S3C2410 bootloader VIVI阅读笔记.docx
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S3C2410bootloaderVIVI阅读笔记
S3C2410bootloader----VIVI阅读笔记
建议读一读《嵌入式系统BootLoader技术内幕》（詹荣开著），google一下就会找到一片。
什么是Bootloader就不再这里废话了，看看上面的文章就明了了。
Bootloader有非常多种，如本文将要阅读的vivi，除此之外更有uboot，redboot，lilo等等。
Vivi是韩国mizi公司专门为三星s3c2410芯片设计的Bootloader。
先来看看vivi的源码树：
vivi-+-arch-+-s3c2410
|-Documentation
|-drivers-+-serial
|
‘-mtd-+-maps
|
|-nor
|
‘-nand
|-include-+-platform
| |-mtd
| ‘-proc
|-init
|-lib-+-priv_data
|-scripts-+-lxdialog
|-test
|-util
能google一下，搜到源码vivi.tar.gz。
前面提到的文件已系统的分析了bootloader的，这里就按原始码来具体说事。
vivi也能分为2个阶段，阶段1的代码在arch/s3c2410/head.S中，阶段2的代码从init/main.c的main函数开始。
1．阶段1
阶段1从程式arch/s3c2410/head.S开始，按照head.S的代码执行顺序，一次完成了下面几个任务：
u
1、关WATCHDOG（disablewatchdogtimer）
上电后，WATCHDOG默认是开着的
u
2、禁止所有中断（disableallinterrupts）
vivi中不会用到中断，中断是系统的事，bootloader可不能去干这事的（不过这段代码实在多余，上电后中断默认是关闭的）
u
3、初始化系统时钟（initialisesystemclocks）
启动MPLL，FCLK=200MHz，HCLK=100MHz，PCLK=50MHz，“CPUbusmode”改为“Asynchronousbusmode”。
u
4、初始化内存控制寄存器（memsetup）
S3c2410共有15个寄存器，在此开始初始化13个寄存器。
u
5、检查是否从掉电模式唤醒（Checkifthisisawake-upfromsleep）
若是，则调用WakeupStart函数进行处理。
u
6、点亮所有LED（AllLEDon）
点一下灯，通知外面的同志，告诉他们有情况发生。
u
7、初始化UART0（setGPIOforUART&InitUART）
a．设置GPIO，选择UART0使用的引脚
b．初始化UART0，设置工作方式（使用FIFO）、波特率1152008N1、无流控等。
这可是使用串口和s3c2410通信的条件啊，在终端也要如此设置。
u
8、跳到内存测试函数（simplememorytesttofindsomeDRAMflaults）
当然要定义了CONFIG_BOOTUP_MEMTEST这个参数才会跳到内存测试。
u
9、如果定义了以Nand
flash方式启动（#ifdef
CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT），则此时要将vivi所有代码（包括阶段1和阶段2）从Nandflash复制到SDRAM中（因为在Nandflash中是不能执行程式的，他只能做为程式和数据的存储器，而Norflash可就不同了，Nor
flash能执行程式，但贵是他发展得瓶颈）：
a．设置nandflash控制寄存器
b．设置堆栈指针
c．设置即将调用的函数nand_read_ll的参数：
r0=目的地址（SDRAM的地址），r1=源地址（nandflash的地址），r2=复制的长度（以字节为单位）
d．调用nand_read_ll进行复制
u
10、跳到bootloader的阶段2运行，亦即调用init/main.c中的main函数（getreadtocallCfunctions）
a．重新设置堆栈
b．设置main函数的参数
c．调用main函数
head.S有900多行，都是些arm汇编，看的云山雾罩，汇编看来是忘的差不多了，所以这部分代码也看的相当糙，只知道大概在干什么，至于个中缘由就不是非常了解。
先学学arm汇编再回来看。
2．阶段2
从init/main.c中的main函数开始，终于步入C语言的世界了。
Main函数总共有8步（8steps），先看看原始码：
intmain（intargc,char*argv[]）
{
intret;
/*
Step1:
*/
putstr（"＼r＼n"）;
putstr（vivi_banner）;
//vivi_banner是vivi执行开始的显示信息，vivi_banner在文件version.c中定义
reset_handler（）;
/*Step2:
*/
ret=board_init（）;
if（ret）{
putstr（"Failedaboard_init（）procedure＼r＼n"）;
error（）;
}
/*Step3:
*/
mem_map_init（）;
mmu_init（）;
putstr（"Succeedmemorymapping.＼r＼n"）;
/*Now,vivi
isrunningontheram.MMUisenabled.
*Step4:
*/
/*initializetheheaparea*/
ret=heap_init（）;
if（ret）{
putstr（"Failedinitailizingheapregion＼r＼n"）;
error（）;
}
/*Step5:
MTD*/
ret=mtd_dev_init（）;
/*Step6:
*/
init_priv_data（）;
/*Step7:
*/
misc（）;
init_builtin_cmds（）;
/*Step8:
*/
boot_or_vivi（）;
return0;
}
下面按照上面的步骤逐步来分析一下。
1、Step
1：
reset_handler（）
reset_handler用于将内存清零，代码在lib/reset_handle.c中。
1 void
2 reset_handler（void）
3 {
4 intpressed;
5 pressed=is_pressed_pw_btn（）; /*判断是硬件复位还是软件复位*/
6 if（pressed==PWBT_PRESS_LEVEL）{
7 DPRINTK（"HARD
RESET＼r＼n"）;
8 hard_reset_handle（）; /*调用clear_mem对SDRAM清0*/
9 }else{
10 DPRINTK（"SOFT
RESET＼r＼n"）;
11 soft_reset_handle（）; /*此函数为空*/
12 }
13 }
在上电后，reset_handler调用第8行的hard_reset_handle（），此函数在lib/reset_handle.c中：
[main（intargc,char*argv[]）->
reset_handler（）->hard_reset_handle（）]
1 staticvoid
2 hard_reset_handle（void）
3 {
4 #if0
5 clear_mem（（unsigned
long）（DRAM_BASE+VIVI_RAM_ABS_POS）,＼
6 （unsignedlong）（DRAM_SIZE-
VIVI_RAM_ABS_POS））;
7 #endif
/*lib/memory.c,将起始地址为USER_RAM_BASE，长度为USER_RAM_SIZE的内存清0*/
8 clear_mem（（unsignedlong）USER_RAM_BASE,（unsignedlong）USER_RAM_SIZE）;
9 }
2、Step
2：
board_init（）
board_init调用2个函数用于初始化定时器和设置各GPIO引脚功能，代码在arch/s3c2410/smdk.c中：
[main（intargc,char*argv[]）>
board_init（）]
1 intboard_init（void）
2 {
3 init_time（）;
/*arch/s3c2410/proc.c*/
4 set_gpios（）;
/*arch/s3c2410/smdk.c
*/
5 return0;
6 }
init_time（）这个函数对寄存器进行了简单的操作：
voidinit_time（void）
{
TCFG0=（TCFG0_DZONE（0）|TCFG0_PRE1（15）|TCFG0_PRE0（0））;
/*s3c2410datasheetP298*/
/*TCFG0=0|0xf00|0*/
}
寄存器TCFG0由三部分组成，prescaler0,prescaler1,deadzone和reserve四部分，前三部分分别对应TCFG0_PRE0、TCFG0_PRE1、TCFG0_DZONE，TCFG0_PRE0（0）实际值为0x00，TCFG0_PRE1（15）实际值为0x0f00，而TCFG0_DZONE（0）实际值为0x000000。
实际中，vivi并未使用定时器，这个函数就能忽略。
set_gpios（）用于选择GPA至GPH端口各引脚的功能及是否使用各引脚的内部上拉电阻，并设置外部中断源寄存器EXTINT0-2（vivi中未使用外部中断）。
1
voidset_gpios（void）
2 {
3
GPACON =vGPACON;
4
GPBCON =vGPBCON;
5
GPBUP =vGPBUP;
6
GPCCON =vGPCCON;
7
GPCUP =vGPCUP;
8
GPDCON =vGPDCON;
9
GPDUP =vGPDUP;
10
GPECON =vGPECON;
11
GPEUP =vGPEUP;
12
GPFCON =vGPFCON;
13
GPFUP =vGPFUP;
14
GPGCON =vGPGCON;
15
GPGUP =vGPGUP;
16
GPHCON =vGPHCON;
17
GPHUP =vGPHUP;
18
EXTINT0=vEXTINT0;
19
EXTINT1=vEXTINT1;
20
EXTINT2=vEXTINT2;
21 }
以第三行为例，vGPACON的值为0x007fffff，查找s3c2410用户手册可知，该参数将GPACON的23位全部置1。
各位功能需察看s3c2410用户手册。
3、Step
3：
建立页表和启动MMU
mem_map_init（）;
mmu_init（）;
mem_map_init函数用于建立页表，vivi使用段式页表，只需要一级页表。
他调用3个函数，代码在arch/s3c2410/mmu.c中：
[main（intargc,char*argv[]）>
mem_map_init（void）]
1 voidmem_map_init（void）
2
{
3
#ifdefCONFIG_S3C2410_NAND_BOOT
/*CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT
=y，在文件include/autoconf.h中定义*/
4
mem_map_nand_boot（）;
/*最终调用mem_mepping_linear,建立页表*/
5 #else
6
mem_map_nor（）;
7 #endif
8
cache_clean_invalidate（）;/*清空cache,使无效cache*/
9
tlb_invalidate（）;
/*使无效快表TLB*/
10 }
第9、10行的两个函数能不用管他，他们做的事情在下面的mmu_init函数里又重复了一遍。
对于本研发板，在.config中定义了CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT。
mem_map_nand_boot（）函数调用mem_mapping_linear（）函数来最终完成建立页表的工作。
页表存放在SDRAM物理地址0x33dfc000开始处，共16K：
一个页表项4字节，共有4096个页表项；每个页表项对应1M地址空间，共4G。
mem_map_init先将4G虚拟地址映射到相同的物理地址上，NCNB（不使用cache，不使用writebuffer）?
?
这样，对寄存器的操作跟未启动MMU时是相同的；再将SDRAM对应的64M空间的页表项修改为使用cache。
mem_mapping_linear函数的代码在arch/s3c2410/mmu.c中：
[main（intargc,char*argv[]）>
mem_map_init（void）>mem_map_nand_boot（）>mem_mapping_linear（void）]
1 staticinlinevoidmem_mapping_linear（void）
2 {
3 unsignedlongpageoffset,sectionNumber;
4
putstr_hex（"MMUtablebaseaddress=0x",（unsignedlong）
mmu_tlb_base）;
5 /*4G虚拟地址映射到相同的物理地址.notcacacheable,notbufferable*/
6 /*mmu_tlb_base=0x33dfc000*/
7 for（sectionNumber=0;sectionNumber
>20））=pageoffset|
MMU_SECDESC;
10 }
11 /*makedramcacheable*/
12 /*SDRAM物理地址0x3000000-0x33ffffff,
13
DRAM_BASE=0x30000000,DRAM_SIZE=64M
14 */
15 for（pageoffset=DRAM_BASE;pageoffset1M）{
17 //DPRINTK（3,
"MakeDRAMsectioncacheable:
0x%08lx＼n",
pageoffset）;
18 *（mmu_tlb_base+
（pageoffset>>20））=＼
pageoffset|MMU_SECDESC|MMU_CACHEABLE;
19 }
20}
mmu_init（）函数用于启动MMU，他直接调用arm920_setup（）函数。
arm920_setup（）的代码在arch/s3c2410/mmu.c中：
[main（intargc,char*argv[]）>
mmu_init（）>arm920_setup（）]
1 staticinlinevoidarm920_setup（void）
2 {
3
unsignedlongttb=MMU_TABLE_BASE;
/*MMU_TABLE_BASE=0x33dfc000*/
4 __asm__（
5 /*Invalidatecaches*/
6 "mov r0,
#0＼n"
7 "mcr p15,0,r0,
c7,c7,0＼n" /*invalidateI,Dcachesonv4*/
8 "mcr p15,0,r0,
c7,c10,4＼n" /*drainwritebufferonv4*/
9 "mcr p15,0,r0,
c8,c7,0＼n" /*invalidateI,DTLBsonv4*/
10 /*Loadpagetablepointer*/
11 "mov r4,%0＼n"
12 "mcr p15,0,r4,c2,
c0,0＼n" /*loadpagetablepointer*/
13 /*Writedomainid（cp15_r3）*/
14 "mvn r0,
#0＼n" /*Domains0b01=client,0b11=Manager*/
15 "mcr p15,0,r0,c3,
c0,0＼n"
/*loaddomainaccessregister，writedomain15:
0,用户手册P548（accesspermissions）*/
16 /*Setcontrolregisterv4*/
17 "mrc p15,0,r0,c1,
c0,0＼n" /*getcontrolregisterv4*/
/*数据手册P545：
readcontrolregister*/
18 /*Clearout’unwanted’bits（thenputthem
inifweneedthem）*/
19 /*..VI..RSB....CAM*/ /*这些位的含义在数据手册P546*/
20 "bicr0,r0,#0x3000＼n" /*
..11............*/
/*I（bit[12]）=0=Instructioncachedisabled*/
21 /*V[bit[13]]（Baselocationofexception
registers）=0=Lowaddresses=0x00000000*/
22 "bicr0,r0,
#0x0300＼n" /*......11........*/
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