S3C6410启动流程详解：从固化ROM到WINCE内核-优快云博客

以S3C6410为例子,S3C6410的内部SRAM地址为0x0C00 0000 ~ 0x0C00 1FFF,DRAM的Base地址为0x50000000 ,S3C6410支持NAND,SD启动,S3C6410里面有固化的ROM,
当系统上电的时候,将执行固化ROM中的代码,然后检查硬件的GPIO配置,如果配置成NAND 启动,则把NAND的前8K读入内部的SRAM(stepping Stone)中,然后跳转到
Stepping Stone的开头,执行Bootloader1 (也就是下文的stepldr), stepldr负责把eboot从NAND中搬到DRAM中,然后执行eboot( boot loader 2),eboot通过网络下载
NK.bin或者从NAND中把内核搬到DRAM中,然后执行WINCE内核.所以整个启动过程分为三阶段,stepldr -->eboot --> wince kernel .
下面详细地分析各个阶段.
一 bootloader 1 stepldr
从stepldr的startup.s开始.startup.s主要是初始化硬件,中断,配置好C运行的环境,然后跳转到main函数中,执行C代码.
   startuo.s 的流程是：
       startup --> Enable I cache -->关闭watchdog ,Interrupt dosable -> 时钟初始化 --> 初始化DRAM控制器 --> 初始化IRQ,SVC stack -->
      判断是否睡眠 ---N--> Clear DRAM -->main
                  --Y-> 跳到NK的开头（也就是DRAM + 0x100000的地方）

   main.c :
      UART初始化 --> nand 初始化 -> 从NAND中把eboot搬到DRAM中 -->跳转到 eboot的开头

我们看代码有2个全局变量。
   ROMHDR * volatile const pTOC = (ROMHDR *)-1; 这个在ROMImage里面会赋值。
   static BOOL g_bLargeBlock = FALSE; // For Large Block Check
   这两个全局变量的位置为:500F0000 根据stepldr.bib

二 bootloader 2 eboot
startup.s
   startup --> Enable I cache -->关闭watchdog ,Interrupt dosable -> 时钟初始化 --> Disable VIC --> enable 中断 -->CLEAR DRAM(从1M到128M地址的DRAM,因为低1M地址
   空间目前放的是eboot ) --> 初始化MMU Table (根据g_oalAddressTable，把DRAM的Base地址0x50000000映射到0x80000000，此后地址都用虚拟地址） --> 初始化IRQ,SVC stack -->
    -->main


main.c
    main --> BootloaderMain

BootloaderMain的流程：
KernelRelocate -->OEMDebugInit(初始化串口，这样就可以打印信息了) -->OEMPlatformInit -->OEMPreDownload -->DownloadImage-->OEMLaunch (切换到ce内核了)
OEMPlatformInit ：
    InitializeDisplay --> 初始化中断 -->NAND Flash驱动初始化 --> MainMenu (一些选项，比如设置IP) -->ethernet 驱动初始化

OEMPreDownload : get IP , initialize TFTP
DownloadImage :
   先用OEMReadData读7位头，然后根据这7位判断是bin 还是 nb0 等
   假如是bin , 调用 DownloadBin

三 wince OS
wince os 的启动我们也可以换分为2个阶段，第一个阶段，初始化OAL，一直到FirstSchedule开始调度，第二阶段，开始对文件系统，注册表，driver的
初始化和加载。
（1）初始化 OAL

1.startup.s

初始化一些硬件外设 --> KernelStart

2.KernelStart
   在PRIVATE\WINCEOS\COREOS\NK\LDR\ARM\armstart.s中
   根据OALAddress Table初始化页表 , 打开MMU和初始化Cache和中断向量
   初始化stack
   调用ArmInit
    mov     r12, r0
    ldr     r0, =KData
    mov     pc, r12                          ; jump to entry of kernel.dll
3 ArmInit
   在PRIVATE\WINCEOS\COREOS\NK\LDR\ARM\arminit.c中
   LPVOID ARMInit (struct KDataStruct *pKData)
{
    /* Initialize kernel globals */
    KernelRelocate (pTOC);

    /* The only argument passed to the entry point of kernel.dll is the address */
    /* of KData, we need to put everything we need to pass to in in KData. */
    pKData->dwTOCAddr     = (DWORD) pTOC;
    pKData->dwOEMInitGlobalsAddr = (DWORD) OEMInitGlobals;

SetOsAxsDataBlockPointer(pKData);

return FindKernelEntry (pTOC);
}
主要是内核重定位 .返回kernel.dll的入口位置.
在上面的KernelStart函数中,mov pc, r12指令跳转到kernel.dll的入口位置.

4 FindKernelEntry找到NKStartup
   在PRIVATE\WINCEOS\COREOS\NK\KERNEL\ARM\mdarm.c中
   调用 ARMSetup (PRIVATE\WINCEOS\COREOS\NK\KERNEL\ARM\mdarm.c)to perform addition setup for CPU (vector table, 1st-level PT mappings, etc)
   调用OEMInitDebugSerial 以及    OEMInit

5   OEMInit
   在\PLATFORM\SMDK6410\SRC\OAL\OALLIB\init.c中

      OALCacheGlobalsInit();
      .....
    OALArgsInit((BSP_ARGS *)IMAGE_SHARE_ARGS_UA_START);// Check and Initialize the BSP Args area
     .....
      if (!OALIntrInit())// Initialize Interrupts
    {
        OALMSG(OAL_ERROR, (L"[OAL:ERR] OEMInit() : failed to initialize interrupts\n"));
    }
    .......
    OALTimerInit(RESCHED_PERIOD, (OEM_COUNT_1MS ), 0);// Initialize System Clock
    .......
    KITLIoctl(IOCTL_KITL_STARTUP, NULL, 0, NULL, 0, NULL); // Initialize the KITL connection if required

6、KernelSstart函数：
    这里的KernelStart函数与前面的KernelStart函数的属于两个完全不同的函数，NKStartup函数中调用的KernelStart 函数为
    $(_PRIVATEROOT)\WINCEOS\COREOS\NK\KERNEL\ARM\armtrap.s文件中的KernelStart 函数，
    主要完成调用内核初始化函数KernelInit，并跳转到操作系统的第一个启动的任务。
LEAF_ENTRY KernelStart
    ldr r4, =KData ; (r4) = ptr to KDataStruct
    ldr r0, =APIRet
    str r0, [r4, #pAPIReturn] ; set API return address
    mov r1, #SVC_MODE
    msr cpsr_c, r1 ; switch to Supervisor Mode w/IRQs enabled
    CALL KernelInit ; initialize scheduler, etc.
    mov r0, #0 ; no current thread
    mov r1, #ID_RESCHEDULE
    b FirstSchedule
ENTRY_END

7、KernelInit函数：
    Windows CE 6.0的内核初始化函数同其他版本的内核初始化函数基本相近，主要完成在启动第一个线程前对内核进行初始化，主要包括API函数集初始化、堆的初始化、初始化内存池、进程初始化、线程初始化和文件映射初始化等操作。
void KernelInit (void)
{
#ifdef DEBUG
    g_pNKGlobal->pfnWriteDebugString (TEXT("Windows CE KernelInit\r\n"));
#endif
    APICallInit ();// setup API set
    HeapInit ();// setup kernel heap
    InitMemoryPool ();// setup physical memory
    PROCInit ();// initialize process
    VMInit (g_pprcNK);// setup VM for kernel
    THRDInit ();// initialize threadsv
    MapfileInit ();
#ifdef DEBUG
    g_pNKGlobal->pfnWriteDebugString (TEXT("Scheduling the first thread.\r\n"));
#endif
}

8、FirstSchedule：
FirstSchedule函数为Windows CE操作系统启动过程中最后无条件跳转的一个函数，windows CE进行第一个调度，实际为一个空闲线程，因为windows CE系统还没有完成启动，只有当windows CE完全启动并进入稳定状态，然后启动文件系统filesys.dll,设备管理device.dll,窗体图像子系统gews.dll和shell程序 explore.exe。

（2）系统的其它部分初始化

2.1    FirstSchedule --〉SystemStartupFunc
2.2    而在SystemStartupFunc中，会创立一个内核线程
   CreateKernelThread (RunApps,0,THREAD_RT_PRIORITY_NORMAL,0)
   这样就执行线程的函数RunApps
2.3    在RunApps中，NKLoadLibraryEx (L"filesys.dll", MAKELONG (LOAD_LIBRARY_IN_KERNEL, LLIB_NO_PAGING), NULL);
     进行filesys.dll的加载，
2.4     然后启动一个线程，执行filesys.dll的 WinMain
2.5      等待filesys.dll 的event SYSTEM/FSReady
2.6      收到后：
            InitMUILanguages();// Initialize MUI-Resource loader (requires registry)

            InitSystemSettings (); // Read system settings from registry

我们再来看看 FILESYS.DLL 。它相当于Windows CE以前版本中的FILESYS.EXE，负责初始化文件系统、对象存储、注册表、CEDB数据库、设备通知以及其它一些工作。

1 Filesys.dll 检测是冷启动还是热启动
如果是冷启动,对象存储内存将被初始化并映射给Filesys.dll.对于热启动,不用初始化而直接映射给Filesys.dll
2 Filesys.dll 从ROM中加载 OEM的 Certification DLL .

3 对于热启动,如果系统必须冷启动, Filesys.dll调用OAL函数pNotifyForceCleanboot.

4 对于冷启动, Filesys.dll 初始化RTC,通过调用OEMIoControl函数,控制号为IOCTL_HAL_INIT_RTC I/O.
5 Filesys.dll 按照顺序初始化下列APIs:
   Database APIs
   File system APIs
   Point-to-point message queue APIs
   Event log APIs
   Registry APIs
对于冷启动, Filesys.dll初始化注册表数据.数据初始化过程取决于是hive注册表还是RAM注册表.
如果在注册表里指定了缺省的用户Profile, Filesys.dll加载缺省用户的profile并初始化 HKEY_CURRENT_USER下的数据.

6 如果Device.dll 没有启动并且HKEY_LOCAL_MACHINE\System\StorageManager 指向一个可以加载的DLL, Filesys.dll加载存储管理器.
如果存储管理器加载了, Filesys.dll创建一个线程来初始化它.

7 Filesys.dll 初始化NLS数据(national language support).
8 对于一个干净的启动,Filesys.dll查阅Initobj.dat文件,然后从ROM中拷贝这些文件到根文件系统.
比如Initobj.dat内容为:
root:-Directory("Program Files")
root:-Directory("My Documents")
Directory("\Windows"):-Directory("Desktop")
Directory("\Windows"):-Directory("Programs")
Directory("\Windows"):-Directory("Recent")
Directory("\Windows\Desktop"):-File("Media Player.lnk", "\Windows\ceplayer.lnk")
Directory("\Windows\Programs"):-File("Media Player.lnk", "\Windows\ceplayer.lnk")
Directory("\Windows\Desktop"):-File("Messenger.lnk", "\Windows\msmsgs.lnk")
Directory("\Windows\Programs"):-File("Messenger.lnk", "\Windows\msmsgs.lnk")
它的意思是:
   先用root命令在根目录\下面建立2个文件夹,分别叫Program Files和My Documents.
   然后在\Windows下面建立3个文件夹Desktop,Program,Recent
   最后把Media Player的链接ceplayer.lnk,msmsgs.lnk拷贝到\windows\Desktop,Programs目录下,命名为Media Player.lnk,Messenger.lnk.

9 如果需要的话,Filesys.dll初始化时区并设置夏令时 (daylight saving time ,DST).
10 对于冷启动, Filesys.dll为用数据库引擎设置区域,对于EDB数据库,通过调用CeChangeDatabaseLCID (EDB)而对于CEDB数据库调用CeChangeDatabaseLCID (CEDB).
此外,对于冷启动,Filesys.dll从Initdb.ini文件中加载数据来填充对象存储数据库.

11 Filesys.dll告诉kernel:Filesys.dll已经好了. Filesys.dll然后等待kernel通知去启动OS的其他部分.

12 Filesys.dll根据HKEY_LOCAL_MACHINE\System\Events注册表创建命名的事件. 这些事件被拥有他们的进程设置.

13 Filesys.dll 启动HKEY_LOCAL_MACHINE\Init所列的应用
如果Device.dll在HKEY_LOCAL_MACHINE\Init中，而它又已经被启动，Filesys.dll会去打开SYSTEM/BOOTPHASE2事件，并会向Device.dll发信号。
该动作使得Device.dll会去重读注册表，并完成最后阶段的驱动初始化。任何驱动都可以去等待该同样的事件，这样驱动就可以去再读一次注册表。

在正常的启动过程中,Filesys.dll建立了一些文件并把他们存储在user storage中. 这些文件将占用 1.8 MB的可用的user storage.

下列文件在启动过程中被创建:

System.hv \Documents and Settings\system.hv 345 KB 系统注册表hive文件
User.hv \Documents and Settings\default\user.hv 345 KB 缺省用户的用户注册表hive文件

对于filesys.dll启动过程,参见 http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa912276.aspx

再来看Device.dll,它被加载后,将读取 HKLM\Drivers\BuildIn下面的信息,然后一个一个驱动被加载,加载后相应地在 HKLM\Drivers\Active下面创立相应的键.