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[强烈推荐](原创)s3c2410的Bootloader(Vivi)源代码分析

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[强烈推荐](原创)s3c2410的Bootloader(Vivi)源代码分析

















Bootloader(Vivi)源代码分析



----基于S3C2410处理器


















作者:forkchen



Email:chenjun@bupt-bcnl.com



QQ:56155986



欢迎广大嵌入式之友多多交流






目 录



1.1 Vivi简介... 2



1.2 vivi的配置与编译... 3



1.2.1 建立交叉开发环境... 3



1.2.2 配置和编译vivi 4



1.3 vivi代码分析... 4



1.4 vivi的运行... 5



1.4.1 vivi的第一阶段... 5



1.4.2 vivi的第二阶段... 15



1.5 启动代码执行流程图... 17



1.6 vivi的配置文件... 19




































1.1 Vivi简介


Vivi 是韩国mizi 公司开发的bootloader, 适用于ARM9处理器。 Vivi有两种工作模式:启动加载模式和下载模式。启动加载模式可以在一段时间后(这个时间可更改)自行启动linux内核,这时vivi的默认模式。在下载模式下,vivi为用户提供一个命令行接口,通过接口可以使用vivi提供的一些命令,见下表:



























命令



功能



Load



把二进制文件载入FlashRAM



Part



操作MTD分区信息。显示、增加、删除、复位、保存MTD分区



Param



设置参数



Boot



启动系统



Flash



管理Flash,如删除Flash的数据















1.2 vivi的配置与编译


1.2.1 建立交叉开发环境


1、在宿主机上安装标准Linux 操作系统:Redhat 9.0 ( 主机系统为win2000,用虚拟机vmware安装的Redhat 9.0,内核版本为2.4.18) 。



2、宿主机上安装交叉编译器。



我这边的2410开发板提供的光盘上已附交叉编译器工具:arm-linux-gcc-2.95.3(源码为cross-2.95.3.tar.bz2)。



先以root 用户的身份登陆到linux 下。



进入/usr/local 目录,创建名为arm的目录:



cd /usr/local



mkdir arm



将光盘提供的cross-2.95.3.tar.bz2解压到/usr/local/arm目录:



tar jxvf cross-2.95.3.tar.bz2 C /usr/local/arm






然后修改修改PATH 变量:为了可以方便使用arm-linux-gcc编译器系统, arm-linux工具链目录加入到环境变量PATH中:



修改/etc/profile文件,添加pathmunge /usr/local/arm/2.95.3/bin即可。



# Path manipulation



if [ `id -u` = 0 ]; then



pathmunge /sbin



pathmunge /usr/sbin



pathmunge /usr/local/sbin



pathmunge /usr/local/arm/2.95.3/bin



fi






pathmunge /usr/X11R6/bin after



设置环境变量后,最好是重启或注销一下,这样设置的环境变量才能生效。






1.2.2 配置和编译vivi


如果vivi的源代码已根据开发板作了相应改动,则需要对源代码进行配置和编译,以生成烧入flash的vivi 二进制映象文件。



由于vivi要用到kernel的一些头文件,所以需要kernel的源代码,所以先要把linuxkernel准备好。将vivikernel都解到相应目录下(例如我将光盘提供的vivi源代码解压到/home/chenjun目录下,光盘提供的Linux kernel源码kernel-h2410eb.041024.tar.gz也解压到/home/chenjun目录下,解压后的文件名为kerne-h2410eb)。



然后需修改/vivi/Makefile里的一些变量设置:



Ø LINUX_INCLUDE_DIR = /kernel/include/



LINUX_INCLUDE_DIR kernel/include的对应目录,我的是/home/chen/kerne-h2410eb /include/



因此修改为:



LINUX_INCLUDE_DIR = /home/chenjun/ kerne-h2410eb/include/






Ø CROSS_COMPILE = /usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-



(CROSS_COMPILE arm-linux安装的相应目录,我的是/usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-)



因此修改为:



CROSS_COMPILE = /usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-






Ø ARM_GCC_LIBS = /usr/local/arm/2.95.3/lib/gcc-lib/arm-linux/2.95.3



(需根据你arm-linux的安装目录修改,我的是/usr/local/arm/2.95.3/lib/gcc-lib/arm-linux/2.95.3






进入/vivi目录执行make distclean。(目的是确保编译的有效性,在编译之前将vivi里所有的“*.o”“*.o.flag”文件删掉)



进入/vivi目录里,输入“make menuconfig”,开始选择配置。可以Load一个写好的配置文件也可以自己修改试试。注意Exit时一定要选“Yes”保存配置。



再输入“make”正式开始编译,一会儿就完了。如果不报错,在/vivi里面就有你自己的“vivi”了。这个就是后面要烧写到flash中的bootloader




[此贴子已经被作者于2006-6-23 13:58:25编辑过]

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接上面(续)

1.3 vivi代码分析


vivi的代码包括archinitlibdriversinclude等几个目录,共200多条文件。


Vivi主要包括下面几个目录:


arch:此目录包括了所有vivi支持的目标板的子目录,例如s3c2410目录。


drivers:其中包括了引导内核需要的设备的驱动程序(MTD和串口)。MTD目录下分mapnandnor三个目录。


init:这个目录只有main.cversion.c两个文件。和普通的C程序一样,vivi将从main函数开始执行。


lib:一些平台公共的接口代码,比如time.c里的udelay()mdelay()


include:头文件的公共目录,其中的s3c2410.h定义了这块处理器的一些寄存器。Platform/smdk2410.h定义了与开发板相关的资源配置参数,我们往往只需要修改这个文件就可以配置目标板的参数,如波特率、引导参数、物理内存映射等。






1.4 vivi的运行


vivi的运行也可以分为两个阶段:


1.4.1 vivi的第一阶段


完成含依赖于CPU的体系结构硬件初始化的代码,包括禁止中断、初始化串口、复制自身到RAM等。相关代码集中在head.S(\vivi\arch\s3c2410目录下)


Head.S



#include "config.h"


#include "linkage.h"


#include "machine.h"



@ Start of executable code



ENTRY(_start)


ENTRY(ResetEntryPoint)



@


@ Exception vector table (physical address = 0x00000000) ;异常向量表物理地址


@



@ 0x00: Reset ;复位


b Reset



@ 0x04: Undefined instruction exception ;未定义的指令异常


UndefEntryPoint:


b HandleUndef



@ 0x08: Software interrupt exception ;软件中断异常


SWIEntryPoint:


b HandleSWI



@ 0x0c: Prefetch Abort (Instruction Fetch Memory Abort) ;内存操作异常


PrefetchAbortEnteryPoint:


b HandlePrefetchAbort



@ 0x10: Data Access Memory Abort ;数据异常


DataAbortEntryPoint:


b HandleDataAbort



@ 0x14: Not used ;未使用


NotUsedEntryPoint:


b HandleNotUsed



@ 0x18: IRQ(Interrupt Request) exception ;慢速中断处理


IRQEntryPoint:


b HandleIRQ



@ 0x1c: FIQ(Fast Interrupt Request) exception ;快速中断处理


FIQEntryPoint:


b HandleFIQ



@


@ VIVI magics


@



@ 0x20: magic number so we can verify that we only put


.long 0


@ 0x24:


.long 0


@ 0x28: where this vivi was linked, so we can put it in memory in the right place


.long _start


@ 0x2C: this contains the platform, cpu and machine id


.long ARCHITECTURE_MAGIC


@ 0x30: vivi capabilities


.long 0


#ifdef CONFIG_PM vivi考虑不需要使用电源管理


@ 0x34:


b SleepRamProc


#endif


#ifdef CONFIG_TEST


@ 0x38:


b hmi


#endif




@


@ Start VIVI head


@


Reset:


@ disable watch dog timer ;禁止看门狗计时器


mov r1, #0x53000000 WTCON寄存器地址是


0x53000000,清0


mov r2, #0x0


str r2, [r1]



#ifdef CONFIG_S3C2410_MPORT3 ;不符合条件,跳到下面的关中断


/**** /vivi/include/autoconf.h#undef CONFIG_S3C2410_MPORT3******/


mov r1, #0x56000000 GPACON寄存器地址是


0x56000000


mov r2, #0x00000005


str r2, [r1, #0x70] ;配置GPHCON寄存器


mov r2, #0x00000001


str r2, [r1, #0x78] ;配置GPHUP寄存器


mov r2, #0x00000001


str r2, [r1, #0x74] ;配置GPHDAT寄存器


#endif



@ disable all interrupts ;禁止全部中断


mov r1, #INT_CTL_BASE


mov r2, #0xffffffff


str r2, [r1, #oINTMSK] ;掩码关闭所有中断


ldr r2, =0x7ff


str r2, [r1, #oINTSUBMSK]



@ initialise system clocks ;初始化系统时钟


mov r1, #CLK_CTL_BASE

TOP

接上面(续)

mvn r2, #0xff000000


str r2, [r1, #oLOCKTIME]



@ldr r2, mpll_50mhz


@str r2, [r1, #oMPLLCON]


#ifndef CONFIG_S3C2410_MPORT1 ;满足条件,向下执行


/**** /vivi/include/autoconf.h#undef CONFIG_S3C2410_MPORT1******/


@ 1:2:4


mov r1, #CLK_CTL_BASE


mov r2, #0x3


str r2, [r1, #oCLKDIVN]



mrc p15, 0, r1, c1, c0, 0 @ read ctrl register


orr r1, r1, #0xc0000000 @ Asynchronous


mcr p15, 0, r1, c1, c0, 0 @ write ctrl register



@ now, CPU clock is 200 Mhz CPU的频率是200MHz


mov r1, #CLK_CTL_BASE


ldr r2, mpll_200mhz


str r2, [r1, #oMPLLCON]


#else


@ 1:2:2


mov r1, #CLK_CTL_BASE


ldr r2, clock_clkdivn


str r2, [r1, #oCLKDIVN]



mrc p15, 0, r1, c1, c0, 0 @ read ctrl register


orr r1, r1, #0xc0000000 @ Asynchronous


mcr p15, 0, r1, c1, c0, 0 @ write ctrl register



@ now, CPU clock is 100 Mhz CPU的频率是100MHz


mov r1, #CLK_CTL_BASE


ldr r2, mpll_100mhz


str r2, [r1, #oMPLLCON]


#endif


bl memsetup ;跳转到memsetup函数


/*****************************


Memsetup函数的实现:


ENTRY(memsetup)


@ initialise the static memory



@ set memory control registers ;设置内存控制寄存器的初值


mov r1, #MEM_CTL_BASE


adrl r2, mem_cfg_val


/*******************


@


@ Data Area


@


@ Memory configuration values


.align 4


mem_cfg_val: ;定义好的13*4=52个字节初值


.long vBWSCON ;在/vivi/include/platform/smdk2410.h中赋值


/****** SDRAM32位变成16位,需要修改vBWSCON的值 ******/


.long vBANKCON0


.long vBANKCON1


.long vBANKCON2


.long vBANKCON3


/********** 网卡控制器vBANKCON3的值可能需要修改 **************/


.long vBANKCON4


.long vBANKCON5


.long vBANKCON6


/****** SDRAM32位变成16位,可能需要修改vBANKCON6的值 ******/


.long vBANKCON7


.long vREFRESH


.long vBANKSIZE


/****** SDRAM64MB变成32MB,需要修改vBANKSIZE的值 ******/


.long vMRSRB6


.long vMRSRB7


********************/


add r3, r1, #52


1: ldr r4, [r2], #4


str r4, [r1], #4


cmp r1, r3


bne 1b ;循环操作,直到13个寄存器赋值完成



mov pc, lr


*******************************/


#ifdef CONFIG_PM vivi考虑不需要使用电源管理


@ Check if this is a wake-up from sleep


ldr r1, PMST_ADDR


ldr r0, [r1]


tst r0, #(PMST_SMR)


bne WakeupStart ;查看状态,判断是否需要跳转到WakeupStart


#endif




#ifdef CONFIG_S3C2410_SMDK SMDK开发板使用


@ All LED on ;点亮开发板上的LED


mov r1, #GPIO_CTL_BASE


add r1, r1, #oGPIO_F LED使用GPIOF组的管脚


ldr r2,=0x55aa ;使能EINT0EINT1EINT2EINT3


;另四个管脚配置成输出,屏蔽EINT4567


str r2, [r1, #oGPIO_CON]


mov r2, #0xff


str r2, [r1, #oGPIO_UP] disable the pull-up function


mov r2, #0x00


str r2, [r1, #oGPIO_DAT]


#endif



#if 0


@ SVC


mrs r0, cpsr


bic r0, r0, #0xdf


orr r1, r0, #0xd3


msr cpsr_all, r1


#endif



@ set GPIO for UART ;设置串口


mov r1, #GPIO_CTL_BASE


add r1, r1, #oGPIO_H ;设置GPIO_H组管脚为串口


ldr r2, gpio_con_uart


str r2, [r1, #oGPIO_CON]


ldr r2, gpio_up_uart


str r2, [r1, #oGPIO_UP]


/*************************


@ inital values for GPIO


gpio_con_uart:


.long vGPHCON vGPHCON/vivi/include/platform/smdk2410.h中赋值


#define vGPHCON 0x0016faaa


GPIO_H配置为nCTS0nRTS0, RXD0,TXD0, RXD1


TXD1nCTS1nRTS1,



/**** 三个串口都使能,可能需要修改#define vGPHCON 0x0016aaaa ****/



gpio_up_uart:


.long Vgphup ;同上#define vGPHUP 0x000007ff


;The pull-up function is disabled.


************************/



bl InitUART ;跳转到InitUART串口初始化函数


/****************************************************

TOP

借上面(续)

@ Initialize UART


@


@ r0 = number of UART port


InitUART:


ldr r1, SerBase


/*******************


.align 4 ;缺省情况下在vivi中只初始化了UART0


SerBase:


#if defined(CONFIG_SERIAL_UART0)


.long UART0_CTL_BASE ;基地址在/vivi/include/s3c2410.h中定义


#elif defined(CONFIG_SERIAL_UART1)


.long UART1_CTL_BASE


#elif defined(CONFIG_SERIAL_UART2)


.long UART2_CTL_BASE


#else


#error not defined base address of serial


#endif


********************/


mov r2, #0x0


str r2, [r1, #oUFCON]


str r2, [r1, #oUMCON]


mov r2, #0x3


str r2, [r1, #oULCON]


ldr r2, =0x245


str r2, [r1, #oUCON]


#define UART_BRD ((50000000 / (UART_BAUD_RATE * 16)) - 1)


mov r2, #UART_BRD


str r2, [r1, #oUBRDIV]



mov r3, #100


mov r2, #0x0


1: sub r3, r3, #0x1


tst r2, r3


bne 1b



#if 0


mov r2, #'U'


str r2, [r1, #oUTXHL]



1: ldr r3, [r1, #oUTRSTAT]


and r3, r3, #UTRSTAT_TX_EMPTY


tst r3, #UTRSTAT_TX_EMPTY


bne 1b



mov r2, #'0'


str r2, [r1, #oUTXHL]



1: ldr r3, [r1, #oUTRSTAT]


and r3, r3, #UTRSTAT_TX_EMPTY


tst r3, #UTRSTAT_TX_EMPTY


bne 1b


#endif



mov pc, lr


****************************************************/



#ifdef CONFIG_DEBUG_LL ;打印调试信息,缺省未定义


@ Print current Program Counter


ldr r1, SerBase


mov r0, #'\r'


bl PrintChar


mov r0, #'\n'


bl PrintChar


mov r0, #'@'


bl PrintChar


mov r0, pc


bl PrintHexWord


#endif




#ifdef CONFIG_BOOTUP_MEMTEST


@ simple memory test to find some DRAM flaults.


bl memtest


#endif



#ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT ;从NAND Flash启动


bl copy_myself ;跳转到copy_myself函数


/**********************************************


@


@ copy_myself: copy vivi to ram


@


copy_myself:


mov r10, lr



@ reset NAND


mov r1, #NAND_CTL_BASE


ldr r2, =0xf830 @ initial value


str r2, [r1, #oNFCONF]


ldr r2, [r1, #oNFCONF]


bic r2, r2, #0x800 @ enable chip


str r2, [r1, #oNFCONF]


mov r2, #0xff @ RESET command


strb r2, [r1, #oNFCMD]


mov r3, #0 @ wait


1: add r3, r3, #0x1


cmp r3, #0xa


blt 1b


2: ldr r2, [r1, #oNFSTAT] @ wait ready


tst r2, #0x1


beq 2b


ldr r2, [r1, #oNFCONF]


orr r2, r2, #0x800 @ disable chip


str r2, [r1, #oNFCONF]



@ get read to call C functions (for nand_read())


ldr sp, DW_STACK_START @ setup stack pointer


mov fp, #0 @ no previous frame, so fp=0



@ copy vivi to RAM


ldr r0, =VIVI_RAM_BASE


/*********/vivi/linux/platform/smdk2410.h中定义


#define VIVI_RAM_BASE (DRAM_BASE + DRAM_SIZE - VIVI_RAM_SIZE)


***************************************/


mov r1, #0x0


mov r2, #0x20000 0x20000-128k字节


bl nand_read_ll nand_read_ll/vivi/arch/s3c2410/nand_read.c中定义


r0,r1,r2分别为函数的三个参数


;从NANDFlash0地址拷贝128kSDRAM指定处


tst r0, #0x0


beq ok_nand_read


#ifdef CONFIG_DEBUG_LL


bad_nand_read:


ldr r0, STR_FAIL


ldr r1, SerBase


bl PrintWord


1: b 1b @ infinite loop


#endif



ok_nand_read:


#ifdef CONFIG_DEBUG_LL


ldr r0, STR_OK


ldr r1, SerBase


bl PrintWord


#endif

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接上面(续)

@ verify


mov r0, #0


ldr r1, =0x33f00000


mov r2, #0x400 @ 4 bytes * 1024 = 4K-bytes


go_next:


ldr r3, [r0], #4


ldr r4, [r1], #4


teq r3, r4


bne notmatch


subs r2, r2, #4


beq done_nand_read


bne go_next


notmatch:


#ifdef CONFIG_DEBUG_LL


sub r0, r0, #4


ldr r1, SerBase


bl PrintHexWord


ldr r0, STR_FAIL


ldr r1, SerBase


bl PrintWord


#endif


1: b 1b


done_nand_read:



#ifdef CONFIG_DEBUG_LL


ldr r0, STR_OK


ldr r1, SerBase


bl PrintWord


#endif



mov pc, r10 vivi拷贝到SDRAM完成,函数返回


*********************************/


@ jump to ram


ldr r1, =on_the_ram


add pc, r1, #0


nop


nop


1: b 1b @ infinite loop



on_the_ram:


#endif



#ifdef CONFIG_DEBUG_LL


ldr r1, SerBase


ldr r0, STR_STACK


bl PrintWord


ldr r0, DW_STACK_START


bl PrintHexWord


#endif



@ get read to call C functions


ldr sp, DW_STACK_START @ setup stack pointer


mov fp, #0 @ no previous frame, so fp=0


mov a2, #0 @ set argv to NULL



bl main @ call main



mov pc, #FLASH_BASE @ otherwise, reboot



@


@ End VIVI head


@




1.4.2 vivi的第二阶段


vivi的第二阶段是从main()函数开始,同一般的C语言程序一样,该函数在/init/main.c文件中,总共可以分为8个步骤。


(1) 函数开始,通过putstr(vivi_banner)打印出vivi的版本。Vivi_banner/init/version.c文件中定义


(2) 对开发板进行初始化(board_init函数),board_init是与开发板紧密相关的,这个函数在/arch/s3c2410/smdk.c文件中。开发板初始化主要完成两个功能,时钟初始化(init_time())和通用IO口设置(set_gpios())。


void set_gpios(void)


{


GPACON = vGPACON;


GPBCON = vGPBCON;


GPBUP = vGPBUP;


GPCCON = vGPCCON;


GPCUP = vGPCUP;


GPDCON = vGPDCON;


GPDUP = vGPDUP;


GPECON = vGPECON;


GPEUP = vGPEUP;


GPFCON = vGPFCON;


GPFUP = vGPFUP;


GPGCON = vGPGCON;


GPGUP = vGPGUP;


GPHCON = vGPHCON;


GPHUP = vGPHUP;


EXTINT0 = vEXTINT0;


EXTINT1 = vEXTINT1;


EXTINT2 = vEXTINT2;


}


其中,GPIO口在smdk2410.h\vivi\include\platform\目录下)文件中定义。


(3) 内存映射初始化和内存管理单元的初始化工作:


mem_map_init();


mmu_init();


这两个函数都在/arch/s3c2410/mmu.c文件中。


void mem_map_init(void)


{


#ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT


mem_map_nand_boot();


#else


mem_map_nor();


#endif


cache_clean_invalidate();


tlb_invalidate();


}



如果配置vivi时使用了NAND作为启动设备,则执行mem_map_nand_boot(),否则执行mem_map_nor()。这里要注意的是,如果使用NOR启动,则必须先把vivi代码复制到RAM中。这个过程是由copy_vivi_to_ram()函数来完成的。代码如下:
static void copy_vivi_to_ram(void)


{


putstr_hex("Evacuating 1MB of Flash to DRAM at 0x", VIVI_RAM_BASE);


memcpy((void *)VIVI_RAM_BASE, (void *)VIVI_ROM_BASE, VIVI_RAM_SIZE);


}


VIVI_RAM_BASEVIVI_ROM_BASEVIVI_RAM_SIZE这些值都可以在smdk2410.h中查到,并且这些值必须根据自己开发板的RAM实际大小修改。这也是在移植vivi的过程中需要注意的一个地方。


mmu_init()函数中执行了arm920_setup函数。这段代码是用汇编语言实现的,针对arm920t核的处理器。



(4) 初始化堆栈,heap_init()。(定义在\vivi\lib\heap.c文件中)


int heap_init(void)


{


return mmalloc_init((unsigned char *)(HEAP_BASE), HEAP_SIZE);


}


(5) 初始化mtd设备,mtd_dev_init()


int mtd_init(void)


{


int ret;



#ifdef CONFIG_MTD_CFI


ret = cfi_init();


#endif


#ifdef CONFIG_MTD_SMC


ret = smc_init();


#endif


#ifdef CONFIG_S3C2410_AMD_BOOT


ret = amd_init();


#endif



if (ret) {


mymtd = NULL;


return ret;


}


return 0;


}


这几个函数可以在/drivers/mtd/maps/s3c2410_flash.c里找到。


(6) 初始化私有数据,init_priv_data()。(定义在\vivi\lib\priv_data\rw.c文件中)


(7) 初始化内置命令,init_builtin_cmds()


通过add_command函数,加载vivi内置的几个命令。


(8) 启动boot_or_vivi()


启动成功后,将通过vivi_shell()启动一个shell(如果配置了CONFIG_SERIAL_TERM),此时vivi的任务完成。



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接上面(续)

1.5 启动代码执行流程图




(1)head.s代码执行流程 (2)main.c代码执行流程





1.6 vivi的配置文件



Vivi的初始配置文件位置:/vivi/arch/def-configs/smkd2410, 通过make menuconfig 修改后的配置保存在这个文件中,我们也可以载入一个自己的配置文件来进行编译。

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word文档上传

由于流程图没法显示,所以上传word文档以供参考。

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没别的可说,very good!


上传的文件在哪里?我帮你贴出来

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联系过admin,可以加精了!


阅读vivi的代码对于我们自己为产品定制一个自己的bootloader具有很高的参考价值,相信大家了解这篇分析文章的价值了吧!

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:)

图片怎么上传??还有两个流程图没显示出来

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