U-BOOT分析

1. u-boot是一款功能十分強大的bootloader，分析其代碼，獲悉bootloader的基本寫法。

2. 以sbc2410這塊開發板為例分析，u-boot版本為2010.03。

3. cpu相關部分

3.1 cpu在硬體上就是一個門陣列，是一個完全的邏輯器件，它提供了指令集，對cpu的控制就是靠對cpu發送相關指令實現的。這些指令是一連串的二進位碼，將這些二進位碼發送到cpu指令匯流排上就能控制cpu。bootloader就是這個二進位碼序列，編譯u-boot就是為了產生bootloader。產生後的bootloader檔案會被寫入flash，eeprom等儲存空間中，cpu會在啟動後自動載入運行bootloader中的二進位指令，從而啟動。

3.2 指令序列存放在何處？又該如何存放？順序如何？這些就要看lds檔案，一段的格式分開存放這些資料和指令。

3.2.1 sbc2410開發板的cpu是s3c2410，屬於arm 920t系列。對這個些列cpu的支援檔案在cpu/arm920t下，裡面有個u-boot.lds的檔案。內容如下：

<cpu/arm920t/u-boot.lds>

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

OUTPUT_ARCH(arm)

ENTRY(_start)

SECTIONS

{

. = 0x00000000;

. = ALIGN(4);

.text :

{

cpu/arm920t/start.o
(.text)

*(.text)

}

. = ALIGN(4);

.rodata : { *(SORT_BY_ALIGNMENT(SORT_BY_NAME(.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);

__bss_start = .;

.bss (NOLOAD) : { *(.bss) . = ALIGN(4); }

_end = .;

}

網上有專門介紹這個lds檔案格式的文檔，這些知識是一定要掌握的，具體的就不多說了，看了文檔自己就能全看明白了。大體上能看出，起始地址是0x00000000，依次向下有如下幾個段.text .rodata .data .got .u_boot_cmd .bss (NOLOAD)。

3.3 最前面的是text段，裡面的代碼是 {

cpu/arm920t/start.o
(.text)

*(.text)

}

最先放的是cpu/arm920t/start.o (.text)，即cpu/arm920t/start.o檔案的text段內容。這個檔案是cpu/arm920t/start.S編譯而得來的。

最先的一段

.globl _start

_start: b start_code

ldr pc, _undefined_instruction

ldr pc, _software_interrupt

ldr pc, _prefetch_abort

ldr pc, _data_abort

ldr pc, _not_used

ldr pc, _irq

ldr pc, _fiq

_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

存放的第一個指令是一個跳轉指令，後面是異常處理表，分別有相應的處理函數。

start_code:

mrs r0, cpsr

bic r0, r0, #0x1f

orr r0, r0, #0xd3

msr cpsr, r0

讓cpu工作在svc模式下

bl coloured_LED_init

bl red_LED_on

對LED燈的控制，以方便程式調試，但是是空函數。

#if defined(CONFIG_AT91RM9200DK) || defined(CONFIG_AT91RM9200EK)

ldr r0, =_start

ldr r1, =0x0

mov r2, #16

copyex:

subs r2, r2, #1

ldr r3, [r0], #4

str r3, [r1], #4

bne copyex

#endif

將異常處理表複製到0x0000000處，前面看到這個表就是放在此處的，所以不需操作。

#ifdef CONFIG_S3C24X0

# if defined(CONFIG_S3C2400)

# define pWTCON 0x15300000

# define INTMSK 0x14400008

# define CLKDIVN 0x14800014

#else

# define pWTCON 0x53000000

# define INTMSK 0x4A000008

# define INTSUBMSK 0x4A00001C

# define CLKDIVN 0x4C000014

# endif

通過宏定義了一些地址常量，具體這些寄存器的內容，需要看s3c2410手冊才行。

ldr r0, =pWTCON

mov r1, #0x0

str r1, [r0]

關閉watchdog功能，不然一到時間就cpu就複位了。

mov r1, #0xffffffff

ldr r0, =INTMSK

str r1, [r0]

# if defined(CONFIG_S3C2410)

ldr r1, =0x3ff

ldr r0, =INTSUBMSK

str r1, [r0]

# endif

將所有的中斷都mask掉，不響應

ldr r0, =CLKDIVN

mov r1, #3

str r1, [r0]

#endif

設定時鐘分頻，應該是cpu上某些部分使用不同的時鐘頻率。

stack_setup:

ldr r0, _TEXT_BASE

sub r0, r0, #CONFIG_SYS_MALLOC_LEN

sub r0, r0, #CONFIG_SYS_GBL_DATA_SIZE

#ifdef CONFIG_USE_IRQ

sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)

#endif

sub sp, r0, #12

留出空間，設定sp棧指標，此時可以運行C程式了

clear_bss:

ldr r0, _bss_start

ldr r1, _bss_end

mov r2, #0x00000000

清空bss段

clbss_l:str r2, [r0]

add r0, r0, #4

cmp r0, r1

ble clbss_l

ldr pc, _start_armboot

pc指向_start_armboot，即跳轉執行start_armboot

_start_armboot: .word start_armboot