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（注：本文参考资料：朱有鹏嵌入式课程。本文为个人学习记录，如有错误，欢迎指正。）
U-Boot的启动过程分为两个阶段。
第一阶段：主要是SOC内部的初始化，板级的初始化比较少，所以移植的修改量比较小。此阶段由汇编语言编写，代码主体分布在/uboot/cpu/s5pc11x/start.S和/uboot/board/samsung/x210/lowlevel_init.S中。
第二阶段：主要是板级的初始化，SOC内部的初始化比较少，移植的修改量主要在此。此阶段由c语言编写，代码主体分布在/uboot/lib_arm/board.c中。
/uboot/include/config.h文件是在配置过程中中生成的（具体/uboot/mkconfig文件中实现），其中的内容就是“#include <configs/x210_sd.h>”，即包含开发板的配置头文件。
version.h文件是uboot的版本信息文件，是在编译过程中生成的。具体的U-Boot的version信息可以在/uboot/Makefile中更改
U-Boot中的头文件包含其实都不是真正被包含的文件，它们大多是在配置编译阶段产生的符号链接或者是具有符号链接功能的头文件（/uboot/mkconfig中创建符号链接）。总之，它们的功能都类似于符号链接，目的是让uboot的源码更具灵活性和移植性。
#include <config.h> #include <version.h> #if defined(CONFIG_ENABLE_MMU) #include <asm/proc/domain.h> #endif #include <regs.h>
uboot.bin镜像在开头需要加16字节的检验头（详见 irom application note文件）。这一部分主要功能是在代码段最开始处放置16字节的填充位，即通过伪.word指令定义4个word（32位）的空间来在代码段最开始处占16字节。
在此处只是占据16字节的空间，校验头的正确值在编译阶段通过mkv210image.c中计算并填充的。
#if defined(CONFIG_EVT1) && !defined(CONFIG_FUSED) .word 0x2000 .word 0x0 .word 0x0 .word 0x0 #endif
.globl是globl是把_start这个标号全局化，是编译器的操作，并不是汇编指令。_start代表程序start.S的入口。
这段代码的功能是设置异常向量表。b reset 所处的位置是与异常向量表基地址偏移量为的0的地方，所以当复位异常发生时（开机也属于复位异常），CPU会自动跳转入异常表基址偏移量为0处执行复位异常程序，即跳转执行reset部分的代码。
这部分代码只是构建了异常向量表，当每个异常向量指向的内容为空（除reset异常外）。因为U-Boot比较简单，只是作为引导程序，所以不需要很细致的处理各种异常。
.globl _start _start: b reset 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
开机后程序从此时正式开始运行。
程序上电之初，异常向量表未初始化，故先禁能IRQ（普通中断）和FIQ（快速中断）。
使能SVC模式，即超级用户模式。SVC 模式，主要用于 SWI(软件中断)和 OS(操作系统)。这个模式有额外的特权，允许你进一步控制计算机。例如，你必须进入超级用户模式来读取一个插件(podule)。这不能在用户模式下完成。
/* * the actual reset code */ reset: /* * set the cpu to SVC32 mode and IRQ & FIQ disable */ @;mrs r0,cpsr @;bic r0,r0,#0x1f @;orr r0,r0,#0xd3 @;msr cpsr,r0 msr cpsr_c, #0xd3 @ I & F disable, Mode: 0x13 - SVC
TEXT_BASE是U-Boot代码的链接地址，在/uboot/board/samsung/config.mk文件中定义，该文件在/uboot/Makefile->x210_sd_config段中生成。TEXT_BASE = 0xc3e00000
_TEXT_BASE: .word TEXT_BASE
设置U-Boot在DDR中的物理地址，即运行地址，U-Boot重定位将整个U-Boot拷贝至DDR中的_TEXT_PHY_BASE。CFG_PHY_UBOOT_BASE在开发板配置文件（/uboot/include/configs/x210_sd_config）中定义，为0x33e00000
_TEXT_PHY_BASE: .word CFG_PHY_UBOOT_BASE
在开启MMU之后，虚拟地址段0xc0000000-0xd0000000将被映射到物理地址段0x30000000-0x40000000。所以TEXT_BASE = 0xc3e00000对应的物理地址为TEXT_BASE = 0x33e00000,即U-Boot的链接地址与运行地址一致。
caches是CPU的缓冲区，它的作用是存放常用的数据和指令，提高cpu与内存之间数据与指令的传输速率。
MMU是CPU的内存管理单元，它的作用是转换虚拟地址与物理地址。
关闭caches的原因：上电初始，DDR未初始化，当CPU从cache中取数据时，可能导致数据预取异常。另一方面，当汇编指令读取缓存数据，而实际物理地址对应的数据发生变化，导致CPU不能获取最新的数据。在C语言中无需关闭caches，因为C语言中可以使用volatile关键字避免上述情况。
关闭MMU的原因：U-Boot的作用是硬件初始化和引导操作系统，纯粹的初始化阶段，开启MMU会导致这个过程更复杂。
cpu_init_crit:
.................................................
/*
* disable MMU stuff and caches
*/
mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0
bic r0, r0, #0x00002000 @ clear bits 13 (--V-)
bic r0, r0, #0x00000007 @ clear bits 2:0 (-CAM)
orr r0, r0, #0x00000002 @ set bit 1 (--A-) Align
orr r0, r0, #0x00000800 @ set bit 12 (Z---) BTB
mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0
/* Read booting information */
ldr r0, =PRO_ID_BASE
ldr r1, [r0,#OMR_OFFSET]
bic r2, r1, #0xffffffc1
............................................
/* SD/MMC BOOT */
cmp r2, #0xc
moveq r3, #BOOT_MMCSD
.............................................
ldr r0, =INF_REG_BASE
str r3, [r0, #INF_REG3_OFFSET]
ldr sp, =0xd0036000 /* end of sram dedicated to u-boot */ sub sp, sp, #12 /* set stack */ mov fp, #0
/uboot/board/x210/lowlevel_init
1）判断复位的类型
/* check reset status */ ldr r0, =(ELFIN_CLOCK_POWER_BASE+RST_STAT_OFFSET) ldr r1, [r0] bic r1, r1, #0xfff6ffff cmp r1, #0x10000 beq wakeup_reset_pre cmp r1, #0x80000 beq wakeup_reset_from_didle
2）关看门狗
/* Disable Watchdog */ ldr r0, =ELFIN_WATCHDOG_BASE /* 0xE2700000 */ mov r1, #0 str r1, [r0]
3）开发板供电锁存
/* PS_HOLD pin(GPH0_0) set to high 开发板供电上锁*/ ldr r0, =(ELFIN_CLOCK_POWER_BASE + PS_HOLD_CONTROL_OFFSET) ldr r1, [r0] orr r1, r1, #0x300 orr r1, r1, #0x1 str r1, [r0]
4）检测程序当前的执行位置（SRAM或DDR）
ldr r0, =0xff000fff bic r1, pc, r0 /* r0 <- current base addr of code */ ldr r2, _TEXT_BASE /* r1 <- original base addr in ram */ bic r2, r2, r0 /* r0 <- current base addr of code */ cmp r1, r2 /* compare r0, r1 */ beq 1f /* r0 == r1 then skip sdram init */
5）初始化时钟、DDR、串口
/* init system clock */
bl system_clock_init
/* Memory initialize */
bl mem_ctrl_asm_init
1:
/* for UART */
bl uart_asm_init //初始化完成打印'O'
bl tzpc_init //基本没用
#if defined(CONFIG_ONENAND)
bl onenandcon_init
#endif
#if defined(CONFIG_NAND)
/* simple init for NAND */
bl nand_asm_init
#endif
..............................................
/* Print 'K' */
ldr r0, =ELFIN_UART_CONSOLE_BASE
ldr r1, =0x4b4b4b4b
str r1, [r0, #UTXH_OFFSET]
pop {pc}
ldr r0, =0xE010E81C /* PS_HOLD_CONTROL register */ ldr r1, =0x00005301 /* PS_HOLD output high */ str r1, [r0]
/* get ready to call C functions */ ldr sp, _TEXT_PHY_BASE /* setup temp stack pointer */ sub sp, sp, #12 mov fp, #0 /* no previous frame, so fp=0 */
ldr r0, =0xff000fff bic r1, pc, r0 /* r0 <- current base addr of code */ ldr r2, _TEXT_BASE /* r1 <- original base addr in ram */ bic r2, r2, r0 /* r0 <- current base addr of code */ cmp r1, r2 /* compare r0, r1 */ beq after_copy /* r0 == r1 then skip flash copy */
#if defined(CONFIG_EVT1) /* If BL1 was copied from SD/MMC CH2 */ ldr r0, =0xD0037488 ldr r1, [r0] ldr r2, =0xEB200000 cmp r1, r2 beq mmcsd_boot #endif ldr r0, =INF_REG_BASE ldr r1, [r0, #INF_REG3_OFFSET] cmp r1, #BOOT_NAND /* 0x0 => boot device is nand */ beq nand_boot cmp r1, #BOOT_ONENAND /* 0x1 => boot device is onenand */ beq onenand_boot cmp r1, #BOOT_MMCSD beq mmcsd_boot cmp r1, #BOOT_NOR beq nor_boot cmp r1, #BOOT_SEC_DEV beq mmcsd_boot nand_boot: mov r0, #0x1000 bl copy_from_nand b after_copy onenand_boot: bl onenand_bl2_copy b after_copy mmcsd_boot: #if DELETE ldr sp, _TEXT_PHY_BASE sub sp, sp, #12 mov fp, #0 #endif bl movi_bl2_copy b after_copy nor_boot: bl read_hword b after_copy
typedef u32(*copy_sd_mmc_to_mem) (u32 channel, u32 start_block, u16 block_size, u32 *trg, u32 init);
| 函数返回值 |
u32代表函数执行成功与否 |
| u32 channel |
代表SD/MMC启动通道号（0-4） |
| u32 start_block |
起始块地址 |
| u16 block_size |
复制的块的个数 |
| u32 *trg |
复制操作的目的地址，一般是DDR内的地址 |
| u32 init |
init一般给0，不用多管 |
void movi_bl2_copy(void){
ulong ch;
ch = *(volatile u32 *)(0xD003A508);
copy_sd_mmc_to_mem copy_bl2 = (copy_sd_mmc_to_mem) (*(u32 *) (0xD003E008));
u32 ret;
if (ch == 0xEB000000) //SD卡通道0
{
ret = copy_bl2(0, MOVI_BL2_POS, MOVI_BL2_BLKCNT,CFG_PHY_UBOOT_BASE, 0);
}
else if (ch == 0xEB200000) //SD卡通道2
{
.................
}
}
bl movi_bl2_copy b after_copy
#if defined(CONFIG_ENABLE_MMU) /*使能域访问*/ enable_mmu: ldr r5, =0x0000ffff mcr p15, 0, r5, c3, c0, 0 @load domain access register /*将转换表ttb的基地址放入cp15的c2寄存器，mmu就能自动使用虚拟地址映射*/ ldr r0, _mmu_table_base ldr r1, =CFG_PHY_UBOOT_BASE ldr r2, =0xfff00000 bic r0, r0, r2 orr r1, r0, r1 mcr p15, 0, r1, c2, c0, 0 /*通过设置cp15的c1寄存器来开启mmu，以实现虚拟地址映射和内存访问权限管理等功能*/ mmu_on: mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 orr r0, r0, #1 mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 nop nop nop nop #endif
#ifdef CONFIG_ENABLE_MMU
#ifdef CONFIG_MCP_SINGLE
.macro FL_SECTION_ENTRY base,ap,d,c,b //macro指令是汇编中宏定义
.word (\base << 20) | (\ap << 10) | \
(\d << 5) | (1<<4) | (\c << 3) | (\b << 2) | (1<<1)
.endm //即结束宏定义
.section .mmudata, "a"
.align 14
.globl mmu_table
mmu_table:
.set __base,0 //设置变量__base值为
/*.rept 0x100相当于for循环，一共循环0x100次，所以这一块代码创建了0x100（256）个转换表单元*/
.rept 0x100
/*利用刚才定义的带参宏创建转换表的内容，变量__base和3,0,0,0作为参数*/
FL_SECTION_ENTRY __base,3,0,0,0
.set __base,__base+1 //相当于base=base+1
.endr //结束循环
.........................................//后续继续建表
| 输入虚拟地址 |
输出的物理地址 |
长度 |
| 0-10000000 |
0-10000000 |
256MB |
| 10000000-20000000 |
0 |
256MB |
| 20000000-60000000 |
20000000-60000000 |
1GB |
| 60000000-80000000 |
0 |
512MB |
| 80000000-b0000000 |
80000000-b0000000 |
768MB |
| b0000000-c0000000 |
b0000000-c0000000 |
256MB |
| c0000000-d0000000 |
30000000-40000000 |
256MB |
| d-完 |
d-完 |
768MB |
stack_setup:
#if defined(CONFIG_MEMORY_UPPER_CODE)
ldr sp, =(CFG_UBOOT_BASE + CFG_UBOOT_SIZE - 0x1000
clear_bss: ldr r0, _bss_start /* find start of bss segment */ ldr r1, _bss_end /* stop here */ mov r2, #0x00000000 /* clear */ clbss_l: str r2, [r0] /* clear loop... */ add r0, r0, #4 cmp r0, r1 ble clbss_l
ldr pc, _start_armboot
_start_armboot:
.word start_armboot
1）定义一个函数指针类型。
typedef int (init_fnc_t) (void);
2）定义并初始化init_sequence数组
定义并初始化一个全局数组init_sequence，其元素是指向init_fnc_t类型函数的指针，这些函数都是用来初始化各个功能的函数。这些函数的具体功能如下：
init_fnc_t *init_sequence[] = {
cpu_init, /* basic cpu dependent setup */
#if defined(CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT)
reloc_init, /* Set the relocation done flag, mustdo this AFTER cpu_init()*/
#endif
board_init, /* basic board dependent setup */
interrupt_init, /* set up exceptions */
env_init, /* initialize environment */
init_baudrate, /* initialze baudrate settings */
serial_init, /* serial communications setup */
console_init_f, /* stage 1 init of console */
display_banner, /* say that we are here */
#if defined(CONFIG_DISPLAY_CPUINFO)
print_cpuinfo, /* display cpu info (and speed) */
#endif
#if defined(CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO)
checkboard, /* display board info */
#endif
#if defined(CONFIG_HARD_I2C) || defined(CONFIG_SOFT_I2C)
init_func_i2c,
#endif
dram_init, /* configure available RAM banks */
display_dram_config,
NULL,
};
3）初始化全局变量结构体gd_t、bd_t
typedef struct global_data {
bd_t *bd;//该指针指向bd_t结构体，其具体内容涉与板级硬件资源信息相关的全局变量
unsigned long flags;
unsigned long baudrate; //串口波特率
unsigned long have_console;//标志位，是否使用控制台console
unsigned long reloc_off; //重定位有关偏移量
unsigned long env_addr; //环境变量结构体的偏移量
usigned long env_valid; //标志位，表示内存中的环境变量能否使用
unsigned long fb_base; //帧缓存基地址，和显示有关
#ifdef CONFIG_VFD
unsigned char vfd_type; /* display type */
#endif
void **jt; /* jump table *///基本无用
} gd_t;
typedef struct bd_info {
int bi_baudrate; //串口波特率
unsigned long bi_ip_addr; //IP地址
unsigned char bi_enetaddr[6]; //MAC地址
struct environment_s *bi_env;
ulong bi_arch_number; //机器码
ulong bi_boot_params; //U-Boot给内核传参的地址
struct //DDR相关信息
{
ulong start;
ulong size;
}
bi_dram[CONFIG_NR_DRAM_BANKS];
#ifdef CONFIG_HAS_ETH1
unsigned char bi_enet1addr[6];
#endif
} bd_t;
/*register表示尽量让cpu放在寄存器中，以提高其读写速度；asm (“r8”)是指定放在寄存器的r8*/
#define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR register volatile gd_t *gd asm ("r8")
#ifdef CONFIG_MEMORY_UPPER_CODE /* by scsuh */ ulong gd_base; gd_base = CFG_UBOOT_BASE + CFG_UBOOT_SIZE - CFG_MALLOC_LEN - CFG_STACK_SIZE - sizeof(gd_t); ............... gd = (gd_t*)gd_base; #endif
memset ((void*)gd, 0, sizeof (gd_t)); gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t)); memset (gd->bd, 0, sizeof (bd_t))
for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr)
{
if ((*init_fnc_ptr)() != 0)
{
hang ();
}
}
#ifdef CONFIG_MEMORY_UPPER_CODE /* by scsuh */
mem_malloc_init (CFG_UBOOT_BASE + CFG_UBOOT_SIZE - CFG_MALLOC_LEN - CFG_STACK_SIZE);
#else
mem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN);
#endif
#if defined(CONFIG_SMDKC110)
#if defined(CONFIG_GENERIC_MMC)
puts ("SD/MMC: ");
mmc_exist = mmc_initialize(gd->bd);
if (mmc_exist != 0)
{
puts ("0 MB\n");
}
#endif
#if defined(CONFIG_MTD_ONENAND)
puts("OneNAND: ");
onenand_init();
/*setenv("bootcmd", "onenand read c0008000 80000 380000;bootm c0008000");*/
#else
//puts("OneNAND: (FSR layer enabled)\n");
#endif
#if defined(CONFIG_CMD_NAND)
puts("NAND: ");
nand_init();
#endif
#endif /* CONFIG_SMDKC110 */
/* initialize environment */ env_relocate ();
/* IP Address */
gd->bd->bi_ip_addr = getenv_IPaddr ("ipaddr");
/* MAC Address */
{
int i;
ulong reg;
char *s, *e;
char tmp[64];
i = getenv_r ("ethaddr", tmp, sizeof (tmp));
s = (i > 0) ? tmp : NULL;
for (reg = 0; reg < 6; ++reg) {
gd->bd->bi_enetaddr[reg] = s ? simple_strtoul (s, &e, 16) : 0;
if (s)
s = (*e) ? e + 1 : e;
}
devices_init (); /* get the devices list going. *///设备驱动初始化，从linux中移植而来 jumptable_init ();//跳转表初始化，其实没用 console_init_r (); //控制台的第二部分的初始化，有实质性的功能 enable_interrupts ();//开启中断，实质是一个空函数，U-Boot中并没有使用中断
for (;;)
{
main_loop ();
}
至此，U-Boot启动完成。