mini2440 U-boot-1.1.6 分析

1.uboot的文件结构

  目录中主要包含以下文件

   a)依赖与平台的：

     board:  主要存放电路板的目录，每一种平台都有一个相应的目录，主要文件有Makefile，config.mk 等

     cpu：   cpu相关文件，每一个特定的cpu目录中都包括cpu.c interrupt.c 和start.s文件  cpu.c 初始化cpu，设置指令cache和数据     cache等；interrupt.c设置系统的各种终端和异常，比如快速中断、开关中断、时钟中断、软件中断、预取终止和未定义指令等；start.s时uboot启动时执行的第一个文件，主要是设置系统堆栈，工作方式等。

   lib_ppc    主要存放powerpc体系结构的通用文件

   lib_arm  存放arm体系结构的通用文件

   lib_i386  存放x86体系结构的通用文件

   b)通用文件

   include    头文件 和开发板的配置文件

  common   实现各种命令的C文件

  drivers   通用设备驱动 如网卡、串口等

   fs         支持文件系统的文件

   lib_generic  通用的多功能函数实现

  post   上点自检

  rtc    实时时钟

  tools   创建S-Record格式文件和U-BOOT images的工具

2.Makefile

1）Makefile中定义了源码及生成的目标文件存放的目录,目标文件存放目录BUILD＿DIR可以通过make O=dir 指定。如果没有指定，则设定为源码顶层目录。一般编译的时候不指定输出目录，则BUILD＿DIR为空。其它目录变量定义如下：

#OBJTREE和LNDIR为存放生成文件的目录，TOPDIR与SRCTREE为源码所在目录

Target：宿主机平台
Architecture：定义芯片架构（如MIPS、POWERPC、ARM等）
CPU：定义芯片指令集版本（如ARM7、ARM9、ARM11等）
Board：芯片厂商，它细分为两类
[VENDOR]：按厂商划分（如AT9200、S3C44B0等）
[SOC]：按SOC类型（如S3C2440、S3C2410等）

OBJTREE  := $(if $(BUILD_DIR),$(BUILD_DIR),$(CURDIR))
SRCTREE  := $(CURDIR)
TOPDIR  := $(SRCTREE)
LNDIR  := $(OBJTREE)
export TOPDIR SRCTREE OBJTREE

2）定义变量MKCONFIG：这个变量指向一个脚本，即顶层目录的mkconfig。

Mkconfig源码详解见http://student.youkuaiyun.com/space.php?uid=91306&do=blog&id=6389

MKCONFIG := $(SRCTREE)/mkconfig
export MKCONFIG

在编译U－BOOT之前，先要执行

# make mini2440_config

mini2440_config是Makefile的一个目标，定义如下：

mini2440_config : unconfig
 @$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t mini2440 NULL s3c24x0

 unconfig::
 @rm -f $(obj)include/config.h $(obj)include/config.mk /
  $(obj)board/*/config.tmp $(obj)board/*/*/config.tmp

显然，执行# make mini2440_config时，先执行unconfig目标，注意不指定输出目标时，obj，src变量均为空，unconfig下面的命令清理上一次执行make *_config时生成的头文件和makefile的包含文件。主要是include/config.h 和include/config.mk文件。

然后才执行命令
3.start.s
完成的功能主要包括
1：cpu自身的初始化：包括MMU,catch,时钟系统，SDRAM控制系统的初始话。
2：重定位：把自己从flash中搬到SDRAM 中
3：分配堆栈空间，设置堆栈指针
4：清零BSS数据段
5：跳转到第二阶段入口函数。
详细分析见源代码

其中一段代码：

/*
* we do sys-critical inits only at reboot,
* not when booting from ram!
*/
;对临界寄存器的初始化，如果从ram中启动则不执行，如果重启则执行
#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
bl cpu_init_crit
#endif
;重定向代码，也就是从flash中复制到ram中
#ifndef CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT
relocate: /* relocate U-Boot to RAM */
;当前代码地址，adr获取当前代码的地址信息，若从ram运行则_start=TEXT_BASE,否则_start=0x00000000
adr r0, _start /* r0 <- current position of code */
;获取_TEXT_BASE
ldr r1, _TEXT_BASE /* test if we run from flash or RAM */
cmp r0, r1 /* don't reloc during debug */
;两者相等，表示从ram运行则跳转到堆栈设置
beq stack_setup
;不相等则表示从flash中运行，重定向代码

从Nand Flash启动U-BOOT的基本原理
    如果S3C2410被配置成从Nand Flash启动(配置由硬件工程师在电路板设置), S3C2410
的Nand Flash控制器有一个特殊的功能,在S3C2410上电后,Nand Flash控制器会自动的把
Nand Flash上的前4K数据搬移到4K内部RAM中,并把0x00000000设置内部RAM的起始地址,
CPU从内部RAM的0x00000000位置开始启动。这个过程不需要程序干涉。
    程序员需要完成的工作,是把最核心的启动程序放在Nand Flash的前4K中。
启动程序的安排
    由于Nand Flash控制器从Nand Flash中搬移到内部RAM的代码是有限的,
所以在启动代码的前4K里,我们必须完成S3C2410的核心配置以及把启动代码(U-BOOT)
剩余部分搬到RAM中运行。

    u-boot源码不支持从nand flash启动，可是s3c2410支持从nand flash启动，开发板(
sbc-2410x)加电后s3c2410将nand flash的前4k(保存有u-boot的部分功能--拷贝功能--把
nand flash中的内容拷贝到SDRAM)拷贝到sram(s3c2410芯片内的sram)。这就需要修改u-
boot源码，增加u-boot的功能: 使u-boot在得到执行权后能够将其自身拷贝到开发板上
SDRAM中，以便处理器能够执行u-boot
从NAND闪存启动U-BOOT的设计思路

       如果S3C2410被配置成从NAND闪存启动,上电后，S3C2410的NAND
闪存控制器会自动把NAND闪存中的前4K数据搬移到内部RAM中, 并把0x00000000
设置为内部RAM的起始地址, CPU从内部RAM的0x00000000
位置开始启动。因此要把最核心的启动程序放在NAND闪存的前4K中。

       由于NAND闪存控制器从NAND闪存中搬移到内部RAM的代码是有限的,所以,
在启动代码的前4K里,必须完成S3C2410的核心配置，并把启动代码的剩余部分搬到RAM
中运行。在U-BOOT中, 前4K完成的主要工作就是U-BOOT启动的第一个阶段(stage1)。
根据U-BOOT的执行流程图，可知要实现从NAND闪存中启动U-BOOT，首先需要初始化NAND
闪存,并从NAND闪存中把U-BOOT搬移到RAM中，最后需要让U-BOOT支持NAND
闪存的命令操作。