S3C2410 bootloader ----VIVI阅读笔记

建议读一读《嵌入式系统Boot Loader技术内幕》(詹荣开著)，google一下就会找到一片。什么是Bootloader就不再这里废话了，看看上面的文章就明了了。 Bootloader有很多种，如本文将要阅读的vivi，除此之外还有uboot，redboot，lilo等等。Vivi 是韩国mizi公司专门为三星s3c2410芯片设计的Bootloader。

先来看看vivi的源码树：

vivi-+-arch-+-s3c2410

|-Documentation

|-drivers-+-serial

| ‘-mtd-+-maps

| |-nor

| ‘-nand

|-include-+-platform

| |-mtd

| ‘-proc

|-init

|-lib-+-priv_data

|-scripts-+-lxdialog

|-test

|-util

可以google一下，搜到源码vivi.tar.gz。

前面提到的文件已经系统的分析了bootloader的，这里就按源代码来具体说事。vivi也可以分为2个阶段，阶段1的代码在arch/s3c2410/head.S中，阶段2的代码从init/main.c的main函数开始。

阶段1

阶段1从程序arch/s3c2410/head.S开始，按照head.S的代码执行顺序，一次完成了下面几个任务：

1、关WATCH DOG (disable watch dog timer)

上电后，WATCH DOG默认是开着的

2、禁止所有中断 (disable all interrupts)

vivi中不会用到中断，中断是系统的事，bootloader可不能去干这事的(不过这段代码实在多余，上电后中断默认是关闭的)

3、初始化系统时钟(initialise system clocks)

启动MPLL，FCLK=200MHz，HCLK=100MHz，PCLK=50MHz，“CPU bus mode”改为“Asynchronous bus mode”。

4、初始化内存控制寄存器(memsetup)

S3c2410共有15个寄存器，在此开始初始化13个寄存器。

5、检查是否从掉电模式唤醒(Check if this is a wake-up from sleep)

若是，则调用WakeupStart函数进行处理。

6、点亮所有LED (All LED on)

点一下灯，通知外面的同志，告诉他们有情况发生。

7、初始化UART0 (set GPIO for UART & InitUART)

a．设置GPIO，选择UART0使用的引脚

b．初始化UART0，设置工作方式（使用FIFO）、波特率115200 8N1、无流控等。这可是使用串口与s3c2410通信的条件啊，在终端也要如此设置。

8、跳到内存测试函数(simple memory test to find some DRAM flaults)

当然要定义了CONFIG_BOOTUP_MEMTEST这个参数才会跳到内存测试。

9、如果定义了以Nand flash方式启动(#ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT)，则此时要将vivi所有代码(包括阶段1和阶段2)从Nand flash复制到SDRAM中（因为在Nand flash中是不能执行程序的，它只能做为程序和数据的存储器，而Nor flash可就不同了，Nor flash可以执行程序，但贵是它发展得瓶颈）：

a．设置nand flash控制寄存器

b．设置堆栈指针

c．设置即将调用的函数nand_read_ll的参数：r0=目的地址(SDRAM的地址)，r1=源地址(nand flash的地址)，r2=复制的长度(以字节为单位)

d．调用nand_read_ll进行复制

　　10、跳到bootloader的阶段2运行，亦即调用init/main.c中的main函数(get read to call C functions)

a．重新设置堆栈

b．设置main函数的参数

c．调用main函数

head.S有900多行，都是些arm汇编，看的云山雾罩，汇编看来是忘的差不多了，所以这部分代码也看的相当糙，只知道大概在干什么，至于个中缘由就不是很了解。先学学arm汇编再回来看。

阶段2

从init/main.c中的main函数开始，终于步入C语言的世界了。Main函数总共有8步（8 steps），先看看源代码：

int main(int argc, char *argv[])

{

int ret;

/*

* Step 1:

*/

putstr("rn");

putstr(vivi_banner); //vivi_banner是vivi执行开始的显示信息，vivi_banner在文件version.c中定义

reset_handler();

/*

* Step 2:

*/

ret = board_init();

if (ret) {

putstr("Failed a board_init() procedurern");

error();

}

/*

* Step 3:

*/

mem_map_init();

mmu_init();

putstr("Succeed memory mapping.rn");

/*

* Now, vivi is running on the ram. MMU is enabled.

* Step 4:

*/

/* initialize the heap area*/

ret = heap_init();

if (ret) {

putstr("Failed initailizing heap regionrn");

error();

}

/* Step 5:

* MTD

*/

ret = mtd_dev_init();

/* Step 6:

*/

init_priv_data();

/* Step 7:

*/

misc();

init_builtin_cmds();

/* Step 8:

*/

boot_or_vivi();

return 0;

}

下面按照上面的步骤逐步来分析一下。

1、Step 1：reset_handler()

reset_handler用于将内存清零，代码在lib/reset_handle.c中。

1 void

2 reset_handler(void)

3 {

4 int pressed;

5 pressed = is_pressed_pw_btn(); /*判断是硬件复位还是软件复位*/

6 if (pressed == PWBT_PRESS_LEVEL) {

7 DPRINTK("HARD RESETrn");

8 hard_reset_handle(); /*调用clear_mem对SDRAM清0*/

9 } else {

10 DPRINTK("SOFT RESETrn");

11 soft_reset_handle(); /*此函数为空*/

12 }

13 }

在上电后，reset_handler调用第8行的hard_reset_handle()，此函数在lib/reset_handle.c中：

[main(int argc, char *argv[]) -> reset_handler() -> hard_reset_handle()]

1 static void

2 hard_reset_handle(void)

3 {

4 #if 0

5 clear_mem((unsigned long)(DRAM_BASE + VIVI_RAM_ABS_POS),

6 (unsigned long)(DRAM_SIZE - VIVI_RAM_ABS_POS));

7 #endif

/*lib/memory.c,将起始地址为USER_RAM_BASE，长度为USER_RAM_SIZE的内存清0*/

8 clear_mem((unsigned long)USER_RAM_BASE, (unsigned long) USER_RAM_SIZE);

9 }

先写到这儿吧。

（未完待续）

S3C2410 bootloader ----VIVI阅读笔记2（续笔记1）

2、Step 2：board_init()

board_init调用2个函数用于初始化定时器和设置各GPIO引脚功能，代码在arch/s3c2410/smdk.c中：

[main(int argc, char *argv[]) > board_init()]

1 int board_init(void)

2 {

3 init_time(); /*arch/s3c2410/proc.c*/

4 set_gpios(); /*arch/s3c2410/smdk.c */

5 return 0;

6 }

init_time() 这个函数对寄存器进行了简单的操作：

void init_time(void)

{

TCFG0 = (TCFG0_DZONE(0) | TCFG0_PRE1(15) | TCFG0_PRE0(0));

/*s3c2410 data sheet P298*/

/*TCFG0 = 0 | 0xf00 | 0 */

}

寄存器TCFG0由三部分组成，prescaler0,prescaler1,deadzone和reserve四部分，前三部分分别对应 TCFG0_PRE0、TCFG0_PRE1、TCFG0_DZONE，TCFG0_PRE0(0)实际值为0x00，TCFG0_PRE1(15)实际值为0x0f00，而TCFG0_DZONE(0)实际值为 0x000000。实际中，vivi并未使用定时器，这个函数就可以忽略。set_gpios()用于选择GPA至GPH端口各引脚的功能及是否使用各引脚的内部上拉电阻，并设置外部中断源寄存器EXTINT0-2(vivi中未使用外部中断)。

1 void set_gpios(void)

2 {

3 GPACON = vGPACON;

4 GPBCON = vGPBCON;

5 GPBUP = vGPBUP;

6 GPCCON = vGPCCON;

7 GPCUP = vGPCUP;

8 GPDCON = vGPDCON;

9 GPDUP = vGPDUP;

10 GPECON = vGPECON;

11 GPEUP = vGPEUP;

12 GPFCON = vGPFCON;

13 GPFUP = vGPFUP;

14 GPGCON = vGPGCON;

15 GPGUP = vGPGUP;

16 GPHCON = vGPHCON;

17 GPHUP = vGPHUP;

18 EXTINT0 = vEXTINT0;

19 EXTINT1 = vEXTINT1;

20 EXTINT2 = vEXTINT2;

21 }

以第三行为例，vGPACON的值为0x007fffff，查找s3c2410用户手册可知，该参数将GPACON的23位全部置1。各位功能需察看s3c2410用户手册

3、Step 3：建立页表和启动MMU

mem_map_init();

mmu_init();

mem_map_init函数用于建立页表，vivi使用段式页表，只需要一级页表。它调用3个函数，代码在arch/s3c2410/mmu.c中：

[main(int argc, char *argv[]) > mem_map_init(void)]

1 void mem_map_init(void)

2 {

3 #ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT

/*CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT = y ，在文件include/autoconf.h中定义*/

4 mem_map_nand_boot();

/* 最终调用mem_mepping_linear, 建立页表 */

5 #else

6 mem_map_nor();

7 #endif

8 cache_clean_invalidate();/* 清空cache,使无效cache */

9 tlb_invalidate(); /* 使无效快表TLB */

10 }

第9、 10行的两个函数可以不用管它，他们做的事情在下面的mmu_init函数里又重复了一遍。对于本开发板，在.config中定义了 CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT。mem_map_nand_boot()函数调用mem_mapping_linear()函数来最终完成建立页表的工作。页表存放在SDRAM物理地址0x33dfc000开始处，共16K：一个页表项4字节，共有4096个页表项；每个页表项对应 1M地址空间，共4G。mem_map_init先将4G虚拟地址映射到相同的物理地址上，NCNB(不使用cache，不使用write buffer)――这样，对寄存器的操作跟未启动MMU时是一样的；再将SDRAM对应的64M空间的页表项修改为使用cache。 mem_mapping_linear函数的代码在arch/s3c2410/mmu.c中：

[main(int argc, char *argv[]) > mem_map_init(void) > mem_map_nand_boot( ) > mem_mapping_linear(void)]

1 static inline void mem_mapping_linear(void)

2 {

3 unsigned long pageoffset, sectionNumber;

4 putstr_hex("MMU table base address = 0x", (unsigned long)

mmu_tlb_base);

5 /* 4G 虚拟地址映射到相同的物理地址. not cacacheable, not bufferable */

6 /* mmu_tlb_base = 0x33dfc000*/

7 for (sectionNumber = 0; sectionNumber < 4096; sectionNumber++) {

8 pageoffset = (sectionNumber << 20);

9 *(mmu_tlb_base + (pageoffset >> 20)) = pageoffset |

MMU_SECDESC;

10 }

11 /* make dram cacheable */

12 /* SDRAM物理地址0x3000000-0x33ffffff,

13 DRAM_BASE=0x30000000,DRAM_SIZE=64M

14 */

15 for (pageoffset = DRAM_BASE; pageoffset < (DRAM_BASE+DRAM_SIZE);

16 pageoffset += SZ_1M) {

17 //DPRINTK(3, "Make DRAM section cacheable: 0x%08lxn", pageoffset);

18 *(mmu_tlb_base + (pageoffset >> 20)) =

pageoffset | MMU_SECDESC | MMU_CACHEABLE;

19 }

20 }

mmu_init()函数用于启动MMU，它直接调用arm920_setup()函数。arm920_setup()的代码在arch/s3c2410/mmu.c中：

[main(int argc, char *argv[]) > mmu_init( ) > arm920_setup( )]

1 static inline void arm920_setup(void)

2 {

3 unsigned long ttb = MMU_TABLE_BASE;

/* MMU_TABLE_BASE = 0x33dfc000 */

4 __asm__(

5 /* Invalidate caches */

6 "mov r0, #0n"

7 "mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0n" /* invalidate I,D caches on v4 */

8 "mcr p15, 0, r0, c7, c10, 4n" /* drain write buffer on v4 */

9 "mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0n" /* invalidate I,D TLBs on v4 */

10 /* Load page table pointer */

11 "mov r4, %0n"

12 "mcr p15, 0, r4, c2, c0, 0n" /* load page table pointer */

13 /* Write domain id (cp15_r3) */

14 "mvn r0, #0n" /* Domains 0b01 = client, 0b11=Manager*/

15 "mcr p15, 0, r0, c3, c0, 0n"

/* load domain access register，write domain 15:0