u-boot分析四 (程序入口start.S)

最新推荐文章于 2025-05-30 01:41:28 发布

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#u-boot #start-S #汇编 #arm

本文详细分析了u-boot的启动流程，重点介绍了start.S文件中的Stage1，包括入口设置、异常向量、CPU配置、内存控制器初始化、代码复制到RAM以及堆栈初始化。Stage2则在board.c的board_init_r()函数中开始，负责调用各种初始化函数，如Flash、内存分配、NAND设备、显示设备和网络设备的初始化，最终进入命令循环。

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u-boot分析四 (程序入口start.S)

注：部分内容摘抄自网络，如有问题，请联络博主。

本文内容：了解以stars.S为开始的ARM汇编程序部分。

回顾前几篇博文，咱们见识过了u-boot的目录结构，另外简要分析了u-boot.lds脚本文件的link原理。而今天我们要来听听嵌入式程序君告诉咱们的第一句“话”。

正式开始之前，我们需要准备三样东西：

u-boot source code
常用ARM指令集
Source Insight(用于trace code，使用方法略过，不会问百度)

bootloader通常stage1和stage2两步骤，u-boot也不例外。

Stage1：依赖于CPU体系结构的代码（如设备初始化代码等）通常都放在这个程序段，且可以用汇编语言来实现；
stage2：通常用C语言来实现，这样可以实现复杂的功能，而且有更好的可读性和移植性。

具体的说，

Stage1 start.S代码结构
u-boot的stage1代码通常放在start.S文件中，用汇编语言写成，其主要代码部分如下：
(1) 定义入口。由于一个可执行文件必须有一个入口点，并且只能有一个全局入口，通常这个入口放在ROM（Flash）的0x0地址。因此，必须通知编译器以使其知道这个入口，该工作可通过修改链接器脚本(.lds文件)来完成。
(2) 设置异常向量（Exception Vector）。
(3) 设置CPU的速度、时钟频率及终端控制寄存器。
(4) 初始化内存控制器。
(5) 将ROM中的代码复制到RAM中。
(6) 初始化堆栈。
(7) 转到RAM中执行，该工作可使用指令ldr pc来完成。
Stage2 C语言代码部分
./arch/arm/lib/board.c中的board_init_r()是C语言开始的函数，也是整个启动代码中C语言的主函数，同时还是整个u-boot(armboot)的主函数，该函数主要完成如下操作：
(1) 调用一系列的初始化函数。
(2) 初始化Flash设备。
(3) 初始化系统内存分配函数。
(4) 如果目标系统拥有NAND设备，则初始化NAND设备。
(5) 如果目标系统有显示设备，则初始化该类设备。
(6) 初始化相关网络设备，填写IP、MAC地址等。
(7) 进去命令循环（即整个boot的工作循环），接收用户从串口输入的命令，然后进行相应的工作。

事不宜迟，我们赶紧打开start.S：
./arch/arm/cpu/slsiap/s5p4418/start.S

/*
 * armboot - Startup Code for NXPxxxx/ARM Cortex CPU-core
 */

#include <asm-offsets.h>
#include <config.h>
#include <version.h>
#include <asm/system.h>
#include <linux/linkage.h>

/*
 *************************************************************************
 *
 * Exception vectors as described in ARM reference manuals
 *
 * replace arm/lib/vectors.S
 *
 *************************************************************************
 */
    .globl  _stext  
    /*程序的全局入口，《u-boot分析 三》中u-boot.lds设置此入口地址为0x00000000*/
_stext:
    b   reset
    /*参阅《常用ARM指令集及汇编》可知，b为跳转指令，跳转到reset函数处，reset在后面*/

    /*ARM体系结构规定在上电复位后的起始位置，必须有8条连续的跳转指令，通过硬件实现。他们就是异常向量表*/
    /*ldr，用于加载32bit的立即数或一个地址值到指定寄存器*/
    ldr pc, _undefined_instruction /*未定义指令异常,0x04*/
    ldr pc, _software_interrupt    /*软中断异常,0x08*/
    ldr pc, _prefetch_abort        /*内存操作异常,0x0c*/
    ldr pc, _data_abort            /*数据异常,0x10*/
    ldr pc, _not_used              /*未使用,0x14*/
    ldr pc, _irq                   /*慢速中断异常,0x18*/
    ldr pc, _fiq                   /*快速中断异常,0x1c*/

/*.word的意思是将后边的符号所对应的32bit值赋予前面的符号*/
/*而如下的七条语句，后面的符号正好是对应的中断异常服务程序的入口地址*/
/*这七个中断服务程序位于./arch/arm/cpu/slsiap/s5p4418/vector.S*/
_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: