UBOOT1.3.1代码导读(1)-start.S

2009-12-20 13:35| 发布者: admin| 查看: 34| 评论: 0|原作者: 夙玉

作者：chenzhufly（空灵）发表于2008/03/17 email：chenzhufly@126.com
要做毕业设计了，写论文前，还是分析分析代码吧，这样更加清楚一些，这些代码将在我设计的AT91RM9200板子上做实验，呵呵，开始了哦。。。。。
..\u-boot-1.3.1\cpu\arm920t\start.S
这个文件的任务是设置处理器状态、初始化中断和内存时序等，并确定是否需要对整个U-Boot代码重定位，最终从Flash中跳转到定位好的内存位置执行
#include
#include
#include
/*
*************************************************************************
*
* Jump vector table as in table 3.1 in [1]
*
*************************************************************************
*/
//异常处理向量表
.globl _start
_start: b start_code
ldr pc, _undefined_instruction
ldr pc, _software_interrupt
ldr pc, _prefetch_abort
ldr pc, _data_abort
ldr pc, _not_used
ldr pc, _irq
ldr pc, _fiq
_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: .word irq
_fiq: .word fiq
// .word expressions:定义一个字,并为之分配空间, 4bytes.
.balignl 16,0xdeadbeef
/***********************************************************************
.balign[wl] abs-expr, abs-expr, abs-expr
增加位置计数器(在当前子段)使它指向规定的存储边界。第一个表达式参数(结果必须是纯粹的数字)是必需参数：边界基准,单位为字节。例如，
‘.balign 8’向后移动位置计数器直至计数器的值等于8的倍数。如果位置计数器已经是8的倍数，则无需移动。第2个表达式参数(结果必须是纯粹的
数字)给出填充字节的值，用这个值填充位置计数器越过的地方。第2个参数(和逗点)可以省略。如果省略它，填充字节的值通常是0。但在某些系统上，如果本
段标识为包含代码，而填充值被省略,则使用no-op指令填充空白区。第3个参数的结果也必须是纯粹的数字，这个参数是可选的。如果存在第3个参数，它代
表本对齐命令允许跳过字节数的最大值。如果完成这个对齐需要跳过的字节数比规定的最大值还多,则根本无法完成对齐。您可以在边界基准参数后简单地使用两个
逗号，以省略填充值参数(第二参数)；如果您在想在适当的时候，对齐操作自动使用no-op指令填充，本方法将非常奏效。
.balignw和.balignl是.balign命令的变化形式。.balignw使用2个字节来填充空白区。.balignl使用4字节来填充。例
如,.balignw 4,0x368d将地址对齐到4的倍数，如果它跳过2个字节，GAS将使用0x368d填充这2个字节(字节的确切存放位置视处理
器的存储方式而定)。如果它跳过1或3个字节,则填充值不明确。 ******************************************************************************/
/*
*************************************************************************
*
* Startup Code (called from the ARM reset exception vector)
*
* do important init only if we don't start from memory!
* relocate armboot to ram
* setup stack
* jump to second stage
*
*************************************************************************
*/
//TEXT_BASE代表代码在运行时所在的地址
//TEXT_BASE在..\u-boot-1.3.1\board\at91rm9200dk\config.mk
_TEXT_BASE:
.word TEXT_BASE
// 声明 _armboot_start 并用 _start 来进行初始化
// 标号_start在前面有定义
.globl _armboot_start
_armboot_start:
.word _start
/*
* These are defined in the board-specific linker script.
*/
// 声明_bss_start并用__bss_start来初始化，其中__bss_start定义在与板相关的u-boot.lds中。
// _bss_start保存的是__bss_start这个标号所在的地址, 这里涉及到当前代码所在
// 的地址不是编译时的地址的情况, 这里直接取得该标号对应的地址, 不受编译时
// 地址的影响. _bss_end也是同样的道理.
.globl _bss_start
_bss_start:
.word __bss_start
.globl _bss_end
_bss_end:
.word _end
#ifdef CONFIG_USE_IRQ
/* IRQ stack memory (calculated at run-time) */
.globl IRQ_STACK_START
IRQ_STACK_START:
.word 0x0badc0de
/* IRQ stack memory (calculated at run-time) */
.globl FIQ_STACK_START
FIQ_STACK_START:
.word 0x0badc0de
#endif
/*
* the actual start code
*/
start_code:
/*
* set the cpu to SVC32 mode
*/
// MRS {} Rd,CPSR|SPSR 将CPSR｜SPSR传送到Rd
// 使用这两条指令将状态寄存器传送到一般寄存器，只修改必要的位，再将结果传送回状态寄存器，这样可以最好地完成对CRSP或者SPSR的修改
// MSR {} CPSR_|SPSR_,Rm 或者是 MSR {} CPSR_f|SPSR_f,#
// MRS与MSR配合使用，作为更新PSR的“读取－－修改－－写回”序列的一部分
// bic r0,r1,r2 ;r0:=r1 and not r2
// orr ro,r1,r2 ;r0:=r1 or r2
// 这几条指令执行完毕后，进入SVC模式，该模式主要用来处理软件中断(SWI)

screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL Mouse wheel to zoom in/out';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor='hand'; this.alt='Click here to open new window\nCTRL Mouse wheel to zoom in/out';}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://file:///C:/DOCUME~1/hf08298/LOCALS~1/Temp/moz-screenshot.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" />

mrs r0,cpsr
//
取得当前程序状态寄存器cpsr到r0。
bic r0,r0,#0x1f
// 把中断全部清除,只置位模式控制位
orr r0,r0,#0xd3
// 1 1 0 10011//IRQ FIQ STATE MODE// 禁止IRQ,FIQ中断，使用ARM指令,工作在supervisor模式
msr cpsr,r0
//
设置cpsr
bl coloured_LED_init
bl red_LED_on
//coloured_LED_init()和red_LED_on()
//在..\u-boot-1.3.1\board\at91rm9200dk\led.c
#if defined(CONFIG_AT91RM9200DK) || defined(CONFIG_AT91RM9200EK) || defined(CONFIG_AT91RM9200DF)
/*
* relocate exception table
*/
//把异常向量表从_start开始的16个32位数拷贝到0x00地址
ldr r0, =_start
ldr r1, =0x0
mov r2, #16
copyex:
subs r2, r2, #1
ldr r3, [r0], #4
str r3, [r1], #4
bne copyex
#endif
#if defined(CONFIG_S3C2400) || defined(CONFIG_S3C2410)//这地方不考虑。。。。。。。。
/* turn off the watchdog */
# if defined(CONFIG_S3C2400)
# define pWTCON 0x15300000
# define INTMSK 0x14400008 /* Interupt-Controller base addresses */
# define CLKDIVN 0x14800014 /* clock divisor register */
#else
# define pWTCON 0x53000000
# define INTMSK 0x4A000008 /* Interupt-Controller base addresses */
# define INTSUBMSK 0x4A00001C
# define CLKDIVN 0x4C000014 /* clock divisor register */
# endif
ldr r0, =pWTCON
mov r1, #0x0
str r1, [r0]
/*
* mask all IRQs by setting all bits in the INTMR - default
*/
mov r1, #0xffffffff
ldr r0, =INTMSK
str r1, [r0]
# if defined(CONFIG_S3C2410)
ldr r1, =0x3ff
ldr r0, =INTSUBMSK
str r1, [r0]
# endif
/* FCLK:HCLK:PCLK = 1:2:4 */
/* default FCLK is 120 MHz ! */
ldr r0, =CLKDIVN
mov r1, #3
str r1, [r0]
#endif /* CONFIG_S3C2400 || CONFIG_S3C2410 */
/*
* we do sys-critical inits only at reboot,
* not when booting from ram!
*/
//这个可以看看在..\u-boot-1.3.1\u-boot-1.3.1\include\configs\at91rm9200dk.h中是否定义
//如果没有定义CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT，跳到cpu_init_crit
#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
bl cpu_init_crit
#endif
#ifdef CONFIG_AT91RM9200
#ifndef CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT
relocate: /* relocate U-Boot to RAM */
adr r0, _start /* r0 //把_start的相对地址移到r0
//代码的当前位置
ldr r1, _TEXT_BASE /* test if we run from flash or RAM */
//_TEXT_BASE地址,就是UBOOT在RAM中运行地址
//测试判断是从Flash启动，还是RAM,如果相同,就已经在RAM运行,否则就是FLASH中运行
//其中TEXT_BASE在..\u-boot-1.3.1\board\at91rm9200dk\config.mk
cmp r0, r1 /* don't reloc during debug */
beq stack_setup
//如果在FLASH中运行,要把FLASH中的BOOT代码移到RAM中,然后再运行
ldr r2, _armboot_start
ldr r3, _bss_start
sub r2, r3, r2 /* r2 //r2保存UBOOT代码大小
add r2, r0, r2 /* r2 //r2保存UBOOT代码最后地址
copy_loop:
ldmia r0!, {r3-r10} /* copy from source address [r0] */
//从源地址[r0]读取8个字节到寄存器,每读一个就更新一
次r0地址
stmia r1!, {r3-r10} /* copy to target address [r1] */
//拷贝寄存器r3-r10的值保存到 [r1]指明的地址,每写一
个字节,就增加1
cmp r0, r2 /* until source end addreee [r2] */
//判断是否拷贝到[r2]地址,就是引导代码结束位置
ble copy_loop
#endif /* CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT */
#endif
/* Set up the stack */
//建立堆栈
stack_setup:
ldr r0, _TEXT_BASE /* upper 128 KiB: relocated uboot */
sub r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN /* malloc area */
sub r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* bdinfo */
#ifdef CONFIG_USE_IRQ
sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ CONFIG_STACKSIZE_FIQ)
#endif
sub sp, r0, #12 /* leave 3 words for abort-stack */
clear_bss:
ldr r0, _bss_start /* find start of bss segment */
ldr r1, _bss_end /* stop here */
mov r2, #0x00000000 /* clear */
clbss_l:
str r2, [r0] /* clear loop... */
add r0, r0, #4
cmp r0, r1
ble clbss_l
ldr pc, _start_armboot //跳到C代码
_start_armboot: .word start_armboot
/*
*************************************************************************
*
* CPU_init_critical registers
*
* setup important registers
* setup memory timing
*
*************************************************************************
*/
#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
cpu_init_crit:
/*
* flush v4 I/D caches
*/

//
MCR 指令的格式为： //MCR{条件} 协处理器编码，协处理器操作码1，源寄存器，目的寄存器1，目的寄存器2，协处理器操作码2。
//MCR 指令用于将ARM
处理器寄存器中的数据传送到协处理器寄存器中,若协处理器不能成功完成操作，则产生未定义指令异常。其中协处理器操作码1 和协处理器操作码2
为协处理器将要执行的操作，源寄存器为ARM 处理器的寄存器，目的寄存器1 和目的寄存器2 均为协处理器的寄存器
//ARM的存储器管理是通过系统控制协处理器CP15完成的。CP15包含16个32位寄存器C0~C15 //在系统模式下访问CP15中的寄存器需要使用MCR和MRC两条指令。 //在用户模式下访问CP15中的寄存器需要使用软中断（SWI）调用的方式
mov r0, #0
mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0 /* flush v3/v4 cache */
mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0 /* flush v4 TLB */
/*
* disable MMU stuff and caches
*/
//C1是一个控制寄存器，它控制MMU（MPU）的使能，数据Cache或统一Cache的使能，指令Cache的使能，写缓冲使能等
mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0
bic r0, r0, #0x00002300 @ clear bits 13, 9:8 (--V- --RS)
bic r0, r0, #0x00000087 @ clear bits 7, 2:0 (B--- -CAM)
orr r0, r0, #0x00000002 @ set bit 2 (A) Align
orr r0, r0, #0x00001000 @ set bit 12 (I) I-Cache
mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0
/*
* before relocating, we have to setup RAM timing
* because memory timing is board-dependend, you will
* find a lowlevel_init.S in your board directory.
*/
mov ip, lr
#if defined(CONFIG_AT91RM9200DK) || defined(CONFIG_AT91RM9200EK) || defined(CONFIG_AT91RM9200DF)
//这个地方是不是应该加一句bl lowlevel_init//初始化sdram等，这样是不是就可以直接从0x0地址直接执行uboot了，需要做个实验。。。。
#else
bl lowlevel_init
#endif
mov lr, ip
mov pc, lr
#endif /* CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT */
/*
*************************************************************************
*
* Interrupt handling
*
*************************************************************************
*/
@
@ IRQ stack frame.
@
#define S_FRAME_SIZE 72
#define S_OLD_R0 68
#define S_PSR 64
#define S_PC 60
#define S_LR 56
#define S_SP 52
#define S_IP 48
#define S_FP 44
#define S_R10 40
#define S_R9 36
#define S_R8 32
#define S_R7 28
#define S_R6 24
#define S_R5 20
#define S_R4 16
#define S_R3 12
#define S_R2 8
#define S_R1 4
#define S_R0 0
#define MODE_SVC 0x13
#define I_BIT 0x80
/*
* use bad_save_user_regs for abort/prefetch/undef/swi ...
* use irq_save_user_regs / irq_restore_user_regs for IRQ/FIQ handling
*/
.macro bad_save_user_regs
sub sp, sp, #S_FRAME_SIZE
stmia sp, {r0 - r12} @ Calling r0-r12
ldr r2, _armboot_start
sub r2, r2, #(CONFIG_STACKSIZE CFG_MALLOC_LEN)
sub r2, r2, #(CFG_GBL_DATA_SIZE 8) @ set base 2 words into abort stack
ldmia r2, {r2 - r3} @ get pc, cpsr
add r0, sp, #S_FRAME_SIZE @ restore sp_SVC
add r5, sp, #S_SP
mov r1, lr
stmia r5, {r0 - r3} @ save sp_SVC, lr_SVC, pc, cpsr
mov r0, sp
.endm
.macro irq_save_user_regs
sub sp, sp, #S_FRAME_SIZE
stmia sp, {r0 - r12} @ Calling r0-r12//入栈
add r8, sp, #S_PC
stmdb r8, {sp, lr}^ @ Calling SP, LR
str lr, [r8, #0] @ Save calling PC
mrs r6, spsr
str r6, [r8, #4] @ Save CPSR
str r0, [r8, #8] @ Save OLD_R0
mov r0, sp
.endm
.macro irq_restore_user_regs
ldmia sp, {r0 - lr}^ @ Calling r0 - lr//出栈
mov r0, r0
ldr lr, [sp, #S_PC] @ Get PC
add sp, sp, #S_FRAME_SIZE
subs pc, lr, #4 @ return & move spsr_svc into cpsr
.endm
.macro get_bad_stack //寄存器R13在ARM指令中常用作堆栈指针
ldr r13, _armboot_start @ setup our mode stack
sub r13, r13, #(CONFIG_STACKSIZE CFG_MALLOC_LEN)
sub r13, r13, #(CFG_GBL_DATA_SIZE 8) @ reserved a couple spots in abort stack
str lr, [r13] @ save caller lr / spsr
mrs lr, spsr
str lr, [r13, #4]
mov r13, #MODE_SVC @ prepare SVC-Mode
@ msr spsr_c, r13
msr spsr, r13
mov lr, pc
movs pc, lr
.endm
.macro get_irq_stack @ setup IRQ stack
ldr sp, IRQ_STACK_START
.endm
.macro get_fiq_stack @ setup FIQ stack
ldr sp, FIQ_STACK_START
.endm
/*
* exception handlers
*/
.align 5
undefined_instruction:
get_bad_stack
bad_save_user_regs
bl do_undefined_instruction
.align 5
software_interrupt:
get_bad_stack
bad_save_user_regs
bl do_software_interrupt
.align 5
prefetch_abort:
get_bad_stack
bad_save_user_regs
bl do_prefetch_abort
.align 5
data_abort:
get_bad_stack
bad_save_user_regs
bl do_data_abort
.align 5
not_used:
get_bad_stack
bad_save_user_regs
bl do_not_used
#ifdef CONFIG_USE_IRQ
.align 5
irq:
get_irq_stack
irq_save_user_regs
bl do_irq
irq_restore_user_regs
.align 5
fiq:
get_fiq_stack
/* someone ought to write a more effiction fiq_save_user_regs */
irq_save_user_regs
bl do_fiq
irq_restore_user_regs
#else
.align 5
irq:
get_bad_stack
bad_save_user_regs
bl do_irq
.align 5
fiq:
get_bad_stack
bad_save_user_regs
bl do_fiq
#endif
参考：
1） U-boot-13.0-rc3 start.S 分析http://bbs.21ic.com/club/bbs/list.asp?boardid=8&t=2756460&tp=U-boot-13.0-rc3 start.S 分析
2） uboot中c语言对汇编语言标号的引用http://blog.chinaunix.net/u/26710/showart_403988.html
3）如何开发arm（3）
http://dayu.spaces.eepw.com.cn/articles/article/item/15636

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