vivi bootloader解析

vivi是韩国mizi公司设计的一款主要针s3c2410平台的bootloader，其特点是体积小，功能强大，运行效率高和使用方便。

    vivi代码虽然比较小巧，但麻雀虽小，五脏俱全，用来学习bootloader还是不错的。代码在http://download.csdn.net/detail/yu4700/4388601可以下载到。

 

 

 

    vivi源代码结构

 

    包括arch/drivers/include/init/lib/scripts/util等几个目录

    |-arch  -------------------  此目录主要包含所有vivi支持的目标板的子目录

    |  |- s3c2410 -------------  s3c2410的支持代码

    |  |- def-configs ---------  硬件平台配置文件

    |-drivers -----------------  包括了引导内核需要的设备的驱动程序（MTD和串口）

    |  |- mtd -----------------  MTD设备驱动程序

    |  |- serial --------------  串口设备驱动程序

    |-init --------------------  main.c文件和version.c文件

    |-include -----------------  头文件目录

    |-lib ---------------------  公共接口代码

    |-util --------------------  工具的代码

    |-scripts -----------------  脚本文件

 

 

    vivi启动过程分析

    vivi启动分成两个过程，stage1和stage2。

 

    stage1代码是在head.S文件中，这个文件使用汇编语言编写。

    在地址0x0的地方存放着如下代码：

@ 0x00: Reset

b Reset

    这句会跳转到Reset的地方运行，顺序如下：

    1. 关闭watchdog

@ disable watch dog timer

mov r1, #0x53000000

mov r2, #0x0

str r2, [r1]

 

 

    2. 禁用中断

@ disable all interrupts

mov r1, #INT_CTL_BASE

mov r2, #0xffffffff

str r2, [r1, #oINTMSK]

ldr r2, =0x7ff

str r2, [r1, #oINTSUBMSK]

 

 

 

    3. 初始化系统时钟

@ initialise system clocks

mov r1, #CLK_CTL_BASE

mvn r2, #0xff000000

str r2, [r1, #oLOCKTIME]

 

 

@ldr r2, mpll_50mhz

@str r2, [r1, #oMPLLCON]

#ifndef CONFIG_S3C2410_MPORT1

@ 1:2:4

mov r1, #CLK_CTL_BASE

mov r2, #0x3

str r2, [r1, #oCLKDIVN]

 

 

mrc p15, 0, r1, c1, c0, 0

@ read ctrl register 

orr r1, r1, #0xc0000000

@ Asynchronous  

mcr p15, 0, r1, c1, c0, 0

@ write ctrl register

 

 

@ now, CPU clock is 200 Mhz

mov r1, #CLK_CTL_BASE

ldr r2, mpll_200mhz

str r2, [r1, #oMPLLCON]

#else

@ 1:2:2

    mov r1, #CLK_CTL_BASE

    ldr r2, clock_clkdivn

    str r2, [r1, #oCLKDIVN]

 

 

    mrc p15, 0, r1, c1, c0, 0       @ read ctrl register

    orr r1, r1, #0xc0000000     @ Asynchronous

    mcr p15, 0, r1, c1, c0, 0       @ write ctrl register

 

 

    @ now, CPU clock is 100 Mhz

    mov r1, #CLK_CTL_BASE

    ldr r2, mpll_100mhz

    str r2, [r1, #oMPLLCON]

#endif

bl memsetup

        请注意，最后一句是跳转语句，跳转到内存初始化的地方，同时把下一句的地址保存到R14，当内存初始化结束后就可以用mov

pc, lr这句来返回。

 

    4. 内存控制器配置

ENTRY(memsetup)

@ initialise the static memory 

 

@ set memory control registers

mov r1, #MEM_CTL_BASE

adrl r2, mem_cfg_val

add r3, r1, #52

1: ldr  r4, [r2], #4

str r4, [r1], #4

cmp r1, r3

bne 1b

 

mov pc, lr

 

    5. 打开LED

@ All LED on

mov r1, #GPIO_CTL_BASE

add r1, r1, #oGPIO_F

ldr r2,=0x55aa

str r2, [r1, #oGPIO_CON]

mov r2, #0xff

str r2, [r1, #oGPIO_UP]

mov r2, #0x00

str r2, [r1, #oGPIO_DAT]

 

    6. UART初始化

@ set GPIO for UART

mov r1, #GPIO_CTL_BASE

add r1, r1, #oGPIO_H

ldr r2, gpio_con_uart

 

str r2, [r1, #oGPIO_CON]

ldr r2, gpio_up_uart

str r2, [r1, #oGPIO_UP]

 

bl InitUART         -------------- 同样是跳转到InitUART

 

 

        初始化UART代码如下：

 

@ Initialize UART

@

@ r0 = number of UART port

InitUART:

ldr r1, SerBase

mov r2, #0x0

str r2, [r1, #oUFCON]

str r2, [r1, #oUMCON]

mov r2, #0x3

str r2, [r1, #oULCON]

ldr r2, =0x245

str r2, [r1, #oUCON]

#define UART_BRD ((50000000 / (UART_BAUD_RATE * 16)) - 1)

mov r2, #UART_BRD

str r2, [r1, #oUBRDIV]

 

mov r3, #100

mov r2, #0x0

1: sub  r3, r3, #0x1

tst r2, r3

bne 1b

 

mov pc, lr

 

    7. 加载stage2的代码

       在copy之前会有内存检测

@

@ copy_myself: copy vivi to ram

@

copy_myself:

mov r10, lr

 

@ reset NAND

mov r1, #NAND_CTL_BASE

ldr r2, =0xf830

@ initial value

str r2, [r1, #oNFCONF]

ldr r2, [r1, #oNFCONF]

bic r2, r2, #0x800

@ enable chip

str r2, [r1, #oNFCONF]

mov r2, #0xff

@ RESET command

strb r2, [r1, #oNFCMD]

mov r3, #0

@ wait 

1: add  r3, r3, #0x1

cmp r3, #0xa

blt 1b

2: ldr  r2, [r1, #oNFSTAT] @ wait ready

tst r2, #0x1

beq 2b

ldr r2, [r1, #oNFCONF]

orr r2, r2, #0x800

@ disable chip

str r2, [r1, #oNFCONF]

 

@ get read to call C functions (for nand_read())

ldr sp, DW_STACK_START

@ setup stack pointer

mov fp, #0

@ no previous frame, so fp=0

 

@ copy vivi to RAM

ldr r0, =VIVI_RAM_BASE

mov     r1, #0x0

mov r2, #0x20000

bl nand_read_ll

 

tst r0, #0x0

beq ok_nand_read

 

ok_nand_read:

@ verify

mov r0, #0

ldr r1, =0x33f00000

mov r2, #0x400

@ 4 bytes * 1024 = 4K-bytes

go_next:

ldr r3, [r0], #4

ldr r4, [r1], #4

teq r3, r4

bne notmatch

subs r2, r2, #4

beq done_nand_read

 

bne go_next

notmatch:

#ifdef CONFIG_DEBUG_LL

sub r0, r0, #4

ldr r1, SerBase

bl PrintHexWord

ldr r0, STR_FAIL

ldr r1, SerBase

bl PrintWord

#endif

1: b 1b

done_nand_read:

mov pc, r10

 

    8. 跳转到stage2

@ get read to call C functions

ldr sp, DW_STACK_START

@ setup stack pointer

mov fp, #0

@ no previous frame, so fp=0

mov a2, #0

@ set argv to NULL 

 

bl main

@ call main 

mov pc, #FLASH_BASE

@ otherwise, reboot

        这里bl main这句就是跳转到main去了，正常的情况下，main函数是不会返回的，如果main返回了，那么一定是遇到了异常，所以后面紧跟的是一句重启语句。

 

 

    stage2代码主要是C语言了，从上面的汇编码可以看出，跳转到了main函数。该函数位于/init/main.c文件中。

    1. 清空内存

    由于串口已经初始化过了，所以这里可以通过串口吐出一些调试信息。

putstr("\r\n");

putstr(vivi_banner);

 

reset_handler();

 

    2. 系统初始化

    调用board_init()函数进行板级硬件初始化。

    这个函数和开发板硬件是密切相关的，主要完成时钟初始化和IO口设置两项任务。

 

    3. 内存映射初始化和MMU初始化

mem_map_init();

mmu_init();

 

    4. 堆栈初始化

    调用heap_init()函数，主要是分配一块内存做堆

 

    5. 初始化MTD设备

    调用mtd_dev_init()函数

 

    6. 设置启动参数

    调用init_priv_data()函数

 

    7. 初始化内置命令

misc();

init_builtin_cmds();

        这段代码是初始化一大堆内置命令，最终都会调用add_command()函数来载入命令

 

    8. 启动内核

    调用boot_or_vivi()，如果boot没有错误则会调用vivi_shell()来启动一个shell