uclinux啟動(dòng)過程詳細(xì)分析
2) 為加載Boot Loader的Stage2準(zhǔn)備RAM空間
3) 復(fù)制Boot Loader的Stage2到RAM空間中
4) 設(shè)置好堆棧
5) 跳轉(zhuǎn)到Stage2的C入口點(diǎn)
Boot Loader的Stage2通常包括如下步驟:
1) 始化本階段要使用的硬件設(shè)備
2) 檢測系統(tǒng)內(nèi)存映射(Memory Map)
3) 將Kernel映象和根文件系統(tǒng)映象從FLASH上讀取到RAM空間中
4) 為內(nèi)核設(shè)置啟動(dòng)參數(shù)
5) 調(diào)用內(nèi)核
2.2 系統(tǒng)內(nèi)存組織
由于嵌入式設(shè)備具有很好的制定性,因此通常硬件環(huán)境會(huì)變的千差萬別。就算是用戶使用了相同的處理器芯片,但是也很有可能因?yàn)橥鈬O(shè)備電路設(shè)計(jì)的不同,而存在差異。對(duì)于BootLoader程序來說,存儲(chǔ)設(shè)備的與處理器的連接方式,與其息息相關(guān)。對(duì)于我們采用的S3C44B0微處理器來說,在系統(tǒng)加電之后,指令指針是指向0x00000000的,也就是說系統(tǒng)是從0x00000000開始之行。正是因?yàn)檫@個(gè)原因,通常這個(gè)地址空間我們會(huì)安排給FLASH存儲(chǔ)器。這樣我們可以將BootLoader啟動(dòng)代碼以及我們之后將會(huì)要啟動(dòng)的uClinux操作系統(tǒng)映像燒寫到Flash里。對(duì)于RAM地址空間,S3C44B0芯片將其設(shè)定為從0x0C000000到0x0FFFFFFF一共64MB的范圍里。我們可以通過設(shè)定存儲(chǔ)器控制寄存器來重新設(shè)定RAM的大小。例如我們?cè)囼?yàn)采用的存儲(chǔ)設(shè)備安排如下:
0x00000000 – 0x003FFFFF 4MB Flash
0x0C000000 – 0x0C7FFFFF 8MB RAM
通常來說對(duì)于系統(tǒng)的引導(dǎo)和操作系統(tǒng)的啟動(dòng),可以完全都在Flash中進(jìn)行,但是Flash存儲(chǔ)器的速度相對(duì)于RAM來說會(huì)慢很多,因此出于速度上的考慮,我們通常會(huì)將啟動(dòng)代碼和uClinux操作系統(tǒng)的內(nèi)核映像文件拷貝到RAM中之行。
下面我將對(duì)典型的BootLoader程序框架進(jìn)行分析。
2.3 Stage1階段
該階段的主要工作是完成對(duì)系統(tǒng)中斷向量的設(shè)置,初始化微處理器內(nèi)部寄存器,初始化堆棧,初始化RAM地址空間,并且將Stage2部分的C代碼拷貝到RAM空間的指定地點(diǎn),然后跳轉(zhuǎn)到C代碼入口點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行。對(duì)于這段代碼來說,做的都是一些準(zhǔn)備工作,因此為了提高效率,這段代碼通常都是使用匯編語言來完成的。下面我將結(jié)合具體的代碼來分析一下Stage1的啟動(dòng)過程。
1)設(shè)置中斷向量
設(shè)置S3C44B0處理器定義的8種系統(tǒng)中斷的中斷向量地址。這八種系統(tǒng)中斷分別是復(fù)位中斷、未定義指令中斷、軟件中斷、指令預(yù)取異常中斷、數(shù)據(jù)異常中斷、地址異常中斷、IRQ中斷和FIQ中斷。這8個(gè)中斷通常是通過無條件跳轉(zhuǎn)的方式來實(shí)現(xiàn)的。具體的代碼如下。
__entry :
b ResetHandler /* Reset vector */
b HandlerUndef /* Undefined instruction */
b HandlerSWI /* SWI */
b HandlerPabort /* Prefetch abort */
b HandlerDabort /* Data abort */
b 。 /* Address exception */
b HandlerIRQ /* IRQ */
b HandlerFIQ /* FIQ */
2)初始化微處理器內(nèi)部寄存器
這段代碼主要是要完成硬件部分的初始化,包括關(guān)閉中斷響應(yīng)、初始化微處理器通用端口、設(shè)置CPU頻率等操作。不過需要注意的是,在進(jìn)行硬件初始化之前需要將微處理器的運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換到SVC模式下。
MRS a1,CPSR /*; Pickup current CPSR*/
BIC a1,a1,#MODE_MASK /*; Clear the mode bits*/
ORR a1,a1,#SUP_MODE /*; Set the supervisor mode bits*/
ORR a1,a1,#LOCKOUT /*; Insure IRQ and FIQ intr are locked out*/
MSR CPSR_cxsf,a1 /*; Setup the new CPSR*/
3)初始化系統(tǒng)RAM空間
這個(gè)部分的工作主要是為之后啟動(dòng)代碼和內(nèi)核映像的拷貝操作做準(zhǔn)備,并且也為之后的C代碼的執(zhí)行初始化堆棧。這部分的工作主要可以分成兩個(gè)部分來處理。首先,根據(jù)系統(tǒng)配置的存儲(chǔ)器特性來初始化相關(guān)的存儲(chǔ)器控制寄存器。在我們使用的S3C44B0處理器中,存儲(chǔ)空間被分成了BANK0-BANK7一共8個(gè)塊,分別由BANKCON0-BANKCON7控制各個(gè)塊存儲(chǔ)器的讀寫時(shí)鐘和片選時(shí)鐘等信號(hào)參數(shù)。具體代碼如下:
ldr r0,=rBANKCON0
ldr r1,=0x700
str r1,[r0]
ldr r0,=rBANKCON1
ldr r1,=0x700 /* 0x7ffc */
str r1,[r0]
ldr r0,=rBANKCON2
ldr r1,=0x700 /* 0x7ffc */
str r1,[r0]
ldr r0,=rBANKCON3
ldr r1,=0x7568
str r1,[r0]
ldr r0,=rBANKCON4
ldr r1,=0x700 /* 0x7ffc */
str r1,[r0]
ldr r0,=rBANKCON5
ldr r1,=0x700 /* 0x7ffc */
str r1,[r0]
ldr r0,=rBANKCON6
ldr r1,=0x18008
str r1,[r0]
ldr r0,=rBANKCON7
ldr r1,=0x18000
str r1,[r0]
ldr r0,=rREFRESH
ldr r1,=0xac03e1
str r1,[r0]
ldr r0,=rBANKSIZE
ldr r1,=0x16
str r1,[r0]
ldr r0,=rMRSRB6
ldr r1,=0x020
str r1,[r0]
ldr r0,=rMRSRB7
ldr r1,=0x020
str r1,[r0]
初始化RAM空間的第二個(gè)部分就是初始化連接腳本文件中指定的需要清0的地址空間,將該斷地址空間的內(nèi)容清0。該部分地址空間主要是用來存放C語言代碼中的全局變量等內(nèi)容的。實(shí)現(xiàn)代碼如下:
LDR a1,=Image_ZI_Base /* Pickup the start of the BSS area */
MOV a3,#0 /* Clear value in a3 */
LDR a2,=Image_ZI_Limit /* Pickup the end of the BSS area */
CMP a1,a2
BEQ move_data
clear_loop :
STR a3,[a1],#4 /* Clear a word, a1 += 4 */
CMP a1,a2 /* end of ZI ? */
BNE clear_loop
4)為Stage2的C語言代碼的執(zhí)行準(zhǔn)備必要的堆棧
因?yàn)樵赟tage2階段一般都是采用C語言代碼來完成的,因此必須在使用C語言代碼之前先建立起必要的堆棧信息。通常為了避免堆棧數(shù)據(jù)被執(zhí)行代碼破壞,通常都是放在RAM的高端地址,并且使得堆棧指針的增長方向是向下增長的。
5)將初始化代碼拷貝到RAM中,并且跳轉(zhuǎn)到RAM中執(zhí)行。因?yàn)樵谖覀儾捎玫腟3C44B0微處理器里對(duì)于FLASH和RAM地址空間是使用的統(tǒng)一編址的,因此我們可以直接使用一個(gè)簡單循環(huán)來完成拷貝。
評(píng)論