系統(tǒng)啟動(dòng)與Boot

1、系統(tǒng)啟動(dòng)與Boot Loader,史先強(qiáng) 南京博芯電子技術(shù)有限公司,SEP4020地址空間分配,0 x0400 0000,0 x1000 0000,0 x2000 0000,0 x3000 0000,Nand_Data （0 x11000200）,0,4G,關(guān)于系統(tǒng)啟動(dòng),什么是啟動(dòng)？ 從CPU內(nèi)核行為看，啟動(dòng)就是從零地址取第一條指令并執(zhí)行 系統(tǒng)零地址映射 硬件設(shè)定 EMI配置,SEP4020啟動(dòng)方式介紹,SEP4020啟動(dòng)方式 SystemSetup2:0000：NOR啟動(dòng)001：NAND啟動(dòng)3級(jí)地址，512byte010：NAND4級(jí)地址512byte011：NAND4級(jí)地址2Kbyte10

2、0：NAND5級(jí)地址2Kbyte UB4020MB_Lite（V1.1） SystemSetup0=0 SystemSetup1=J501(ON：NorFlash啟動(dòng)，OFF：NandFlash啟動(dòng)) SystemSetup2=0,NorFlash啟動(dòng),NorFlash讀寫特性 讀：可以實(shí)現(xiàn)字節(jié)尋址 寫：不能字節(jié)尋址，須按頁(yè)或塊寫入 UB4020EVB上NorFlash地址 起始地址：CSA，0 x20000000開始 結(jié)束地址：2MB, 0 x20200000,解決存儲(chǔ)與速度的矛盾：BootLoader,NorFlash,0 x0，0 x20000000,0 x30000000,SDRAM,

3、PC,BootLoader,Project Image,NorFlash啟動(dòng),NorFlash啟動(dòng)一：配置系統(tǒng)環(huán)境 配置PMU PMU_PCSR、PMU_PMDR PMU_PLTR、PMU_PMCR 配置EMI EMI_CSACONF、EMI_CSECONF EMI_SDCONF1、 EMI_SDCONF2,NorFlash啟動(dòng),NorFlash啟動(dòng)二：將代碼拷貝到SDRAM NorFlash啟動(dòng)三：將SDRAM映射到零地址 NorFlash啟動(dòng)四：程序跳轉(zhuǎn),NorFlash啟動(dòng),關(guān)于地址重映射-Remap,0 x00000080/0 x20000080: ldr pc, =0 x200000

4、88 0 x00000084/0 x20000084: movr0, r0 0 x00000088/0 x20000088: movr0, r0 0 x0000008C/0 x2000008C: movr0, r0 0 x00000090/0 x20000090: movr0, r0 REMAP 0 x00000094/0 x20000094: ldrr1, =0 x11000020 0 x00000098/0 x20000098: ldrr2, =0 x0000000b 0 x0000009C/0 x2000009C: strr2, r1 0 x200000A0: ldr pc, =0 x0

5、,NorFlash,NandFlash啟動(dòng),NandFlash讀寫特性 讀：不能字節(jié)尋址，須通過命令按頁(yè)讀 寫：不能字節(jié)尋址，須按頁(yè)或塊寫入 SEP4020的NandFlash控制器 FIFO地址：0 x1100 0200 FIFO結(jié)構(gòu)：32bit寬，4級(jí)深度,NandFlash啟動(dòng),NandFlash啟動(dòng)時(shí)的硬件設(shè)置 SystemSetup2:0000：NOR啟動(dòng)001：NAND啟動(dòng)3級(jí)地址，512byte010：NAND4級(jí)地址512byte011：NAND4級(jí)地址2Kbyte100：NAND5級(jí)地址2Kbyte 系統(tǒng)零地址映射 NandFlash控制器FIFO：0 x1100 0200,

6、NandFlash啟動(dòng),NandFlash啟動(dòng)過程 上電后，NandFlash控制器向NandFlash發(fā)出讀命令，讀取第一頁(yè)數(shù)據(jù) 內(nèi)核從NandFlash控制器的FIFO取指，由于是高位地址選通，低位地址變化不會(huì)影響取指 FIFO讀空后，NandFlash控制控制器再?gòu)腘andFlash中讀取個(gè)字的數(shù)據(jù)（16BYTE） 第一頁(yè)數(shù)據(jù)讀取并執(zhí)行完畢，程序控制PC跳轉(zhuǎn),NandFlash啟動(dòng),NandFlash啟動(dòng)方式的制約 不可以使用類似LDRR0, 12345678的偽指令，須用mov指令代替 例如： MOV R0, #0 x12000000 ADD R0, R0, #0 x00340000

7、ADD R0, R0, #0 x00005600 ADD R0, R0, #0 x00000078,NandFlash啟動(dòng),NandFlash啟動(dòng)方式的制約 不可以在啟動(dòng)代碼中使用類似B的跳轉(zhuǎn)指令 不可以在啟動(dòng)代碼中執(zhí)行Remap操作 啟動(dòng)代碼長(zhǎng)度必須達(dá)到512+16BYTE（以512B/頁(yè)為例） PC跳轉(zhuǎn)必須放在啟動(dòng)代碼的最后一條,NandFlash啟動(dòng),NandFlash啟動(dòng)一： 配置EMI： EMI_CSECONF:0 x8CFFFFF1 EMI_SDCONF1:0 x1D004177 EMI_SDCONF2:0 x80001860,NandFlash啟動(dòng),NandFlash啟動(dòng)二： 配

8、置NAND控制器 NAND_ADDR1:0 x00000200 NAND_CONF1:0 x06302857 NAND_CONF2:0 x00114353,NandFlash啟動(dòng),NandFlash啟動(dòng)三： 配置DMAC DMAC_C0SRCADDR:0 x11000200 DMAC_C0DSTADDR:0 x30001000 DMAC_C0CONTROL:0 x0021249B DMAC_C0CONFIGRATION:0 x31D,NandFlash啟動(dòng),NandFlash啟動(dòng)四： 配置必要的寄存器 R10:0 x11000104 R11:0 x80000000 R9:0 x100 R8:0

9、 x30001000,NandFlash啟動(dòng),NandFlash啟動(dòng)五： 寫入條指令到0 x30000000 0 x30000000: mov r11, r10 0 x30000004: A subs r9, r9, #0 x1 0 x30000008: bne A 0 x3000000c: mov pc, r8,NandFlash啟動(dòng),NandFlash啟動(dòng)六： 程序指針PC跳轉(zhuǎn) 用NOP填滿一頁(yè)（528），最后一條指令跳轉(zhuǎn)到0 x30000000去執(zhí)行上一步寫好的指令,NandFlash啟動(dòng),NandFlash啟動(dòng)七： 啟動(dòng)NandFlash傳輸 0 x30000000: mov r11,

10、 r10 將0 x80000000寫入0 x11000104，即：?jiǎn)?dòng)NandFlash讀 通過DMA將NandFlash第二頁(yè)數(shù)據(jù)(主程序代碼，或BOOT第二部分)搬運(yùn)到：0 x30001000,NandFlash啟動(dòng),NandFlash啟動(dòng)八： 等待NandFlash傳輸完成 0 x30000004: A subs r9, r9, #0 x1 0 x30000008: bne A 空循環(huán)，等待DMA傳輸完畢,NandFlash啟動(dòng),NandFlash啟動(dòng)九： 程序跳轉(zhuǎn) 0 x3000000c: mov pc, r8 此時(shí)DMA已經(jīng)將主程序搬運(yùn)到0 x30001000，跳轉(zhuǎn)到該地址,Stic

11、k Out Until Success,24,NandFlash啟動(dòng)完成后內(nèi)存數(shù)據(jù)：,NandFlash啟動(dòng),U-BOOT移植與原理,U-BOOT簡(jiǎn)介 UBoot ，全稱UniversalBootLoader，是由德國(guó)DENX小組的開發(fā)，并遵循GPL條款的開放源碼項(xiàng)目。它的主要功能是完成硬件設(shè)備的初始化、操作系統(tǒng)代碼的搬運(yùn)，并提供一個(gè)控制臺(tái)及一個(gè)命令集在操作系統(tǒng)運(yùn)行前操控硬件設(shè)備。,U-BOOT支持的處理器與操作系統(tǒng),處理器： PowerPc、MIPs、xs6、ARM、NIOs、Xsca 操作系統(tǒng)： OpenBSD，NetBSD，F(xiàn)reeBSD，Linux，SVR4，Esix，SolariS，

12、Irix，SCO，Dell，NcR，vxworks，1，ynxos，pSOS，QNX，RTEMS，ARTOS,U-BOOT簡(jiǎn)介,常用的U-BOOT命令 bootm、cmp、cp、erase、flinfo、mw、md、printenv、setenv、save、reset、tftp、nand、tftp、ping,U-BOOT啟動(dòng)代碼分析,系統(tǒng)啟動(dòng)流程（NorFlash啟動(dòng)） 1cpu/sep4020/start.S 執(zhí)行匯編指令，初始化CPU 2lib_arm/board.c start_armboot 是U-Boot 執(zhí)行的第一個(gè)C 語言函數(shù)，完成系統(tǒng)初始化工作，進(jìn)入主循環(huán)，處理用戶輸入的命令。

13、 3init_sequence init_sequence數(shù)組保存著基本的初始化函數(shù)指針。,U-BOOT啟動(dòng)代碼分析,系統(tǒng)啟動(dòng)后內(nèi)存分配圖,U-BOOT引導(dǎo)操作系統(tǒng)分析,U-BOOT格式的內(nèi)核映像 mkimage -n Kernel 2.4.18 -A arm -O linux -T kernel -C none -a 30007fc0 -e 30008000 -d 4020.bin vmlinux-2.4.18.img,U-BOOT引導(dǎo)操作系統(tǒng)分析：bootm命令的實(shí)現(xiàn),讀取Image頭部信息，通過Magic number判斷Image，通過CRC信息較驗(yàn)內(nèi)核，獲得內(nèi)核實(shí)際入口地址 函數(shù)指針

14、與絕對(duì)地址跳轉(zhuǎn) theKernel = (void (*)(int, int, uint)ntohl(hdr-ih_ep); theKernel (0, bd-bi_arch_number, bd-bi_boot_params);,U-BOOT引導(dǎo)操作系統(tǒng)分析：傳參方法,用TAG傳遞更多引導(dǎo)信息 struct tag struct tag_header hdr; union struct tag_corecore; struct tag_mem32mem; struct tag_videotextvideotext; struct tag_ramdiskramdisk; struct tag_

15、initrdinitrd; struct tag_serialnrserialnr; struct tag_revisionrevision; struct tag_videolfbvideolfb; struct tag_cmdlinecmdline; struct tag_acornacorn; struct tag_memclkmemclk; u; ;,struct tag_header u32 size; u32 tag; ;,33,用TAG傳遞更多引導(dǎo)信息 0 x30000100 00000005 54410001 00000000 00000000 0 x30000110 0000

16、0000 0000000F 54410009 746F6F72 0 x30000120 65642F3D 61722F76 7220306D 6F632077 0 x30000130 6C6F736E 74743D65 2C305379 30303639 0 x30000140 696E6920 6C2F3D74 78756E69 EA006372 0 x30000150 00000004 54420005 30300040 00200000 0 x30000160 00000000 00000000,#define ATAG_CORE0 x54410001 struct tag_core u32 flags;/* bit 0 = read-only */ u32 pagesize; u32 rootdev; ;,#define ATAG_