title: 简单BootLoader
tags: linux
date: 2018-09-28 23:23:05
简单BootLoader
概述
目标: 启动内核，也就是需要读取内核到内存，也就是操作flash和内存
一个最基本的BootLoader应该有以下步骤:
- 初始化硬件：关看门狗、设置时钟、设置SDRAM、初始化NAND FLASH
- 如果bootloader比较大，要把它重定位到SDRAM
- 把内核从NAND FLASH读到SDRAM
- 设置要传给内核的参数
- 跳转执行内核
优化: 为了加快运行速度，应该提高主频，打开Icach
/* 启动ICACHE */
mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ read control reg
orr r0, r0, #(1<<12)
mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ write it back
NOR与NAND启动
参考文档 ARM裸机>启动流程
-
NAND 启动自动复制到4KRAM
-
NOR启动,片内RAM为0x4000,0000
链接脚本规划
我们从上图可以看到,SDRAM的起始地址为0x3000,0000,SDRAM大小为64M,也就是地址顶端为0x3400,0000.预留512K给Bootloader,也就是规划hex(0x34000000-512*1024)=0x33f8,0000为Bootloader的起始地址.链接脚本考虑字节对齐.
SECTIONS {
. = 0x33f80000;
.text : { *(.text) }
. = ALIGN(4);
.rodata : {*(.rodata*)}
. = ALIGN(4);
.data : { *(.data) }
. = ALIGN(4);
__bss_start = .;
.bss : { *(.bss) *(COMMON) }
__bss_end = .;
}
链接脚本中有个COMMON段,这是未初始化的全局变量,一般情况下也是直接在链接阶段放在bss段进行清零.但是注意未初始化的全局变量与初始化为0的全局变量,并不对等.[未初始化的全局变量(COMMON段)为弱符号,如果有同名的全局变量,可能会存在覆盖的情况]
对于全局变量来说，如果初始化了不为0的值，那么该全局变量则被保存在data段，如果初始化的值为0，那么将其保存在bss段，如果没有初始化，则将其保存在common段，等到链接时再将其放入到BSS段。关于第三点不同编译器行为会不同，有的编译器会把没有初始化的全局变量直接放到BSS段。
链接脚本中值的获取,具体参考./链接脚本.md
//汇编方法1
.global _bss_start
_bss_start:
.word __bss_start
ldr r1, _bss_start //读取内存,这里是读取label所在内存的数据
//汇编方法2
ldr r1, =__bss_start
//C方法
extern int __bss_start;
int val =&__bss_start; //!< 获得__bss_start的值
初始化规划
#define S3C2440_MPLL_200MHZ ((0x5c<<12)|(0x01<<4)|(0x02))
#define S3C2440_MPLL_400MHZ ((0x5c<<12)|(0x01<<4)|(0x01))
#define MEM_CTL_BASE 0x48000000
.text
.global _start
_start:
/* 1. 关看门狗 */
ldr r0, =0x53000000
mov r1, #0
str r1, [r0]
/* 2. 设置时钟 */
ldr r0, =0x4c000014
// mov r1, #0x03; // FCLK:HCLK:PCLK=1:2:4, HDIVN=1,PDIVN=1
mov r1, #0x05; // FCLK:HCLK:PCLK=1:4:8
str r1, [r0]
/* 如果HDIVN非0，CPU的总线模式应该从“fast bus mode”变为“asynchronous bus mode” */
mrc p15, 0, r1, c1, c0, 0 /* 读出控制寄存器 */
orr r1, r1, #0xc0000000 /* 设置为“asynchronous bus mode” */
mcr p15, 0, r1, c1, c0, 0 /* 写入控制寄存器 */
/* MPLLCON = S3C2440_MPLL_200MHZ */
ldr r0, =0x4c000004
ldr r1, =S3C2440_MPLL_400MHZ
str r1, [r0]
/* 启动ICACHE */
mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ read control reg
orr r0, r0, #(1<<12)
mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ write it back
/* 3. 初始化SDRAM */
ldr r0, =MEM_CTL_BASE
adr r1, sdram_config /* sdram_config的当前地址 */
add r3, r0, #(13*4)
1:
ldr r2, [r1], #4
str r2, [r0], #4
cmp r0, r3
bne 1b
/* 4. 重定位 : 把bootloader本身的代码从flash复制到它的链接地址去 */
ldr sp, =0x34000000
bl nand_init
mov r0, #0
ldr r1, =_start
ldr r2, =__bss_start
sub r2, r2, r1
bl copy_code_to_sdram
bl clear_bss
/* 5. 执行main */
ldr lr, =halt
ldr pc, =main
halt:
b halt
sdram_config:
.long 0x22011110 //BWSCON
.long 0x00000700 //BANKCON0
.long 0x00000700 //BANKCON1
.long 0x00000700 //BANKCON2
.long 0x00000700 //BANKCON3
.long 0x00000700 //BANKCON4
.long 0x00000700 //BANKCON5
.long 0x00018005 //BANKCON6
.long 0x00018005 //BANKCON7
.long 0x008C04F4 // REFRESH
.long 0x000000B1 //BANKSIZE
.long 0x00000030 //MRSRB6
.long 0x00000030 //MRSRB7
参数设置
nand_read(0x60000+64, (unsigned char *)0x30008000, 0x200000);
setup_start_tag();
setup_memory_tags();
setup_commandline_tag("noinitrd root=/dev/mtdblock3 init=/linuxrc console=ttySAC0");
setup_end_tag();
void setup_start_tag(void)
{
params = (struct tag *)0x30000100;
params->hdr.tag = ATAG_CORE;
params->hdr.size = tag_size (tag_core);
params->u.core.flags = 0;
params->u.core.pagesize = 0;
params->u.core.rootdev = 0;
params = tag_next (params);
}
内核存储在0x60000+64,读取到运行地址0x30008000,参数存储在0x30000100,最后传入机器ID=362
theKernel = (void (*)(int, int, unsigned int))0x30008000;
theKernel(0, 362, 0x30000100);