉, 也可以自己确定, 在 UBOOT 中的设置文件是 board/crane2410/lowlevel_init.S, 该文件包含 lowleve_init 程序段. 详细寄存器设置及值的解释见 3.2.2 启动 AXD 配置开发板一节中的第 5 点.
mov ip, lr
bl lowlevel_init
mov lr, ip
安装 U-BOOT 使的栈空间
下面这段代码只对不是从 Nand Flash 启动的代码段有意义，对从 Nand Flash 启动的代码，没有意义。因为
从 Nand Flash 中把 UBOOT 执行代码搬移到 RAM,由 2.1.9 中代码完成.
#ifndef CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT
...
#endif stack_setup:
ldr r0, _TEXT_BASE /* 代码段的起始地址 */ sub r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN /* 分配的动态内存区 */
sub r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* UBOOT 开发板全局数据存放 */
#ifdef CONFIG_USE_IRQ
/* 分配 IRQ 和 FIQ 栈空间 */
sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)
#endif
sub sp, r0, #12 /* 留下 3 个字为 Abort */
BSS 段清 0
clear_bss:
ldr r0, _bss_start /* BSS 段的起始地址 */ ldr r1, _bss_end /* BSS 段的结束地址 */
mov r2, #0x00000000 /* BSS 段置 0 */
clbss_l:str r2, [r0] /* 循环清除 BSS 段 */ add r0, r0, #4
cmp r0, r1
ble clbss_l
搬移 Nand Flash 代码
从 Nand Flash 中, 把数据拷贝到 RAM, 是由 copy_myself 程序段完成, 该程序段详细解释见:第七部分的 3.1 节.
#ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT
bl copy_myself
@ jump to ram
ldr r1, =on_the_ram add pc, r1, #0
nop nop
1: b 1b @ infinite loop
on_the_ram:
#endif
2.2.12 进入 C 代码部分
ldr pc, _start_armboot
_start_armboot: .word start_armboot
阶段 2 的 C 语言代码部分
lib_arm/board.c 中的 start armboot 是 C 语言开始的函数，也是整个启动代码中 C 语言的主函数，同时还是整个 uboot(armboot）的主函数，该函数主要完成如下操作：
调用一系列的初始化函数
1. 指定初始函数表：
init_fnc_t *init_sequence[] = {
cpu_init, /* cpu 的基本设置 */
board_init, /* 开发板的基本初始化 */ interrupt_init, /* 初始化中断 */ env_init, /* 初始化环境变量 */ init_baudrate, /* 初始化波特率 */ serial_init, /* 串口通讯初始化 */ console_init_f, /* 控制台初始化第一阶段 */ display_banner, /* 通知代码已经运行到该处 */ dram_init, /* 配制可用的内存区 */ display_dram_config,
#if defined(CONFIG_VCMA9) || defined (CONFIG_CMC_PU2) checkboard,
#endif
};
NULL,
执行初始化函数的代码如下：
for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) { if ((*init_fnc_ptr)() != 0) {
hang ();
}
}
2. 配置可用的 Flash 区
flash_init ()
3. 初始化内存分配函数
mem_malloc_init()
4. nand flash 初始化
#if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NAND) puts ("NAND:");
nand_init(); /* 初始化 NAND */ 见第七部分 3.2.3 节中的第 3 点 nand_init()函数.
5. 初始化环境变量
env_relocate ();
6. 外围设备初始化
devices_init()
7. I2C 总线初始化 i2c_init();
- LCD 初始化 drv_lcd_init();
- VIDEO 初始化 drv_video_init();
10. 键盘初始化 drv_keyboard_init();
11. 系统初始化 drv_system_init();
初始化网络设备
初始化相关网络设备，填写 IP、MAC 地址等。 1. 设置 IP 地址
/* IP Address */
gd->bd->bi_ip_addr = getenv_IPaddr ("ipaddr");
/* MAC Address */
{
int i; ulong reg;
char *s, *e; uchar tmp[64];
i = getenv_r ("ethaddr", tmp, sizeof (tmp)); s = (i > 0) ? tmp : NULL;
for (reg = 0; reg < 6; ++reg) {
gd->bd->bi_enetaddr[reg] = s ? simple_strtoul (s, &e, 16) : 0; if (s)
s = (*e) ? e + 1 : e;
}
}
进入主 UBOOT 命令行
进入命令循环（即整个 boot 的工作循环），接受用户从串口输入的命令，然后进行相应的工作。
for (;;) {
main_loop (); /* 在 common/main.c */
}
代码搬运
为了支持 NAND flash 起动，S3C2410 内建了内部的 4k 的 SRAM 缓存“Steppingstone”。当起动时，NAND flash 最初的 4k 字节将被读入”Steppingstone”然后开始执行起动代码。通常起动代码会把 NAND flash 中的内容 拷到 SDRAM 中以便执行主代码。
使用硬件的 ECC, NAND flash 中的数据的有效性将会得到检测。
功能
- NAND flash 模式：支持读/删除/编程 NAND Flash
2. 自动起动模式：在复位时起动代码将被读入”Steppingstone”中，然后开始执行起动代码。
3. 硬件 ECC 检测模块（硬件检测，软件纠正）
4. “Steppingstone” 4KB 内部 SRAM 在起动后可以另外使用。