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  • ti-sdk-evm-am335x-05.07 uboot分析(MLO跳转到u-boot之前)

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                             ROM CODE怎样从MMC启动
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    ROM code将boot parameters的结构体指针通过R0寄存器传递给MLO,在start.s的reset部分,第一句指令就是:
    bl save_boot_params.
    5.07版本号中相关代码比較复杂。而7.00中就相对简单:
    就是将R0的数据存储到r1所指的地址中,只存储了一个指针就返回了。


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                                 Start.s  Start
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    位于arch/arm/cpu/armv7/start.s

    上电直接跳到reset异常处理例程

    调用save_boot_params,保存boot參数。不详述。

    continue...


    cpy_clk_code是将DPLL的代码复制到SRAM中,暂不述。
    cpu_init_crit仅仅在SPL阶段会被调用,用于setup important registers and memory timing.

    接着调用lowlevel_init函数,位于arch/arm/cpu/armv7/omap-common/lowlevel_init.s文件。
    从名字能够看出,该文件用于底层的初始化。


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                        lowlevel_init Start(lowlevel_init.s)
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    这里首先建立一个暂时的栈,用于执行接下来c程序s_init。

    当中LOW_LEVEL_SRAM_STACK定义在asm/arch/omap.h文件中面。


    而0x4030B7FC位于MPU的L3 OCMC0区域。

    调用的函数s_init。位于board/ti/am335x/evm.c下。

    在s_init中有几步非常关键

    1、 preloader_console_init()用于初始化串口,调用serial_init(),该函数位于common/serial.c文件中面。

    serial_init()函数首先检查当前有没有串口,显然没有,就仅仅能用默认串口default_serial_console结构。该结构定义在drivers/serial/serial.c中。


    当中CONFIG_CONS_INDEX宏定义在include/configs/am335x_evm.h,定义为1表示使用UART0口。
    这块是移植时候须要注意的地方。否则调试u-boot时候在默认的串口上不会信息打印。

    2、 enable_i2c0_pin_mux() i2c_init()以及read_eeprom(),这三个函数主要适用于TI公司AM335x相关的板子。
         这一系列板子上面都有EEPROM而且存储了板子的信息。read_eeprom用于读取相关信息。
    s_init Continue...

    定义变量is_ddr3用于选择初始化的对象,这也是移植时候须要注意的地方。
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                        lowlevel_init End(lowlevel_init.s)
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                         call_board_init_f Start(start.s)
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    Back to start.s
    调用完cpu_init_crit后,start.s会继续。接着会调用board_init_f(),在调用之前会在内部SRAM中设立栈指针,
    这样才干调用函数。由于函数调用须要入栈的操作。

    1、栈指针值CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR
    start.s又包括 config.h 文件(位于am335x/include/config.h,am335x是编译时候生成的,Makefile将与目标板相关的文件集中在此处)
    config.h文件内容:

    在configs/am335x_evm.h中定义了CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR:

    即CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR = SRAM0_START + SRAM0_SIZE - GENERATED_GBL_DATA_SIZE
    当中 SRAM0_START定义在hardware.h中,进入后可知 SRAM0_START = 0x402F0400,正是Memory Map中SRAM internel的首地址。



    SRAM0_SIZE定义在cpu.h中。进入后可知 SRAM0_SIZE = 0x1B400,这个SIZE一直将SRAM延伸到OCMC0里面,结束地址为0x4030B800。



    GENERATED_GBL_DATA_SIZE定义在generic-asm-offset.h(asm-offset.h包括此头文件)中。值为128。
    这个size的空间是用于存储global_data结构的数据,存储空间以16字节对齐(这个并未证明,由于代码里面没有在不论什么地方提到将全局变量指针指向此地)。

    总结一下。到这一步,在MPU的内部OCMC0区设置栈底SP = 0x4030B800 - 128 = 0x4030B780,并在栈底上面存储分配128 Bytes空间用于存储全局数据。
    2、MLO重定位
    board_init_f函数位于arch/arm/cpu/armv7/omap-common/spl.c。该函数唯一做的事情就是向relocate_code
    函数传入三个參数。然后程序流程又回到start.s文件。

    在board_init_f()函数调用start.s中的relocate_code函数。这里实现重定位(实现机理能够百度之),
    重定位后。后面的puts不会执行了。由于relocate_code不会返回。见下图。


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                                  relocate_code Start(start.s) 
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    relocate_code的代码例如以下:
    /*
    *
     void relocate_code (addr_sp, gd, addr_moni)
    *
    * This "function" does not return, instead it continues in RAM
    * after relocating the monitor code.
    *
    */
         .globl     relocate_code
    relocate_code:
         mov     r4, r0     /* save addr_sp */
         mov     r5, r1     /* save addr of gd */
         mov     r6, r2     /* save addr of destination */

         /* Set up the stack                                  */
    stack_setup:
         mov     sp, r4

         adr     r0, _start
         cmp     r0, r6
         moveq     r9, #0          /* no relocation. relocation offset(r9) = 0 */
         beq     clear_bss          /* skip relocation */
         mov     r1, r6               /* r1 <- scratch for copy_loop */
         ldr     r3, _image_copy_end_ofs
         add     r2, r0, r3          /* r2 <- source end address         */

    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

    #ifndef CONFIG_SPL_BUILD
         /*
         * fix .rel.dyn relocations
         */
         ldr     r0, _TEXT_BASE          /* r0 <- Text base */
         sub     r9, r6, r0          /* r9 <- relocation offset */
         ldr     r10, _dynsym_start_ofs     /* r10 <- sym table ofs */
         add     r10, r10, r0          /* r10 <- sym table in FLASH */
         ldr     r2, _rel_dyn_start_ofs     /* r2 <- rel dyn start ofs */
         add     r2, r2, r0          /* r2 <- rel dyn start in FLASH */
         ldr     r3, _rel_dyn_end_ofs     /* r3 <- rel dyn end ofs */
         add     r3, r3, r0          /* r3 <- rel dyn end in FLASH */
    fixloop:
         ldr     r0, [r2]          /* r0 <- location to fix up, IN FLASH! */
         add     r0, r0, r9          /* r0 <- location to fix up in RAM */
         ldr     r1, [r2, #4]
         and     r7, r1, #0xff
         cmp     r7, #23               /* relative fixup?

    */
         beq     fixrel
         cmp     r7, #2               /* absolute fixup?

    */
         beq     fixabs
         /* ignore unknown type of fixup */
         b     fixnext
    fixabs:
         /* absolute fix: set location to (offset) symbol value */
         mov     r1, r1, LSR #4          /* r1 <- symbol index in .dynsym */
         add     r1, r10, r1          /* r1 <- address of symbol in table */
         ldr     r1, [r1, #4]          /* r1 <- symbol value */
         add     r1, r1, r9          /* r1 <- relocated sym addr */
         b     fixnext
    fixrel:
         /* relative fix: increase location by offset */
         ldr     r1, [r0]
         add     r1, r1, r9
    fixnext:
         str     r1, [r0]
         add     r2, r2, #8          /* each rel.dyn entry is 8 bytes */
         cmp     r2, r3
         blo     fixloop
         b     clear_bss
    _rel_dyn_start_ofs:
         .word __rel_dyn_start - _start
    _rel_dyn_end_ofs:
         .word __rel_dyn_end - _start
    _dynsym_start_ofs:
         .word __dynsym_start - _start

    #endif     /* #ifndef CONFIG_SPL_BUILD */

    clear_bss:
    #ifdef CONFIG_SPL_BUILD
         /* No relocation for SPL */
         ldr     r0, =__bss_start
         ldr     r1, =__bss_end__
    #else
         ldr     r0, _bss_start_ofs
         ldr     r1, _bss_end_ofs
         mov     r4, r6               /* reloc addr */
         add     r0, r0, r4
         add     r1, r1, r4
    #endif
         mov     r2, #0x00000000          /* clear                   */

    clbss_l:str     r2, [r0]          /* clear loop...              */
         add     r0, r0, #4
         cmp     r0, r1
         bne     clbss_l

    /*
    * We are done. Do not return, instead branch to second part of board
    * initialization, now running from RAM.
    */
    jump_2_ram:
    /*
    * If I-cache is enabled invalidate it
    */
    #ifndef CONFIG_SYS_ICACHE_OFF
         mcr     p15, 0, r0, c7, c5, 0     @ invalidate icache
         mcr     p15, 0, r0, c7, c10, 4     @ DSB
         mcr     p15, 0, r0, c7, c5, 4     @ ISB
    #endif
         ldr     r0, _board_init_r_ofs
         adr     r1, _start
         add     lr, r0, r1
         add     lr, lr, r9
         /* setup parameters for board_init_r */
         mov     r0, r5          /* gd_t */
         mov     r1, r6          /* dest_addr */
         /* jump to it ... */
         mov     pc, lr

    _board_init_r_ofs:
         .word board_init_r - _start


    从代码的最后能够看出来,最后mov pc,lr,是跳到重定位后的board_init_r函数处。

    代码还是那段代码,仅仅是在内存中的位置变化了。


    再回到board_init_f中调用relocate_code函数。传入三个參数:
         relocate_code(CONFIG_SPL_STACK, &g_data, CONFIG_SPL_TEXT_BASE);
    第一个參数是栈指针:CONFIG_SPL_STACK
    第二个參数是全局数据结构指针:&g_data
    第三个參数是重定位的目的地址:CONFIG_SPL_TEX_BASE
    relocate_code的代码是用汇编书写的。这里要提到的是C參数怎样传递给汇编语言的。这里必需要提到ABI和EABI。
    ABI是Application Binary Interface的缩写,跟API非常类似。但ABI是比API更贴近硬件的一层接口。它规定的
    是二进制代码之间的调用规则。

    我们知道API是与机器硬件平台无关的接口,如熟悉的printf函数,不同的库的实现可能是不同的。可是它们的接口名称
    与參数类型都是一样的。

    ABI比API的要求更严格。它要求在寄存器级别遵守相同的接口规范。如函数调用的參数传递规则,

    寄存器、堆栈的使用方式等。编译器被要求遵守相同的ABI规范,这样不同编译器编译出来的库(相同硬件)才干被别的
    编译器使用。
    EABI是使用与嵌入式场合的应用二进制接口。这里就简单提一下:函数调用时,传递的參数假设都小于32bit则使用
    R0-R3传递參数。參数个数超出4个则使用STACK传递。因此为了代码的效率。程序猿应该尽量保证将函数的參数个数限制
    在4个下面。

    对于CONFIG_SPL_STACK,是LOW_LEVEL_SRAM_STACK的宏定义。

    另外am335x_evm.h还包括hardware.h

    hardware.h包括omap.h

    在omap.h中有LOW_LEVEL_SRAM_STACK的宏定义,这个宏定义和前文提到调用s_init函数前的建立栈底是一样的。


    因为栈生长的方向是向下的,所以栈底必须设置为高地址处。这个地址已经快接近OCMC0的底部。


    对于CONFIG_SPL_TEXT_BASE。正是MPU内部SRAM的起始地址。

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                                  relocate_code End(start.s)
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    总结一下:从信息打印看,我们的板子的stack生长方向是递减的。
    有一点非常疑惑的是:在调用board_init_f之前,SP设置为0x4030B780。进入board_init_f后调用
    relocate_code,传入的SP地址參数为0x4030B7FC,SP往上面移动了。这是为什呢?由于重定位后是不会从
    relocate_code函数返回的,所以board_init_f的入栈參数会被抹掉但无所谓,可是能不能将这两次的SP设置成一样的呢?
    (PS: TI-SDK-AM335X-EVM-07.00中堆栈的设置没有让人confused的地方了)

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                         call_board_init_f End(start.s)
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    board_init_f函数调用relocate_code。该函数实现代码的搬迁。

    从以下的图中能够看到:


    _start处于内存位置:0x402F0400
    在relocate_code中,
    relocate_code:
         mov     r4, r0     /* save addr_sp */
         mov     r5, r1     /* save addr of gd */
         mov     r6, r2     /* save addr of destination */
    stack_setup:
         mov     sp, r4

         adr     r0, _start
         cmp     r0, r6
         moveq     r9, #0          /* no relocation. relocation offset(r9) = 0 */
         beq     clear_bss          /* skip relocation */
         mov     r1, r6               /* r1 <- scratch for copy_loop */
         ldr     r3, _image_copy_end_ofs
         add     r2, r0, r3          /* r2 <- source end address         */
    将_start载入到r0中,与r6比較。而r6是由r2传递过来的目标地址CONFIG_SPL_TEXT_BASE=0x402F0400。
    因此会运行beq clear_bss处,即copy_loop的代码不会运行。

    在代码里面增加宏开关。又一次编译后依旧能运行。证实了这个想法:
    MLO阶段不会将自己copy到SRAM中,copy动作应该是由ROM Code实现的。
    另外一个证明就是,ti-sdk-07.00版本号的u-boot代码中明白了没有在MLO阶段调用relocate_code,只在u-boot阶段调用。

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                                 Start.s  End
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                         board_init_r Start(start.s)
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    relocate_code结束的时候。跳到board_init_r函数处。该函数位于arch/arm/cpu/armv7/omap-common/spl.c。

    该函数主要初始化内存、各个外设:
         mem_malloc_init()
         timer_init()
         i2c_init()
         spl_board_init()
    然后选择从那个外设载入image。我们调试的时候从SD卡载入u-boot的image,所以关注spl_mmc_load_image函数。
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                         spl_mmc_load_image Start(board_init_r) 
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    首先取得boot_device的序号。这个序号是定义在boot_params结构体的第三个成员项

    omap_boot_device函数定义在arch/arm/cpu/armv7/omap-common/boot-common.c中。

    结构体omap_boot_parameters定义在,这个定义与最開始
    时候的Booting Parameters Structure是一致的。

    将boot_device和boot_params的地址都打印出来。例如以下图所看到的:

    能够看到boot device是8,相应的是MMC/SD port 0设备。boot_params结构体的地址是0x40303990。位于L3 0CMC0存储区,非常显然这个地址是由连接器分配的。位于“Downloaded Image”区域。
    而在spl_mmc_load_image中最关键的部分是,

    将boot_mode打印出来,2相应MMCSD_MODE_FAT模式。

    另外。因为代码的添加。这儿能够看到boot_params结构体的地址变成了0x403039B8。

    而mmc_load_image_fat中最重要的代码就是解析header和读出image。

    spl_parse_image_header将header的中信息解析出来放在结构体spl_image里面,file_fat_read函数将image读到spl_image.load_addr所指向的缓冲区。
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                         spl_mmc_load_image End(board_init_r) 
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    spl_image是非常重要的一个结构体。将其打印出来看看有什么。


    spl_image的地址已经到了0x8000,0000。这已经是Externel SDRAM的首地址了。那么谁安排spl_image的地址的?
    搜索一番,发现spl_image处于.bss区域,即未初始化区域,map里面将其放在0x8000000地址。

    回过头来查看arch/arm/cpu/armv7/omap-common/u-boot-spl.lds链接脚本文件,能够看到:
    也就是说.bss段被指向sdram存储区域。map文件则显示链接器将spl_image安排在第一个。不知道这样的安排是否是有意为之?(后来从7.00上面证明并不是刻意安排。而是ld的行为)从map看。似乎是谁离lds文件更近谁出如今map的最前面。这样的安排是有些道理的。一定程度上能解释为什么spl_image在map上处于第一个。

    从spl_image.os的数值能够得出,下一步就是运行jump_to_image_no_args()函数。

    该函数首先typedef一个新类型,该类型是入參和返回值均为void的函数指针类型,而且用这个类型定义一个变量image_entry,将spl_image.entry_point赋值给它,最后运行这个函数,从汇编的角度看,就是将spl_image.entry_point赋值给PC,下一步就是跳转到SDRAM的0x80100000运行。

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                         board_init_r End(start.s)
    --------------------------------------------------------------------------------

    MLO阶段结束。



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