分类： 嵌入式
2014-12-09 13:00:25
原文地址：Uboot中start.S源码的指令级的详尽解析 作者：xjf616
版本：v1.7
摘要
本文对Uboot中的Start.S的源码的几乎每一行，都进行了详细的解析
![[注意]](http://www.crifan.com/files/res/docbook/images/note.png) | 本文提供多种格式供： | |||||||||||||||
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HTML版本的在线地址为： 有任何意见，建议，提交bug等，都欢迎去讨论组发帖讨论： |
2012-08-09
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| 修订 1.0 | 2011-04-17 | crl |
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| 修订 1.6 | 2011-05-01 | crl |
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| 修订 1.7 | 2012-08-09 | crl |
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版权 © 2012 Crifan,
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1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 1.9. 1.10. 1.11. 1.12. 1.13. 1.14. 2.1. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8. 3.9.表格清单
1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 1.9. 3.1. 3.2. 3.3.范例清单
3.1. 3.2.3.3.目录
此文主要内容就是分析start.S这个汇编文件的内容，即ARM上电后的最开始那一段的启动过程。
本文的目标是，希望看完此文的读者，可以达到：
这样的目的，是为了读者看完本文后，再去看其他类似的启动相关的源码，能明白需要做什么事情，然后再看别的系统是如何实现相关的内容的，达到一定程度的触类旁通。
总体说就是，要做哪些，为何要这么做，如何实现的，即英语中常说的：
此三方面都清楚理解了，那么也才能算真正懂了。
所用代码来自TQ2440官网，天嵌的bbs上下载下来的uboot中的源码：
u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\cpu\arm920t\start.S
下载地址为：
阅读此文之前，你至少要对TQ2440的板子有个基本的了解，
以及要了解开发板初始化的大概要做的事情，比如设置输入频率，设置堆栈等等。
另外，至少要有一定的C语言的基础，这样更利于理解汇编代码。
由于水平有限，难免有误，欢迎指正：admin (at) crifan.com
欢迎转载，但请注明作者。
目录
下面将详细解释uboot中的start.S中的每一行代码。详细到，每个指令的语法和含义，都进行详细讲解，使得此文读者可以真正搞懂具体的含义，即what。
以及对于一些相关的问题，深入探究为何要这么做，即why。
对于uboot的start.S，主要做的事情就是系统的各个方面的初始化。
从大的方面分，可以分成这几个部分：
下面来对start.S进行详细分析，看看每一个部分，是如何实现的。
_start
| globl是个关键字，对应含义为： http://re-eject.gbadev.org/files/GasARMRef.pdf表 1.1. global的语法
所以，意思很简单，就是相当于C语言中的Extern，声明此变量，并且告诉链接器此变量是全局的，外部可以访问 所以，你可以看到 u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\board\EmbedSky\u-boot.lds 中，有用到此变量: ENTRY(_start) 即指定入口为_start,而由下面的_start的含义可以得知，_start就是整个start.S的最开始，即整个uboot的代码的开始。 |
: b reset
| _start后面加上一个冒号’:’，表示其是一个标号Label，类似于C语言goto后面的标号。 而同时，_start的值，也就是这个代码的位置了，此处即为代码的最开始，相对的0的位置。 而此处最开始的相对的0位置，在程序开始运行的时候，如果是从NorFlash启动，那么其地址是0， _stat=0 如果是重新relocate代码之后，就是我们定义的值了，即，在 u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\board\EmbedSky\config.mk 中的： TEXT_BASE = 0x33D00000 表示是代码段的基地址，即 _start=TEXT_BASE=0x33D00000 关于标号的语法解释:
而_start标号后面的: b reset就是跳转到对应的标号为reset的位置。 |
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
| ldr命令的语法为：
上面那些ldr的作用，以第一个_undefined_instruction为例，就是将地址为_undefined_instruction中的一个word的值，赋值给pc。 |
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
|
http://re-eject.gbadev.org/files/GasARMRef.pdf
所以上面的含义，以_undefined_instruction为例，就是，此处分配了一个word=32bit=4字节的地址空间，里面存放的值是undefined_instruction。 而此处_undefined_instruction也就是该地址空间的地址了。用C语言来表达就是： _undefined_instruction = &undefined_instruction 或 *_undefined_instruction = undefined_instruction 在后面的代码，我们可以看到，undefined_instruction也是一个标号，即一个地址值，对应着就是在发生“未定义指令”的时候，系统所要去执行的代码。 （其他几个对应的“软件中断”，“预取指错误”，“数据错误”，“未定义”，“（普通）中断”，“快速中断”，也是同样的做法，跳转到对应的位置执行对应的代码。） 所以： ldr pc, 标号1 ...... 标号1：.word 标号2 ...... 标号2： ......（具体要执行的代码）的意思就是，将地址为标号1中内容载入到pc，而地址为标号1中的内容，正好装的是标号2。 用C语言表达其实很简单： PC = *（标号1） = 标号2 对PC赋值，即是实现代码跳转，所以整个这段汇编代码的意思就是： 跳转到标号2的位置，执行对应的代码。 |
16,0xdeadbeef
| balignl这个标号的语法及含义：
所以意思就是，接下来的代码，都要16字节对齐，不足之处，用0xdeadbeef填充。 其中关于所要填充的内容0xdeadbeef，刚开始没看懂是啥意思，后来终于搞懂了。 其实就是没啥真正的意思，不过此处为何是0xdeadbeef，很明显是作者故意搞笑，写成dead beef，告诉读代码的人，这里是，（坏）死的牛肉，所以，类似地，你也可以故意改为0xgoodbeef，表示good beef，好的牛肉，^_^。 |
:
.word TEXT_BASE
.globl _armboot_start
_armboot_start:
.word _start
| 此处和上面的类似，_TEXT_BASE是一个标号地址，此地址中是一个word类型的变量，变量名是TEXT_BASE,此值见名知意，是text的base，即代码的基地址，可以在 u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\board\EmbedSky\config.mk 中找到其定义： TEXT_BASE = 0x33D00000 |
| 同理，此含义可用C语言表示为： *(_armboot_start) = _start |
.globl _bss_end
_bss_end:
.word _end
| 关于_bss_start和_bss_end都只是两个标号，对应着此处的地址。 而两个地址里面分别存放的值是__bss_start和_end,这两个的值，根据注释所说，是定义在开发板相关的链接脚本里面的，我们此处的开发板相关的链接脚本是： u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\board\EmbedSky\u-boot.lds 其中可以找到__bss_start和_end的定义： __bss_start = .; .bss : { *(.bss) } _end = .;而关于_bss_start和_bss_end定义为.glogl即全局变量，是因为uboot的其他源码中要用到这两个变量，详情请自己去搜索源码。 |
.globl FREE_RAM_SIZE
FREE_RAM_SIZE:
.word 0x0badc0de
| 关于FREE_RAM_END和FREE_RAM_SIZE，这里只是两个标号，之所以也是声明为全局变量，是因为uboot的源码中会用到这两个变量。 但是这里有点特别的是，这两个变量，将在本源码start.S中的后面要用到，而在后面用到这两个变量之前，uboot的C源码中，会先去修改这两个值，具体的逻辑是： 本文件start.S中，后面有这两句： ldr pc, _start_armboot _start_armboot: .word start_armboot意思很明显，就是去调用start_armboot函数。 而start_armboot函数是在： u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\lib_arm\board.c 中： init_fnc_t *init_sequence[] = { cpu_init, /* basic cpu dependent setup */ ...... NULL, }; void start_armboot (void) { init_fnc_t **init_fnc_ptr; ...... for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) { if ((*init_fnc_ptr)() != 0) { hang (); } } ...... }即在start_armboot去调用了cpu_init。 cpu_init函数是在： u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\cpu\arm920t\cpu.c 中： cpu_init源码. int cpu_init (void) { /* * setup up stacks if necessary */ #ifdef CONFIG_USE_IRQ IRQ_STACK_START = _armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - CFG_GBL_DATA_SIZE - 4; FIQ_STACK_START = IRQ_STACK_START - CONFIG_STACKSIZE_IRQ; FREE_RAM_END = FIQ_STACK_START - CONFIG_STACKSIZE_FIQ - CONFIG_STACKSIZE; FREE_RAM_SIZE = FREE_RAM_END - PHYS_SDRAM_1; #else FREE_RAM_END = _armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - CFG_GBL_DATA_SIZE - 4 - CONFIG_STACKSIZE; FREE_RAM_SIZE = FREE_RAM_END - PHYS_SDRAM_1; #endif return 0; }在cpu_init中，根据我们的一些定义，比如堆栈大小等等，去修改了IRQ_STACK_START ，FIQ_STACK_START ，FREE_RAM_END和FREE_RAM_SIZE的值。 至于为何这么修改，后面遇到的时候会具体再解释。 |
/* IRQ stack memory (calculated at run-time) */
.globl FIQ_STACK_START
FIQ_STACK_START:
.word 0x0badc0de
#endif
| 同上，IRQ_STACK_START和FIQ_STACK_START，也是在cpu_init中用到了。 不过此处，是只有当定义了宏CONFIG_USE_IRQ的时候，才用到这两个变量，其含义也很明显， 只有用到了中断IRQ，才会用到中断的堆栈，才有中端堆栈的起始地址。 快速中断FIQ，同理。 |
r0,cpsr
| CPSR 是当前的程序状态寄存器(Current Program Status Register)， 而 SPSR 是保存的程序状态寄存器(Saved Program Status Register)。 具体细节，可参考：
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| MRS - Move From Status Register MRS指令的语法为：
所以，上述汇编代码含义为，将CPSR的值赋给R0寄存器。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
r0,r0,#0x1f
| bic指令的语法是：
而0x1f=11111b 所以，此行代码的含义就是，清除r0的bit[4:0]位。 |
r0,r0,#0xd3
| orr指令的语法是：
所以此行汇编代码的含义为： 而0xd3=1101 0111[4:0]位。 将r0与0xd3算数或运算，然后将结果给r0,即把r0的bit[7:6]和bit[4]和bit[2:0]置为1。 |
cpsr,r0
| MSR - Move to Status Register msr的指令格式是：
此行汇编代码含义为，将r0的值赋给CPSR。 |
所以，上面四行汇编代码的含义就很清楚了。
先是把CPSR的值放到r0寄存器中，然后清除bit[4:0]，然后再或上
0xd3=11 0 10111b
表 1.5. CPSR=0xD3的位域及含义
| CPSR位域 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| 位域含义 | I | F | M4 | M3 | M2 | M1 | M0 | |
| 0xD3 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 对应含义 | 关闭中断IRQ | 关闭快速中断FIQ | 设置CPU为SVC模式,这和上面代码注释中的“set the cpu to SVC32 mode”，也是一致的。 | |||||
关于为何设置CPU为SVC模式，而不是设置为其他模式，请参见本文档后面的章节：
# define pWTCON 0x53000000
# define INTMOD 0X4A000004
# define INTMSK 0x4A000008 /* Interupt-Controller base addresses */
# define INTSUBMSK 0x4A00001C
# define CLKDIVN 0x4C000014 /* clock divisor register */
#endif
| 上面几个宏定义所对应的地址，都可以在对应的datasheet中找到对应的定义： 其中，S3C2410和TQ2440开发板所用的CPU S3C2440，两者在这部分的寄存器定义，都是一样的，所以此处，采用CONFIG_S3C2410所对应的定义。 关于S3C2440相关的软硬件资料，这个网站提供的很全面： 其中有S3C2440的CPU的datasheet： 其中有对应的寄存器定义： 图 1.3. pWTCON
图 1.4. INTMOD
图 1.5. INTMSK
图 1.6. INTSUBMSK
图 1.7. CLKDIVN
而关于每个寄存器的具体含义，见后面的分析。 |
r0, =pWTCON
| 这里的ldr和前面介绍的ldr指令不是一个意思。 这里的ldr是伪指令ldr。
而这里的： ldr r0, =pWTCON意思就很清楚了，就是把宏pWTCON的值赋值给r0寄存器，即 r0=0x53000000 |
r1, #0x0
| mov指令语法：
不过对于MOV指令多说一句，那就是，一般可以用类似于： MOV R0，R0的指令来实现NOP操作。 上面这句mov指令很简单，就是把0x0赋值给r1，即 r1=0x0 |
r1, [r0]
| str指令语法：
所以这句str的作用也很简单，那就是将r1寄存器的值，传送到地址值为r0的（存储器）内存中。 用C语言表示就是： *r0 = r1 |
所以，上面几行代码意思也很清楚：
先是用r0寄存器存pWTCON的值，然后r1=0，再将r1中的0写入到pWTCON中，其实就是
pWTCON = 0;
而pWTCON寄存器的具体含义是什么呢？下面就来了解其详细含义：
图 1.8. WTCON寄存器的位域
 |
注意到bit[0]是Reset Enable/Disable，而设置为0的话，那就是关闭Watchdog的reset了，所以其他位的配置选项，就更不需要看了。
我们只需要了解，在此处禁止了看门狗WatchDog（的复位功能），即可。
关于看门狗的作用，以及为何要在系统初始化的时候关闭看门狗，请参见本文档后面的章节：
| 上面这几行代码，和前面的很类似，作用很简单，就是将INTMSK寄存器设置为0xffffffff,即，将所有的中端都mask了。 关于每一位的定义，其实可以不看的，反正此处都已mask了，不过还是贴出来，以备后用： 图 1.9. INTMSK寄存器的位域
此处，关于mask这个词，解释一下。 mask这个单词，是面具的意思，而中断被mask了，就是中断被掩盖了，即虽然硬件上中断发生了，但是此处被屏蔽了，所以从效果上来说，就相当于中断被禁止了，硬件上即使发生了中断，CPU也不会去执行对应中断服务程序ISR了。 关于中断的内容的详细解释，推荐看这个，解释的很通俗易懂： |
ldr r0, =INTSUBMSK
str r1, [r0]
# elif defined(CONFIG_S3C2440)
ldr r1, =0x7fff
ldr r0, =INTSUBMSK
str r1, [r0]
# endif
| 此处是将2410的INTSUBMSK设置为0x3ff。 后经的提醒后，去查证，的确此处设置的0x3ff，是不严谨的。 因为，根据2410的datasheet中关于INTSUBMSK的解释，bit[10:0]共11位，虽然默认reset的每一位都是1，但是此处对应的mask值，应该是11位全为1=0x7ff。 即写成0x3ff，虽然是可以正常工作的，但是却不够严谨的。 | |
| 此处CPU是是S3C2440，所以用到0x7fff这段代码。 其意思也很容易看懂，就是将INTSUBMSK寄存器的值设置为0x7fff。 先贴出对应每一位的含义： 图 1.10. INTSUBMSK寄存器的位域
然后我们再来分析对应的0x7fff是啥含义。 其实也很简单，意思就是： 0x7fff = bit[14:0]全是1 = 上表中的全部中断都被屏蔽（mask）。 |
mov r1, #3
str r1, [r0]
#endif
#endif /* CONFIG_S3C2400 || CONFIG_S3C2410 || CONFIG_S3C2440 */
| 此处，关于CLKDIVN的具体含义，参见下表： 图 1.11. INTSUBMSK寄存器的位域
而此处代码被#if 0注释掉了。 问：为何要注释掉，难道想要使用其默认的值，即HDIVN和PDIVN上电后，默认值Initial State，都是0，对应的含义为，FCLK:HCLK:PCLK = 1:1:1 ??? 答：不是，是因为我们在其他地方会去初始化时钟，去设置对应的CLKDIVN，详情参考后面的代码的部分。 | |
| 此处是结束上面的#ifdef |
cpu_init_crit
#endif
| 关于bl指令的含义： b指令，是单纯的跳转指令，即CPU直接跳转到某地址继续执行。 而BL是Branch with Link，带分支的跳转，而Link指的是Link Register，链接寄存器R14，即lr，所以，bl的含义是，除了包含b指令的单纯的跳转功能，在跳转之前，还把r15寄存器=PC=cpu地址，赋值给r14=lr，然后跳转到对应位置，等要做的事情执行完毕之后，再用 mov pc, lr 使得cpu再跳转回来，所以整个逻辑就是调用子程序的意思。 bl的语法为：
对于上面的代码来说，意思就很清晰了，就是当没有定义CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT的时候，就掉转到cpu_init_crit的位置，而在后面的代码cpu_init_crit中，你可以看到最后一行汇编代码就是 mov pc, lr， 又将PC跳转回来，所以整个的含义就是，调用子程序cpu_init_crit,等cpu_init_crit执行完毕，再返回此处继续执行下面的代码。 于此对应地b指令，就只是单纯的掉转到某处继续执行，而不能再通过mov pc, lr跳转回来了。 |
sub r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN /* malloc area */
sub r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* bdinfo */
| 此句含义是，把地址为_TEXT_BASE的内存中的内容给r0,即，将所有的中断都mask了。 而查看前面的相关部分的代码，即： _TEXT_BASE: .word TEXT_BASE得知，地址为_TEXT_BASE的内存中的内容，就是 u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\board\EmbedSky\config.mk 中的： TEXT_BASE = 0x33D00000 所以，此处即： r0 = TEXT_BASE = 0x33D00000 而关于sub指令：
所以对应含义为： r0 = r0 - #CFG_MALLOC_LEN r0 = r0 - #CFG_GBL_DATA_SIZE 其中，对应的两个宏的值是： u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\include\configs\EmbedSky.h 中： #define CONFIG_64MB_Nand 0 //添加了对64MB Nand Flash支持 /* * Size of malloc() pool */ #define CFG_MALLOC_LEN (CFG_ENV_SIZE + 128*1024) #define CFG_GBL_DATA_SIZE 128 /* size in bytes reserved for initial data */ #if(CONFIG_64MB_Nand == 1) #define CFG_ENV_SIZE 0xc000 /* Total Size of Environment Sector */ #else #define CFG_ENV_SIZE 0x20000 /* Total Size of Environment Sector */ #endif所以，从源码中的宏定义中可以看出， CFG_MALLOC_LEN = (CFG_ENV_SIZE + 128*1024) = 0x20000 + 128*1024 = 0x40000 = 256*1024 = 256KB CFG_GBL_DATA_SIZE = 128 所以，此三行的含义就是算出r0的值： r0 = (r0 - #CFG_MALLOC_LEN) - #CFG_GBL_DATA_SIZE = r0 - 0x40000 – 128 = r0 – 0x40080 = 33CBFF80 |
#endif
sub sp, r0, #12 /* leave 3 words for abort-stack */
| 如果定义了CONFIG_USE_IRQ，即如果使用中断的话，那么再把r0的值减去IRQ和FIQ的堆栈的值， 而对应的宏的值也是在 u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\include\configs\EmbedSky.h 中： /*------------------------------------------------------------------- * Stack sizes * * The stack sizes are set up in start.S using the settings below */ #define CONFIG_STACKSIZE (128*1024) /* regular stack */ #ifdef CONFIG_USE_IRQ #define CONFIG_STACKSIZE_IRQ (4*1024) /* IRQ stack */ #define CONFIG_STACKSIZE_FIQ (4*1024) /* FIQ stack */ #endif所以，此时r0的值就是： #ifdef CONFIG_USE_IRQ r0 = r0 - #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ) = r0 – (4*1024 + 4*1024) = r0 – 8*1024 = 33CBFF80 – 8*1024 = 33CBDF80 #endif |
| 最后，再减去终止异常所用到的堆栈大小，即12个字节。 现在r0的值为： #ifdef CONFIG_USE_IRQ r0 = r0 – 12 = 33CBDF80 - 12 = 33CBDF74 #else r0 = r0 – 12 = 33CBFF80 - 12 = 33CBFF74 #endif 然后将r0的值赋值给sp,即堆栈指针。 关于： sp代表stack pointer，堆栈指针； 和后面要提到的ip寄存器： ip代表instruction pointer，指令指针。 更多详情参见下面的解释。 关于ARM的寄存器的别名和相关的APCS，参见本文后面的内容： |
| 在上面，经过计算，算出了堆栈的地址，然后赋值给了sp，此处，接着才去调用函数clock_init去初始化时钟。 其中此函数是在C文件： u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\board\EmbedSky\boot_init.c 中： void clock_init(void) { ...设置系统时钟clock的相关代码... }看到这里，让我想起，关于其他人的关于此start.S代码解释中说到的，此处是先去设置好堆栈，即初始化sp指针，然后才去调用C语言的函数clock_init的。 而我们可以看到，前面那行代码： #ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT bl cpu_init_crit #endif就不需要先设置好堆栈，再去进行函数调用。 其中cpu_init_crit对应的代码也在start.S中（详见后面对应部分的代码），是用汇编实现的。 而对于C语言，为何就需要堆栈，而汇编却不需要堆栈的原因，请参见本文后面的内容： |
r0, _start /* r0 <- current position of code */
| adr指令的语法和含义：
所以，上述: adr r0, _start的意思其实很简单，就是将_start的地址赋值给r0.但是具体实现的方式就有点复杂了，对于用adr指令实现的话，说明_start这个地址，相对当前PC的偏移，应该是很小的，意思就是向前一段后者向后一段去找，肯定能找到_start这个标号地址的，此处，自己通过看代码也可以看到_start，就是在当前指令的前面，距离很近，编译后，对应汇编代码，也可以猜得出，应该是上面所说的，用sub来实现，即当前PC减去某个值，得到_start的值， 参照前面介绍的内容，去： arm-inux-objdump –d u-boot > dump_u-boot.txt然后打开dump_u-boot.txt,可以找到对应的汇编代码，如下： 33d00000 <_start>: 33d00000: ea000014 b 33d00058可以看到，这个相对当前PC的距离是0xac=172,细心的读者可以看到，那条指令的地址减去0xac，却并不等于_start的值，即 33d000a4 - 33d00000 = 0xa4 != 0xac 而0xac – 0xa4 = 8， 那是因为，由于ARM920T的五级流水线的缘故导致指令执行那一时刻的PC的值等于该条指令PC的值加上8，即 sub r0, pc, #172中的PC的值是 sub r0, pc, #172 指令地址：33d000a4,再加上8，即33d000a4+8 = 33d000ac， 所以，33d000ac – 0xac，才等于我们看到的33d00000，才是_start的地址。 这个由于流水线导致的PC的值和当前指令地址不同的现象，就是我们常说的，ARM中，PC=PC+8。 对于为何是PC=PC+8，请参见后面的内容： 对于此处为何不直接用mov指令，却使用adr指令，请参见后面内容： 对于mov指令的操作数的取值范围，请参见后面内容： |
的伪代码，被翻译成实际汇编代码为：
33d000a4: e24f00ac sub r0, pc, #172 ; 0xac其含义就是，通过计算PC+8-172 ⇒ _start的地址，
而_start的地址，即相对代码段的0地址，是这个地址在运行时刻的值，而当ARM920T加电启动后，，此处是从Nor Flash启动，对应的代码，也是在Nor Flash中，对应的物理地址是0x0,所以，此时_start的值就是0，而不是0x33d00000。
所以，此时：
r0 = 0x0
/* test if we run from flash or RAM */
cmp r0, r1 /* don't reloc during debug */
beq clear_bss
| 这里的_TEXT_BASE的含义，前面已经说过了，那就是： _TEXT_BASE: .word TEXT_BASE 得知，地址为_TEXT_BASE的内存中的内容，就是 u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\board\EmbedSky\config.mk 中的： TEXT_BASE = 0x33D00000所以，此处就是 r1 = 0x33D00000 |
| 含义很简单，就是比较r0和r1。而 r0 = 0x0 r1 = 0x33D00000 所以不相等 |
| 因此beq发现两者不相等，就不会去跳转到clear_bss，不会去执行对应的将bss段清零的动作了。 |
ldr r2, _armboot_start
ldr r3, _bss_start
sub r2, r3, r2 /* r2 <- size of armboot */
| 这两行代码意思也很清楚，分别装载_armboot_start和_bss_start地址中的值，赋值给r2和r3 而_armboot_start和_bss_start的值，前面都已经提到过了，就是： .globl _armboot_start _armboot_start: .word _start .globl _bss_start _bss_start: .word __bss_start_TEXT_BASE: .word TEXT_BASE 而其中的_start，是我们uboot的代码的最开始的位置，而__bss_start的值，是在 u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\board\EmbedSky\u-boot.lds 中的： SECTIONS { . = 0x00000000; . = ALIGN(4); .text : ... . = ALIGN(4); .rodata : { *(.rodata) } . = ALIGN(4); .data : { *(.data) } ... . = ALIGN(4); __bss_start = .; .bss : { *(.bss) } _end = .; }所以，可以看出，__bss_start的位置，是bss的start开始位置，同时也是text+rodata+data的结束位置，即代码段，只读数据和已初始化的可写的数据的最末尾的位置。 其实我们也可以通过前面的方法，objdump出来，看到对应的值： 33d00048 <_bss_start>: 33d00048: 33d339d4 .word 0x33d339d4是0x33d339d4。
| |||
| 此处的意思就很清楚了，就是r2 = r3-r2，计算出 text + rodata + data 的大小，即整个需要载入的数据量是多少，用于下面的函数去拷贝这么多的数据到对应的内存的位置。 这里的实际的值是 r2 = r3 –r2 = 0x33d339d4 - 0x33d00000 = 0x000339d4
|
bl CopyCode2Ram /* r0: source, r1: dest, r2: size */
#else
add r2, r0, r2 /* r2 <- source end address */
copy_loop:
ldmia r0!, {r3-r10} /* copy from source address [r0] */
stmia r1!, {r3-r10} /* copy to target address [r1] */
cmp r0, r2 /* until source end addreee [r2] */
ble copy_loop
#endif
#endif /* CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT */
| 此处，代码很简单，只是注释掉了原先的那些代码，而单纯的只是去调用CopyCode2Ram这个函数。 CopyCode2Ram函数，前面也提到过了，是在： u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\board\EmbedSky\boot_init.c 中： int CopyCode2Ram(unsigned long start_addr, unsigned char *buf, int size) { unsigned int *pdwDest; unsigned int *pdwSrc; int i; if (bBootFrmNORFlash()) { pdwDest = (unsigned int *)buf; pdwSrc = (unsigned int *)start_addr; /* 从 NOR Flash启动 */ for (i = 0; i < size / 4; i++) { pdwDest[i] = pdwSrc[i]; } return 0; } else { /* 初始化NAND Flash */ nand_init_ll(); /* 从 NAND Flash启动 */ if (NF_ReadID() == 0x76 ) nand_read_ll(buf, start_addr, (size + NAND_BLOCK_MASK)&~(NAND_BLOCK_MASK)); else nand_read_ll_lp(buf, start_addr, (size + NAND_BLOCK_MASK_LP)&~(NAND_BLOCK_MASK_LP)); return 0; } }可以看到，其有三个参数，start_addr，*buf和size，这三个参数，分别正好对应着我们刚才所总结的r0,r1和r2. 这些寄存器和参数的对应关系，也是APSC中定义的：
上面说的a1-a4,就是寄存器r0-r3。 而CopyCode2Ram函数的逻辑也很清晰，就是先去判断是从Nor Flash启动还是从Nand Flash启动，然后决定从哪里拷贝所需要的代码到对应的目标地址中。 |
ldr r0, _bss_start /* find start of bss segment */
ldr r1, _bss_end /* stop here */
mov r2, #0x00000000 /* clear */
| 此处的_bss_start是： .globl _bss_start _bss_start: .word __bss_start |
| 而_bss_end,是： .globl _bss_end _bss_end: .word _end |
| 对应的，__bss_start和_end，都在前面提到过的那个链接脚本里面： u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\board\EmbedSky\u-boot.lds中的： __bss_start = .; .bss : { *(.bss) } _end = .;即bss段的起始地址和结束地址。 |
clbss_l:str r2, [r0] /* clear loop... */
add r0, r0, #4
cmp r0, r1
ble clbss_l
| 此段代码含义也很清晰，那就是， 先将r2,即0x0，存到地址为r0的内存中去，然后r0地址加上4，比较r0地址和r1地址，即比较当前地址是否到了bss段的结束位置，如果le，little or equal，小于或等于，那么就跳到clbss_l,即接着这几个步骤，直到地址超过了bss的_end位置，即实现了将整个bss段，都清零。 |
/* try doing this stuff after the relocation */
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, =INTMR
str r1, [r0]
/* FCLK:HCLK:PCLK = 1:2:4 */
/* default FCLK is 120 MHz ! */
ldr r0, =CLKDIVN
mov r1, #3
str r1, [r0]
/* END stuff after relocation */
#endif
ldr pc, _start_armboot
_start_armboot: .word start_armboot
| 此处忽略已经注释掉的代码 |
| 最后的那两行，意思也很简单，那就是将地址为_start_armboot中的内容，即 start_armboot，赋值给PC，即调用start_armboot函数。 至此，汇编语言的start.S的整个工作，就完成了。 而start_armboot函数，在C文件中： u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\board\EmbedSky\EmbedSky.c 中： void start_armboot (void) { ...... }这就是传说中的，调用第二层次，即C语言级别的初始化了，去初始化各个设备了。 其中包括了CPU，内存等，以及串口，正常初始化后，就可以从串口看到uboot的打印信息了。 |
p15, 0, r0, c7, c7, 0 /* flush v3/v4 cache */
mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0 /* flush v4 TLB */
| 关于mcr的来龙去脉：
一些要说明的内容，见下：:
CP15有很多个寄存器，分别叫做寄存器0(Register 0)，到寄存器15（Register 15）， 每个寄存器分别控制不同的功能，而且有的是只读，有的是只写，有的是可读写。 而且这些寄存器的含义，随着版本ARM内核版本变化而不断扩展，详情请参考： 其中，根据我们此处关心的内容，摘录部分内容如下：
而MCR的详细的语法为：
对照上面的那行代码： mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0 /* flush v3/v4 cache */可以看出，其中 rd为r0=0 CRn为C7 CRm为C7 对于这行代码的作用，以此按照语法，来一点点解释如下： 首先，mcr做的事情，其实很简单，就是“ARM处理器的寄存器中的数据传送到协处理器寄存器中”， 此处即是，将ARM的寄存器r0中的数据，此时r0=0,所以就是把0这个数据，传送到协处理器CP15中。 而对应就是写入到“ 而上面关于Register 7的含义中也说了，“Any data written to this location will cause the selected cache to be flushed”，即你往这个寄存器7中写入任何数据，都会导致对应的缓存被清空。而到底那个缓存被清空呢，即我们这行指令 mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0起了什么作用呢 那是由“ 而此处CRm为C7，opcode_2为0，而对于C7和0的组合的作用，参见上面的那个表中那一行， 当opcode_2为0，CRm为0111=7，就是我们要找的，其作用是“Flush I + D”，即清空指令缓存I Cache和数据缓存D Cache。 根据该表，同理，如果是opcode_2=0，而CRm=0101b=5，那么对应的就是去“Flush I”，即只清除指令缓存I Cache了。 而对应的指令也就是 mcr p15, 0, r0, c7, c5, 0了。 | |||||||||||||||
| 此注释说此行代码的作用是，清理v3或v4的缓存 其中v4，我们很好理解，因为我们此处的CPU是ARM920T的核心，是属于ARM V4的，而为何又说，也可以清除v3的cache呢？ 那是因为，本身这些寄存器位域的定义，都是向下兼容的，参见上面引用的内容，也写到了：
即，对于ARM7的话，你写同样的这行代码 mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0也还是向register 7中写入了数据0，这也同样满足了其所说的“Any data written to this location”，也会产生同样的效果“cause the IDC (Instruction/Data cache) to be flushed”。 | |||||||||||||||
| 同理，可以看出此行是去操作寄存器8，而对应的各个参数为： rd为r0=0 CRn为C8 CRm为C7 opcode_2为0 对照寄存器8的表：
其含义为： 向寄存器8中写入数据，会导致对应的TLB被清空。具体是哪个TLB，由opcode_2和CRm组合决定， 此处opcode_2为0，CRm为7=0111b，所以对应的作用是“Flush I + D”，即清空指令和数据的TLB。
|
| 此处，对应的值为： rd为r0=0 CRn为C1 CRm为C0 opcode_2为0 即，此行代码是将r0的值，即0，写入到CP15的寄存器1中。 寄存器1的相关的定义为：
所以，对应内容就是，向bit[CRm]中写入opcode_2，即向bit[0]写入0，对应的作用为“On-chip MMU turned off”，即关闭MMU。 |
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
| 此处几行代码，注释中写的也很清楚了，就是去清楚对应的位和设置对应的位，具体位域的含义见下：
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 此行作用是：
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 此行作用是：
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 此行作用是：
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 此行作用是：
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| mcr指令，将刚才设置的r0的值，再写入到寄存器1中。 |
mov pc, lr
#endif /* CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT */
| 将lr的值给ip，即指令指针r12，此处之所以要保存一下lr是因为此处是在子函数cpu_init_crit中，lr已经保存了待会用于返回主函数的地址，即上次调用时候的pc的值，而此处如果在子函数cpu_init_crit中继续调用其他子函数lowlevel_init,而不保存lr的话，那么调用完lowlevel_init返回来时候，就丢失了cpu_init_crit要返回的位置。 说白了就是，每次你要调用函数之前，你自己要确保是否已经正确保存了lr的值，要保证函数调用完毕后，也能正常返回。当然，如果你此处根本不需要返回，那么就不用去保存lr的值了。 |
| 典型的子函数调用，通过将lr的值赋值给pc，实现函数调用完成后而返回的。 |
| 这里，其是和前面的代码： #ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT bl cpu_init_crit #endif是对应的。 |
#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
| 此处很简单，只是一些宏定义而已。 后面用到的时候再解释。 | ||
| .macro和后面的.endm相对应，其语法是： 图 1.12. macro的语法
所以，此处就相当于一个无参数的宏bad_save_user_regs，也就相当于一个函数了。 | ||
| 即 sp = sp- S_FRAME_SIZE = sp - 72 | ||
| stmia的语法为： 图 1.13. LDM/STM的语法
其中，条件域的具体含义如下： 图 1.14. 条件码的含义
更具体的含义：
所以，此行的含义是， 将r0到r12的值，一个个地传送到对应的地址上，基地址是sp的值，传完一个，sp的值加4，一直到传送完为止。 此处，可见，前面那行代码： sp = sp - 72 就是为此处传送r0到r12，共13个寄存器，地址空间需要13*4=72个字节， 即前面sp减去72，就是为了腾出空间，留此处将r0到r12的值，放到对应的位置的。 | ||
| 此处的含义就是，将_armboot_start中的值，参考前面内容，即为_start, 而_start的值： 从 Nor Flash启动时：_stat=0 relocate代码之后为：_start=TEXT_BASE=0x33D00000 此处是已经relocate代码了，所以应该理解为后者，即_start=0x33D00000 所以: r2=0x33D00000 |
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
| 此处： r2 = r2 - ( CONFIG_STACKSIZE+CFG_MALLOC_LEN) = r2 – (128*1024 + 256*1024) = 0x33D00000 - 384KB = 0x33CA0000 |
| 此处： r2 = r2 - (CFG_GBL_DATA_SIZE + 8) = 0x33CA0000 – (128 + 8) = 0x33C9FF78 |
| 分别将地址为r2和r2+4的内容，即地址为0x33C9FF78和0x33C9FF7C中的内容，load载入给r2和r3寄存器。 |
| 将sp的值，加上72，送给r0 |
| 前面的定义是： #define S_SP 52所以此处就是将sp的值，加上52，送给r5 |
| 将lr给r1 |
| 然后将r0到r3中的内容，存储到地址为r5-r5+12中的位置去。 |
| 将sp再赋值给r0 |
| 结束宏bad_save_user_regs |
此处虽然每行代码基本看懂了，但是到底此bad_save_user_regs函数是做什么的，还是不太清楚，有待以后慢慢深入理解。
.macro get_bad_stack
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
| 上面两段代码，基本上和前面很类似，虽然每一行都容易懂，但是整个两个函数的意思，除了看其宏的名字irq_save_user_regs和irq_restore_user_regs，分别对应着中断中，保存和恢复用户模式寄存器，之外，其他的，个人目前还是没有太多了解。 | |||
| 此处的get_bad_stack被后面undefined_instruction，software_interrupt等处调用，目前能理解的意思是，在出错的时候，获得对应的堆栈的值。 | |||
| 此处的含义很好理解，就是把地址为IRQ_STACK_START中的值赋值给sp。 即获得IRQ的堆栈的起始地址。 而对于IRQ_STACK_START，是前面就提到过的 而此处，就是用到了，前面已经在cpu_init()中重新计算正确的值了。 即算出IRQ堆栈的起始地址，其算法很简单，就是： IRQ_STACK_START = _armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - CFG_GBL_DATA_SIZE - 4;即，先减去malloc预留的空间，和global data，即在 u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\board\EmbedSky\board.c 中定义的全局变量： DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR; 而此宏对应的值在： u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\include\asm-arm\global_data.h 中： #define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR register volatile gd_t *gd asm ("r8")即，用一个固定的寄存器r8来存放此结构体的指针。
此gd_t的结构体，不同体系结构，用的不一样。 而此处arm的平台中，gd_t的定义在同一文件中: typedef struct global_data { bd_t *bd; unsigned long flags; unsigned long baudrate; unsigned long have_console; /* serial_init() was called */ unsigned long reloc_off; /* Relocation Offset */ unsigned long env_addr; /* Address of Environment struct */ unsigned long env_valid; /* Checksum of Environment valid? */ unsigned long fb_base; /* base address of frame buffer */ #ifdef CONFIG_VFD unsigned char vfd_type; /* display type */ #endif #if 0 unsigned long cpu_clk; /* CPU clock in Hz! */ unsigned long bus_clk; unsigned long ram_size; /* RAM size */ unsigned long reset_status; /* reset status register at boot */ #endif void **jt; /* jump table */ } gd_t;而此全局变量gd_t *gd会被其他很多文件所引用，详情自己去代码中找。 | |||
| 此处和上面类似，把地址为FIQ_STACK_START中的内容，给sp。 其中： FIQ_STACK_START = IRQ_STACK_START - CONFIG_STACKSIZE_IRQ;即FIQ的堆栈起始地址，是IRQ堆栈起始地址减去IRQ堆栈的大小。 |
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
| 如果发生未定义指令异常，CPU会掉转到start.S开头中对应的位置： ldr pc, _undefined_instruction即把地址为_undefined_instruction中的内容给pc，即跳转到此处执行对应的代码。 其做的事情依次是： 获得出错时候的堆栈 保存用户模式寄存器 跳转到对应的函数：do_undefined_instruction 而do_undefined_instruction函数是在： u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\cpu\arm920t\interrupts.c 中： void bad_mode (void) { panic ("Resetting CPU ...\n"); reset_cpu (0); } void do_undefined_instruction (struct pt_regs *pt_regs) { printf ("undefined instruction\n"); show_regs (pt_regs); bad_mode (); }可以看到，此处起始啥事没错，只是打印一下出错时候的寄存器的值，然后跳转到bad_mode中取reset CPU，直接重启系统了。 |
| 以上几个宏，和前面的do_undefined_instruction是类似的，就不多说了。 |
.align 4
Launch:
mov r7, r0
@ diable interrupt
@ disable watch dog timer
mov r1, #0x53000000
mov r2, #0x0
str r2, [r1]
ldr r1,=INTMSK
ldr r2,=0xffffffff @ all interrupt disable
str r2,[r1]
ldr r1,=INTSUBMSK
ldr r2,=0x7ff @ all sub interrupt disable
str r2,[r1]
ldr r1, = INTMOD
mov r2, #0x0 @ set all interrupt as IRQ (not FIQ)
str r2, [r1]
@
mov ip, #0
mcr p15, 0, ip, c13, c0, 0 @ /* zero PID */
mcr p15, 0, ip, c7, c7, 0 @ /* invalidate I,D caches */
mcr p15, 0, ip, c7, c10, 4 @ /* drain write buffer */
mcr p15, 0, ip, c8, c7, 0 @ /* invalidate I,D TLBs */
mrc p15, 0, ip, c1, c0, 0 @ /* get control register */
bic ip, ip, #0x0001 @ /* disable MMU */
mcr p15, 0, ip, c1, c0, 0 @ /* write control register */
@ MMU_EnableICache
@mrc p15,0,r1,c1,c0,0
@orr r1,r1,#(1<<12)
@mcr p15,0,r1,c1,c0,0
#ifdef CONFIG_SURPORT_WINCE
bl Wince_Port_Init
#endif
@ clear SDRAM: the end of free mem(has wince on it now) to the end of SDRAM
ldr r3, FREE_RAM_END
ldr r4, =PHYS_SDRAM_1+PHYS_SDRAM_1_SIZE @ must clear all the memory unused to zero
mov r5, #0
ldr r1, _armboot_start
ldr r2, =On_Steppingstone
sub r2, r2, r1
mov pc, r2
On_Steppingstone:
2: stmia r3!, {r5}
cmp r3, r4
bne 2b
@ set sp = 0 on sys mode
mov sp, #0
@ add by HJ, switch to SVC mode
msr cpsr_c, #0xdf @ set the I-bit = 1, diable the IRQ interrupt
msr cpsr_c, #0xd3 @ set the I-bit = 1, diable the IRQ interrupt
ldr sp, =0x31ff5800
nop
nop
nop
nop
mov pc, r7 @ Jump to PhysicalAddress
nop
mov pc, lr
| 此处相当于一个叫做Launch的函数，做了也是类似的系统初始化的动作。 但是没找到此函数在哪里被调用的。具体不太清楚。 |
#ifdef CONFIG_USE_IRQ
.align 5
irq:
/* add by to use IRQ for USB and DMA */
sub lr, lr, #4 @ the return address
ldr sp, IRQ_STACK_START @ the stack for irq
stmdb sp!, { r0-r12,lr } @ save registers
ldr lr, =int_return @ set the return addr
ldr pc, =IRQ_Handle @ call the isr
int_return:
ldmia sp!, { r0-r12,pc }^ @ return from interrupt
.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
| 此处，做的事情，很容易看懂，就是中断发生后，掉转到这里，然后保存对应寄存器，然后跳转到对应irq函数IRQ_Handle中去。 但是前面为何sp为何去减去4，原因不太懂。 |
| 关于IRQ_Handle，是在： u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\cpu\arm920t\s3c24x0\interrupts.c 中： void IRQ_Handle(void) { unsigned long oft = intregs->INTOFFSET; S3C24X0_GPIO * const gpio = S3C24X0_GetBase_GPIO(); // printk("IRQ_Handle: %d\n", oft); //清中断 if( oft == 4 ) gpio->EINTPEND = 1<<7; intregs->SRCPND = 1<此处细节就不多解释了，大体含义是，找到对应的中断源，然后调用对应的之前已经注册的中断服务函数ISR。 |
| 此处也很简单，就是发生了快速中断FIQ的时候，保存IRQ的用户模式寄存器，然后调用函数do_fiq,调用完毕后，再恢复IRQ的用户模式寄存器。 |
| do_fiq()是在： u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\cpu\arm920t\interrupts.c 中： void do_fiq (struct pt_regs *pt_regs) { printf ("fast interrupt request\n"); show_regs (pt_regs); bad_mode (); }和前面提到过的do_undefined_instruction的一样，就是打印寄存器信息，然后跳转到bad_mode()去重启CPU而已。 |
| 此处就是，如果没有定义CONFIG_USE_IRQ，那么就用这段代码，可以看到，都只是直接调用do_irq和do_fiq，也没做什么实际工作。 |
目录
其实关于start.S这个汇编文件，主要做的事情就是系统的各个方面的初始化。
关于每个部分，上面具体的代码实现，也都一行行的解释过了，此处不再赘述。
此处，只是简单总结一下，其实现的方式，或者其他需要注意的地方。
总的来说，就是将CPU设置为SVC模式。
至于为何设置CPU是SVC模式，请参见后面章节的详细解释。
就是去设置对应的寄存器，将看门狗关闭。
至于为何关闭看门狗，请参见后面章节的详细解释。
关闭中断，也是去设置对应的寄存器，即可。
所谓的设置堆栈sp指针，这样的句子，之前听到N次了，但是说实话，一直不太理解，到底更深一层的含义是什么。
后来，看了更多的代码，才算有一点点了解。所谓的设置堆栈sp指针，就是设置堆栈，而所谓的设置堆栈，要做的事情，看起来很简单，就只是一个很简单的动作：让sp等于某个地址值，即可。
但是背后的逻辑是：
首先你自己要搞懂当前系统是如何使用堆栈的，堆栈是向上生长的还是向下生长的。
然后知道系统如何使用堆栈之后，给sp赋值之前，你要保证对应的地址空间，是专门分配好了，专门给堆栈用的，保证堆栈的大小相对合适，而不要太小以至于后期函数调用太多，导致堆栈溢出，或者堆栈太大，浪费存储空间，等等。
所有这些背后的逻辑，都是要经过一定的编程经验，才更加容易理解其中的含义的。
此处，也只是简单说说，更多相关的内容，还是要靠每个人自己多实践，慢慢的更加深入的理解。
此处很简单，就是将对应bss段，都设置为,0，即清零。
其对应的地址空间，就是那些未初始化的全局变量之类的地址。
异常中断处理，就是实现对应的常见的那些处理中断的部分内容。
说白了就是实现一个个中断函数。uboot在初始化的时候，主要目的只是为了初始化系统，及引导系统，所以，此处的中断处理部分的代码，往往相对比较简单，不是很复杂。
总结了start.S做的事情之后，另外想在此总结一下，uboot中，初始化部分的代码执行后，对应的内存空间，都是如何规划，什么地方放置了什么内容。此部分内容，虽然和start.S没有直接的关系，但是start.S中，堆栈sp的计算等，也和这部分内容有关。
下面这部分的uboot的内存的layout，主要是根据：
分析而得出的。
uboot的内存的layout，用图表表示就是：
图 2.1. Uboot中的内存的Layout
 |
目录
首先解释一下，由于汇编代码中会存在一些伪指令等内容，所以，写出来的汇编代码，并不一定是真正可以执行的代码，这些类似于伪指令的汇编代码，经过汇编器，转换或翻译成真正的可以执行的汇编指令。所以，上面才会有将“汇编源代码”转换为“真正的汇编代码”这一说。
然后，此处对于有些人不是很熟悉的，如何查看源代码真正对应的汇编代码。
此处，对于汇编代码，有两种：
总的来说，两者区别很小，后者主要是更新了外部函数的地址等等，对于汇编代码本身，至少对于我们一般所去查看源代码所对应的汇编来说，两者可以视为没区别。
在查看源代码所对应的真正的汇编代码之前，先要做一些相关准备工作：
在Linux下，一般编译uboot的方法是：
去清除之前配置，编译等生成的一些文件。
去配置我们的uboot
去执行编译
对于我们此处的uboot的start.S来说：
用交叉编译器的dump工具去将汇编代码都导出来：
arm-linux-objdump –d cpu/arm920t/start.o > uboot_start.o_dump_result.txt这样就把start.o中的汇编代码导出到uboot_start.o_dump_result.txt中了。
然后查看uboot_start.o_dump_result.txt，即可找到对应的汇编代码。
举例来说，对于start.S中的汇编代码：
/* Set up the stack */ 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 */ bl clock_init去uboot_start.o_dump_result.txt中，搜索stack_setup，即可找到对应部分的汇编代码：
00000090和上面方法一样，即：
arm-linux-objdump –d u-boot > whole_uboot_dump_result.txt然后打开该txt，找到stack_setup部分的代码：
33d00090两者不一样地方在于，我们uboot设置了text_base，即代码段的基地址，上面编译后的汇编代码，经过链接后，更新了对应的基地址，所以看起来，所以代码对应的地址，都变了，但是具体地址中的汇编代码，除了个别调用函数的地址和跳转到某个标号的地址之外，其他都还是一样的。
对于C语言的源码，也是同样的方法，用对应的dump工具，去从该C语言的.o文件中，dump出来汇编代码。
| 注意 |
|---|---|
【总结】 不论是C语言还是汇编语言的源文件，想要查看其对应的生成的汇编代码的话，方法很简单，就是用dump工具，从对应的.o目标文件中，导出对应的汇编代码，即可。 |
在看Uboot的start.S文件时候，发现其最开始初始化系统，做的第一件事情，就是将CPU设置为SVC模式，但是S3C2440的CPU的core是ARM920T，其有7种模式，为何非要设置为SVC模式，而不是设置为其他模式呢？对此，经过一些求证，得出如下原因：
首先，先要了解ARM的CPU的7种模式是哪些：
表 3.1. ARM中CPU的模式
| 处理器模式 | 说明 | 备注 |
|---|---|---|
| 用户(usr) | 正常程序工作模式 | 此模式下程序不能够访问一些受操作系统保护的系统资源，应用程序也不能直接进行处理器模式的切换。 |
| 系统(sys) | 用于支持操作系统的特权任务等 | 与用户模式类似，但具有可以直接切换到其它模式等特权 |
| 快中断(fiq) | 支持高速数据传输及通道处理 | FIQ异常响应时进入此模式 |
| 中断(irq) | 用于通用中断处理 | IRQ异常响应时进入此模式 |
| 管理(svc) | 操作系统保护代码 | 系统复位和软件中断响应时进入此模式 |
| 中止(abt) | 用于支持虚拟内存和/或存储器保护 | 在ARM7TDMI没有大用处 |
| 未定义(und) | 支持硬件协处理器的软件仿真 | 未定义指令异常响应时进入此模式 |
另外，7种模式中，除用户usr模式外，其它模式均为特权模式。
对于为何此处是svc模式，而不是其他某种格式，其原因，可以从两方面来看：
我们先简单的来分析一下那7种模式：
首先可以排除的是，中止abt和未定义und模式，那都是不太正常的模式，此处程序是正常运行的，所以不应该设置CPU为其中任何一种模式，所以可以排除。
其次，对于快中断fiq和中断irq来说，此处uboot初始化的时候，也还没啥中断要处理和能够处理，而且即使是注册了终端服务程序后，能够处理中断，那么这两种模式，也是自动切换过去的，所以，此处也不应该设置为其中任何一种模式。
虽然从理论上来说，可以设置CPU为用户usr模式，但是由于此模式无法直接访问很多的硬件资源，而uboot初始化，就必须要去访问这类资源，所以此处可以排除，不能设置为用户usr模式。
首先，sys模式和usr模式相比，所用的寄存器组，都是一样的，但是增加了一些访问一些在usr模式下不能访问的资源。
而svc模式本身就属于特权模式，本身就可以访问那些受控资源，而且，比sys模式还多了些自己模式下的影子寄存器，所以，相对sys模式来说，可以访问资源的能力相同，但是拥有更多的硬件资源。
所以，从理论上来说，虽然可以设置为sys和svc模式的任一种，但是从uboot方面考虑，其要做的事情是初始化系统相关硬件资源，需要获取尽量多的权限，以方便操作硬件，初始化硬件。
从uboot的目的是初始化硬件的角度来说，设置为svc模式，更有利于其工作。
因此，此处将CPU设置为SVC模式。
uboot作为一个bootloader来说，最终目的是为了启动Linux的kernel，在做好准备工作（即初始化硬件，准备好kernel和rootfs等）跳转到kernel之前，本身就要满足一些条件，其中一个条件，就是要求CPU处于SVC模式的。
所以，uboot在最初的初始化阶段，就将CPU设置为SVC模式，也是最合适的。
![[提示]](http://www.crifan.com/files/res/docbook/images/tip.png) | 提示 |
|---|---|
关于满足哪些条件，详情请参考 ARM Linux Kernel Boot Requirements 或者Linux内核文档: kernel_source_root\documentation\arm\booting 中也是同样的解释：
|
所以，uboot在最初的初始化阶段，就将CPU设置为SVC模式，也是最合适的。
综上所述，uboot在初始化阶段，就应该将CPU设置为SVC模式。
关于Uboot初始化阶段，在start.S中，为何要去关闭watchdog，下面解释具体的原因：
参考
简要摘录如下：
watchdog一般是一个硬件模块，其作用是，在嵌入式操作系统中，很多应用情况是系统长期运行且无人看守，所以难免或者怕万一出现系统死机，那就杯具了，这时，watchdog就会自动帮你重启系统。
那么其是如何实现此功能的呢？那么就要简单解释一下其实现原理了。
watchdog硬件的逻辑就是，其硬件上有个记录超时功能，然后要求用户需要每隔一段时间（此时间可以根据自己需求而配置）去对其进行一定操作，比如往里面写一些固定的值，俗称“喂狗”，那么我发现超时了，即过了这么长时间你还不给偶喂食，那么偶就认为你系统是死机了，出问题了，偶就帮你重启系统。
说白了就是弄个看家狗dog，你要定期给其喂食，如果超时不喂食，那么狗就认为你，他的主人，你的系统，死机了，就帮你reset重启系统。
了解了watchdog的原理后，此问题就很容易理解了。
如果不禁用watchdog，那么就要单独写程序去定期“喂狗”，那多麻烦，多无聊啊。
毕竟咱此处只是去用uboot初始化必要的硬件资源和系统资源而已，完全用不到这个watchdog的机制。需要用到，那也是你linux内核跑起来了，是你系统关心的事情，和我uboot没啥关系的，所以肯定此处要去关闭watchdog（的reset功能）了。
此处解释为何ARM7中，CPU地址，即PC，为何有PC=PC+8这一说法：
众所周知，AMR7，是三级流水线，其细节见图：
图 3.1. AMR7三级流水线
 |
首先，对于ARM7对应的流水线的执行情况，如下面这个图所示：
图 3.2. ARM7三级流水线状态
 |
然后对于三级流水线举例如下：
图 3.3. ARM7三级流水线示例
 |
从上图，其实很容易看出，第一条指令：
add r0, r1,$5执行的时候，此时PC已经指向第三条指令：
cmp r2,#3的地址了，所以，是PC=PC+8.
ARM7的三条流水线，PC=PC+8，很好理解，但是AMR9中，是五级流水线，为何还是PC=PC+8，而不是
PC
=PC+(5-1)*4
=PC + 16，
呢？
下面就需要好好解释一番了。
具体解释之前，先贴上ARM7和ARM9的流水线的区别和联系：
图 3.4. ARM7三级流水线 vs ARM9五级流水线
 |
图 3.5. ARM7三级流水线到ARM9五级流水线的映射
 |
下面开始对为何ARM9也是PC=PC+8进行解释。
先列出ARM9的五级流水线的示例：
图 3.6. ARM9的五级流水线示例
 |
举例分析为何PC=PC+8
然后我们以下面uboot中的start.S的最开始的汇编代码为例来进行解释：
00000000 <_start>: 0: ea000014 b 58下面对每一个指令周期，CPU做了哪些事情，分别详细进行阐述：
在看下面具体解释之前，有一句话要牢记，那就是：
PC不是指向你正在运行的指令，而是
PC始终指向你要取的指令的地址
认识清楚了这个前提，后面的举例讲解，就容易懂了。
PC总是指向将要读取的指令的地址（即我们常说的，指向下一条指令的地址），而当前PC=4，
所以去取物理地址为4对对应的指令
ldr pc, [pc, #20]其对应二进制代码为e59ff014。
此处取指完之后，自动更新PC的值，即PC=PC+4（单个指令占4字节，所以加4）=4+4=8
翻译指令e59ff014
PC总是指向将要读取的指令的地址（即我们常说的，指向下一条指令的地址），而当前PC=8，
所以去物理地址为8所对应的指令“ldr pc, [pc, #20]” 其对应二进制代码为e59ff014。
此处取指完之后，自动更新PC的值，即PC=PC+4=8+4=12=0xc
执行“e59ff014”，即
ldr pc, [pc, #20]所对表达的含义，即PC
= PC + 20
= 12 + 20
= 32
= 0x20
此处，只是计算出待会要赋值给PC的值是0x20，这个0x20还只是放在执行单元中内部的缓冲中。
翻译e59ff014
此步骤由于是和上面（1）中的执行同步做的，所以，未受到影响，继续取指，而取指的那一时刻，PC为上一Cycle更新后的值，即PC=0xc，所以是去取物理地址为0xc所对应的指令
ldr pc, [pc, #20]对应二进制为e59ff014
其实，分析到这里，大家就可以看出：
在Cycle3的时候，PC的值，刚好已经在Cycle1和Cycle2，分别加了4，所以Cycle3的时候，PC=PC+8，而同样道理，对于任何一条指令的，都是在Cycle3，指令的Execute执行阶段，如果用到PC的值，那么PC那一时刻，就是PC=PC+8。
所以，此处虽然是五级流水线，但是却不是PC=PC+16，而是PC=PC+8。
进一步地，我们发现，其实PC=PC+N的N，是和指令的执行阶段所处于流水线的深度有关，即此处指令的执行Execute阶段，是五级流水线中的第三个，而这个第三阶段的Execute和指令的第一个阶段的Fetch取指，相差的值是 3 -1 =2，即两个CPU的Cycle，而每个Cycle都会导致PC=+PC+4，所以，指令到了Execute阶段，才会发现，此时PC已经变成PC=PC+8了。
回过头来反观ARM7的三级流水线，也是同样的道理，指令的Execute执行阶段，是处于指令的第三个阶段，同理，在指令计算数据的时候，如果用到PC，就会发现此时PC=PC+8。
同理，假如ARM9的五级流水线，把指令的Execute执行阶段，设计在了第四个阶段，那么就是PC=PC+（第4阶段-1）*4个字节 = PC= PC+12了。
用图来说明PC=PC+8个过程
对于上面的文字的分析过程，可能看起来不是太容易理解，所以，下面这里通过图表来表示具体的流程，就更容易看懂了。其中，下图，是以ARM9的五级流水线的内部架构图为基础，而编辑的出来用于说明为何ARM9的五级流水线，也是PC=PC+8：
图 3.7. ARM9的五级流水线中为何PC=PC+8
 |
对于上图中的，第一个指令在执行的时候，是使用到了PC的值，其实，我们可以看到，
对于指令在执行中，不论是否用到PC的值，PC都会按照既定逻辑，没一个cycle，自动增加4的，套用《非诚勿扰2》中的经典对白，即为：
你（指令执行的时候）用，
或者不用，
PC就在那里，
自动增4
所以，经过两个cycle的增4，就到了指令执行的时候，此时PC已经增加了8了，即使你指令执行的时候，没有用到PC的值，其也还是已经加了8了。而一般来说，大多数的指令，肯定也都是没有用到PC的，但是其实任何指令执行的那一时刻，也已经是PC=PC+8，而多数指令没有用到，所以很多人没有注意到这点罢了。
| PC（execute）=PC（fetch）+ 8 |
|---|---|
对于PC=PC+8中的两个PC，其实含义不完全一样.其更准确的表达，应该是这样： PC（execute）=PC（fetch）+ 8 其中： PC（fetch）：当前正在执行的指令，就是之前取该指令时候的PC的值 PC（execute）：当前指令执行的计算中，如果用到PC，则此时PC的值。 |
| 不同阶段的PC值的关系 |
|---|---|
对应地，在ARM7的三级流水线（取指，译指，执行）和ARM9的五级流水线（取指，译指，执行，存储，写回）中，可以这么说： PC， 总是指向当前正在被取指的指令的地址， PC-4，总是指向当前正在被译指的指令的地址， PC-8，总是指向当前的那条指令，即我们一般说的，正在被执行的指令的地址。 |
【总结】
ARM7的三级流水线，PC=PC+8，
ARM9的五级流水线，也是PC=PC+8，
根本的原因是，两者的流水线设计中，指令的Execute执行阶段，都是处于流水线的第三级。
所以使得PC=PC+8。
类似地，可以推导出：
假设，Execute阶段处于流水线中的第E阶段，每条指令是T个字节，那么
PC
= PC + N*T
= PC + (E - 1) * T
此处ARM7和ARM9：
Execute阶段都是第3阶段 ⇒ E=3
每条指令是4个字节 ⇒ T=4
所以：
PC
=PC + N* T
=PC + (3 -1 ) * 4
= PC + 8
| 关于直接改变PC的值，会导致流水线清空的解释 |
|---|---|
把PC的值直接赋值为0x20。而PC值更改，直接导致流水线的清空，即导致下一个cycle中的，对应的流水线中的其他几个步骤，包括接下来的同一个Cycle中的取指的工作被取消。在PC跳转到0x20的位置之后，流水线重新计算，重新一步步地按照流水线的逻辑，去一点点执行。当然要保证当前指令的执行完成，即执行之后，还有两个cycle，分别做的Memory和Write，会继续执行完成。 |
此处简单介绍一下，ARM寄存器的别名，以及什么是APCS。
用文字解释之前，先看这个版本的解释，显得很直观，很好理解：
图 3.8. ARM Application Procedure Call Standard (AAPCS)
 |
默认的情况下，这些寄存器只是叫做r0,r1,...,r14等，而APCS 对其起了不同的别名。
使用汇编器预处理器的功能，你可以定义 R0 等名字，但在你修改其他人写的代码的时候，最好还是学习使用 APCS 名字。
一般编程过程中，最好按照其约定，使用对应的名字，这样使得程序可读性更好。
关于不同寄存器所对应的名字，见下表：
表 3.2. ARM寄存器的别名
| 寄存器名字 | ||
|---|---|---|
| Reg# | APCS | 意义 |
| R0 | a1 | 工作寄存器 |
| R1 | a2 | " |
| R2 | a3 | " |
| R3 | a4 | " |
| R4 | v1 | 必须保护 |
| R5 | v2 | " |
| R6 | v3 | " |
| R7 | v4 | " |
| R8 | v5 | " |
| R9 | v6 | " |
| R10 | sl | 栈限制 |
| R11 | fp | 桢指针 |
| R12 | ip | 内部过程调用寄存器 |
| R13 | sp | 栈指针 |
| R14 | lr | 连接寄存器 |
| R15 | pc | 程序计数器 |
更加详细一点，见下：
The following register names are predeclared:
- r0-r15 and R0-R15
- a1-a4 (argument, result, or scratch registers, synonyms for r0 to r3)
- v1-v8 (variable registers, r4 to r11)
- sb and SB (static base, r9)
- ip and IP (intra-procedure-call scratch register, r12)
- sp and SP (stack pointer, r13)
- lr and LR (link register, r14)
- pc and PC (program counter, r15).
The following extension register names are predeclared:
- d0-d31 and D0-D31(VFP double-precision registers)
- s0-s31 and S0-S31(VFP single-precision registers)
The following coprocessor names and coprocessor register names are predeclared:
- p0-p15 (coprocessors 0-15)
- c0-c15 (coprocessor registers 0-15).
APCS，ARM 过程调用标准(ARM Procedure Call Standard)，提供了紧凑的编写例程的一种机制，定义的例程可以与其他例程交织在一起。最显著的一点是对这些例程来自哪里没有明确的限制。它们可以编译自 C、 Pascal、也可以是用汇编语言写成的。
APCS 定义了:
之前看了很多关于uboot的分析，其中就有说要为C语言的运行，准备好堆栈。
而自己在Uboot的start.S汇编代码中，关于系统初始化，也看到有堆栈指针初始化这个动作。但是，从来只是看到有人说系统初始化要初始化堆栈，即正确给堆栈指针sp赋值，但是却从来没有看到有人解释，为何要初始化堆栈。所以，接下来的内容，就是经过一定的探究，试图来解释一下，为何要初始化堆栈，即：
为何C语言的函数调用要用到堆栈，而汇编却不需要初始化堆栈。
要明白这个问题，首先要了解堆栈的作用。
关于堆栈的作用，要详细讲解的话，要很长的篇幅，所以此处只是做简略介绍。
总的来说，堆栈的作用就是：保存现场/上下文，传递参数。
现场，意思就相当于案发现场，总有一些现场的情况，要记录下来的，否则被别人破坏掉之后，你就无法恢复现场了。而此处说的现场，就是指CPU运行的时候，用到了一些寄存器，比如r0,r1等等，对于这些寄存器的值，如果你不保存而直接跳转到子函数中去执行，那么很可能就被其破坏了，因为其函数执行也要用到这些寄存器。
因此，在函数调用之前，应该将这些寄存器等现场，暂时保持起来，等调用函数执行完毕返回后，再恢复现场。这样CPU就可以正确的继续执行了。
在计算机中，你常可以看到上下文这个词，对应的英文是context。那么：
保存现场，也叫保存上下文。
上下文，英文叫做context，就是上面的文章，和下面的文章，即与你此刻，当前CPU运行有关系的内容，即那些你用到寄存器。所以，和上面的现场，是一个意思。
保存寄存器的值，一般用的是push指令，将对应的某些寄存器的值，一个个放到堆栈中，把对应的值压入到堆栈里面，即所谓的压栈。
然后待被调用的子函数执行完毕的时候，再调用pop，把堆栈中的一个个的值，赋值给对应的那些你刚开始压栈时用到的寄存器，把对应的值从堆栈中弹出去，即所谓的出栈。
其中保存的寄存器中，也包括lr的值（因为用bl指令进行跳转的话，那么之前的pc的值是存在lr中的），然后在子程序执行完毕的时候，再把堆栈中的lr的值pop出来，赋值给pc，这样就实现了子函数的正确的返回。
C语言进行函数调用的时候，常常会传递给被调用的函数一些参数，对于这些C语言级别的参数，被编译器翻译成汇编语言的时候，就要找个地方存放一下，并且让被调用的函数能够访问，否则就没发实现传递参数了。对于找个地方放一下，分两种情况。
一种情况是，本身传递的参数就很少，就可以通过寄存器传送参数。
因为在前面的保存现场的动作中，已经保存好了对应的寄存器的值，那么此时，这些寄存器就是空闲的，可以供我们使用的了，那就可以放参数，而参数少的情况下，就足够存放参数了，比如参数有2个，那么就用r0和r1存放即可。（关于参数1和参数2，具体哪个放在r0，哪个放在r1，就是和APCS中的“在函数调用之间传递/返回参数”相关了，APCS中会有详细的约定。感兴趣的自己去研究。）
但是如果参数太多，寄存器不够用，那么就得把多余的参数堆栈中了。
即，可以用堆栈来传递所有的或寄存器放不下的那些多余的参数。
对于上面的解释的堆栈的作用显得有些抽象，此处再用例子来简单说明一下，就容易明白了：
用:
arm-inux-objdump –d u-boot > dump_u-boot.txt可以得到dump_u-boot.txt文件。该文件就是中，包含了u-boot中的程序的可执行的汇编代码，其中我们可以看到C语言的函数的源代码，到底对应着那些汇编代码。
下面贴出两个函数的汇编代码，
一个是clock_init，另一个是与clock_init在同一C源文件中的，另外一个函数CopyCode2Ram
33d00920: e1a06000 mov r6, r0
33d00924: e1a05001 mov r5, r1
33d00928: e1a04002 mov r4, r2
33d0092c: ebffffef bl 33d008f0
... ...
33d00984: ebffff14 bl 33d005dc
33d009ac: e8bd8070 pop {r4, r5, r6, pc}
33d009b0
33d009b4: e3a03005 mov r3, #5 ; 0x5
33d009b8: e5823014 str r3, [r2, #20]
... ...
33d009f8: e1a0f00e mov pc, lr
| 此处就是我们所期望的，用push指令，保存了r4,r5,r以及lr。 用push去保存r4,r5,r6，那是因为所谓的保存现场，以后后续函数返回时候再恢复现场， |
| 上述用push去保存lr，那是因为函数CopyCode2Ram里面在此处调用了bBootFrmNORFlash 以及也调用了nand_read_ll： 33d00984: ebffff14 bl 33d005dc也用到了bl指令，会改变我们最开始进入clock_init时候的lr的值，所以我们要用push也暂时保存起来。 |
| 把0赋值给r0寄存器，这个就是我们所谓返回值的传递，是通过r0寄存器的。 此处的返回值是0，也对应着C语言的源码中的“return 0”. |
| 把之前push的值，给pop出来，还给对应的寄存器，其中最后一个是将开始push的lr的值，pop出来给赋给PC，因为实现了函数的返回。 |
| 可以看到此处是该函数第一行 其中没有我们所期望的push指令，没有去将一些寄存器的值放到堆栈中。这是因为，我们clock_init这部分的内容，所用到的r2,r3等寄存器，和前面调用clock_init之前所用到的寄存器r0，没有冲突，所以此处可以不用push去保存这类寄存器的值，不过有个寄存器要注意，那就是r14，即lr，其是在前面调用clock_init的时候，用的是bl指令，所以会自动把跳转时候的pc的值赋值给lr，所以也不需要push指令去将PC的值保存到堆栈中。 |
| 而此处是clock_init的代码的最后一行 就是我们常见的mov pc, lr，把lr的值，即之前保存的函数调用时候的PC值，赋值给现在的PC，这样就实现了函数的正确的返回，即返回到了函数调用时候下一个指令的位置。 这样CPU就可以继续执行原先函数内剩下那部分的代码了。 |
| 对于使用哪个寄存器来传递返回值 |
|---|---|
当然你也可以用其他暂时空闲没有用到的寄存器来传递返回值，但是这些处理方式，本身是根据ARM的APCS的寄存器的使用的约定而设计的，你最好不要随便改变使用方式，最好还是按照其约定的来处理，这样程序更加符合规范。 |
在分析uboot的start.S中，看到一些指令，比如：
adr r0, _start觉得好像可以直接用mov指令实现即可，为啥还要这么麻烦地，去用ldr去实现？
关于此处的代码，为何要用adr指令：
adr r0, _start | 注意 |
|---|---|
其被编译器编译后，会被翻译成： sub r0, pc, #172 |
而不直接用mov指令直接将_start的值赋值给r0，类似于这样：
mov r0, _start呢？
其原因主要是,
sub r0, pc, #172这样的代码，所处理的值，都是相对于PC的偏移量来说的，这样的代码中，没有绝对的物理地址值，都是相对的值，利用产生位置无关代码。因为如果用mov指令：
mov r0, _start那么就会被编译成这样的代码：
mov r0, 0x33d00000如果用了上面这样的代码：
mov r0, 0x33d00000那么，如果整个代码，即要执行的程序的指令，被移动到其他位置，那么
mov r0, 0x33d00000这行指令，执行的功能，就是跳转到绝对的物理地址，而不是跳转到相对的_start的位置了，就不能实现我们想要的功能了，这样包含了绝对物理地址的代码，也就不是位置无关的代码了。
与此相对，这行指令：
sub r0, pc, #172即使程序被移动到其他位置，那么该行指令还是可以跳转到相对PC往前172字节的地方，也还是我们想要的_start的位置，这样包含的都是相对的偏移位置的代码，就叫做位置无关代码。其优点就是不用担心你的代码被移动，即使程序的基地址变了，所有的代码的相对位置还是固定的，程序还是可以正常运行的。
关于，之所以不用上面的：
mov r0, 0x33d00000类似的代码，除了上面说的，不是位置无关的代码之外，其还有个潜在的问题，那就是，关于mov指令的源操作数，此处即为0x33d00000，不一定是合法的mov 指令所允许的值，这也正是下面要详细解释的内容
【总结】
之所以用adr而不用mov，主要是为了生成地址无关代码，以及由于不方便判断一个数，是否是有效的mov的操作数。
关于mov指令操作数的取值范围，网上看到一些人说是0x00-0xFF,也有人说是其他的值的，但是经过一番求证，发现这些说法都不对。下面就是来详细解释，mov指令的操作数的取指范围，到底是多少。
在看了我说的，关于这行代码：
mov r0, 0x33d00000的源操作数0x33d0000，可能是mov指令所不允许的，这句话后，可能有人会说，我知道，那是因为mov的操作数的值，不允许大于255,至少网上很多人的资料介绍中，都是这么说的。
对此，要说的是，你的回答是错误的。
关于mov操作数的真正的允许的取值范围，还真的不是那么容易就能搞懂的，下面就来详细解释解释。
总的来说，我是从ARM 汇编的mov操作立即数的疑问
里面，才算清楚mov的取值范围，以及找了相应的datasheet，才最终看懂整个事情的来龙去脉的。
首先，mov的指令，是属于ARM指令集中，数据处理（Data Process）分类中的其中一个指令，
而数据处理指令的具体格式是：
图 3.9. 数据处理指令的指令格式
 |
对于此格式，我们可以拿：
arm-linux-objdump –d u-boot > dump_u-boot.txt中得到的汇编代码中关于：
ldr r0, =0x53000000所对应的，真正的汇编代码：
33d00068: e3a00453 mov r0, #1392508928 ; 0x53000000来分析，就容易看懂了：
mov r0, #1392508928
= mov r0, #0x53000000
的作用就是，把0x53000000移动到r0中去。
其对应的二进制指令是上面的：
0xe3a00453 = 1110 0011 1010 0000 0000 0100 0101 0011 b
下面对照mov指令的格式，来分析这些位所对应的含义：
表 3.3. mov指令0xe3a00453的位域含义解析
| 31-28 | 27-26 | 25 | 24-21 | 20 | 19-16 | 15-12 | 11-0 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Condition Field | 00 | I(Immediate Operand) | OpCode(Operation Code) | S(Set Condition Code) | Rn(1st Operand Register) | Rd(Destination Register) | Operand 2 1 = operand | |
| 11-8:Rotate | 7-0:Imm | |||||||
| 1110 | 00 | 1 | 1101 | 0 | 0000 | 0000 | 0100 | 0101 0011 |
| 表明是立即数 | 1101对应的是MOV指令 | MOV指令做的事情是： Rd:= Op2,和Rn无关，所以忽略这个Rn | 表示0000号寄存器，即r0 | 0100=4,含义参见注释1 | 0x53 | |||
| 注意 |
|---|---|
上述datasheet中写到：
意思是，对于bit[11:8]的值，是个4位，无符号的整型，其指定了bit[7:0]的8bit立即数值的位移操作。具体如何指定呢，那就是将bit[7:0]的值，循环右移2x bit[11:8]位。 对于我们的例子，就是，将bit[7:0]的值0x53,循环右移 2xbit[11:8]= 2 x 4 = 8位， 而0x53循环右移8位，就得到了0x53000000，就是我们要mov值，mov到目的寄存器rd，此处为r0中。 而上面英文最后一句说的是，通过将bit[7:0]的值,循环右移 2xbit[11:8]的方式，就可以产生出很多个数值了，即mov的操作数中，其中符合可以通过0x00-0xFF循环右移偶数位而产生的数值，都是合法的mov的操作数，而这样的数，其实是很多的。 |
| 【总结】 |
|---|---|
所以，mov指令的操作数的真正的取指范围，即不是0-0xFF（0-255），也不是只有2的倍数，而是： 只要该数，可以通过0x00-0xFF中某个数，循环右移偶数位而产生，就是合法的mov的操作数，否则就是非法的mov的操作数。 |
对于我们之前分析的start.S中，涉及到很多的汇编的语句，其中，可以看出，很多包含了很多种不同的语法，使用惯例等，下面，就对此进行一些总结，借以实现一定的举一反三或者说触类旁通，这样，可以起到一定的借鉴功能，方便以后看其他类似汇编代码， 容易看懂汇编代码所要表达的含义。
像前面汇编代码中，有很多的，以点开头，加上一个名字的形式的标号，比如：
reset: /* * set the cpu to SVC32 mode */ mrs r0,cpsr中的reset，就是汇编中的标号，相对来说，比较容易理解，就相当于C语言的标号。
比如，C语言中定义一个标号ERR_NODEV：
ERR_NODEV: /* no device error */ ... /* c code here */然后对应在别处，使用goto去跳转到这个标号ERR_NODEV：
if (something) goto ERR_NODEV ; | 【总结】 |
|---|---|
汇编中的标号 = C语言中的标号Label |
对应地，和上面的例子中的C语言中的编号和掉转到标号的goto类似，汇编中，对于定义了标号，那么也会有对应的指令，去跳转到对应的汇编中的标号。
这些跳转的指令，就是b指令，b是branch的缩写。
b指令的格式是：
b{cond} label简单说就是跳转到label处。
用和上面的例子相关的代码来举例：
.globl _start _start: b reset就是用b指令跳转到上面那个reset的标号。
| 【总结】 |
|---|---|
汇编中的b跳转指令 = C语言中的goto |
对于上面例子中：
.globl _start中的.global，就是声明_start为全局变量/标号，可以供其他源文件所访问。
即汇编器，在编译此汇编代码的时候，会将此变量记下来，知道其是个全局变量，遇到其他文件是用到此变量的的时候，知道是访问这个全局变量的。
因此，从功能上来说，就相当于C语言用extern去生命一个变量，以实现本文件外部访问此变量。
| 【总结】 |
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汇编中的.globl或.global = C语言中的extern |
和b指令类似的，另外还有一个bl指令，语法是：
BL{cond} label其作用是，除了b指令跳转到label之外，在跳转之前，先把下一条指令地址存到lr寄存器中，以方便跳转到那边执行完毕后，将lr再赋值给pc，以实现函数返回，继续执行下面的指令的效果。
用下面这个start.S中的例子来说明：
bl cpu_init_crit ...... cpu_init_crit: ...... mov pc, lr其中，就是先调用bl掉转到对应的标号cpu_init_crit，其实就是相当于一个函数了，
然后在cpu_init_crit部分，执行完毕后，最后调用 mov pc, lr，将lr中的值，赋给pc，即实现函数的返回原先 bl cpu_init_crit下面那条代码，继续执行函数。
上面的整个过程，用C语言表示的话，就相当于
...... cpu_init_crit(); ...... void cpu_init_crit(void) { ...... }而关于C语言中，函数的跳转前后所要做的事情，都是C语言编译器帮我们实现好了，会将此C语言中的函数调用，转化为对应的汇编代码的。
其中，此处所说的，函数掉转前后所要做的事情，就是：
要将当前指令的下一条指令的地址，保存到lr寄存器中
将之前保存的lr的值给pc，实现函数跳转回来。继续执行下一条指令。
而如果你本身自己写汇编语言的话，那么这些函数跳转前后要做的事情，都是你程序员自己要关心，要实现的事情。
| 【总结】 |
|---|---|
汇编中bl + mov pc，lr = C语言中的子函数调用和返回 |
像前文所解析的代码中类似于这样的：
LABEL1：.word Value2比如：
_TEXT_BASE: .word TEXT_BASE所对应的含义是，有一个标号_TEXT_BASE
而该标号中对应的位置，所存放的是一个word的值，具体的数值是TEXT_BASE，此处的TEXT_BASE是在别处定义的一个宏，值是0x33D00000。
所以，即为：
有一个标号_TEXT_BASE，其对应的位置中，所存放的是一个word的值，值为
TEXT_BASE=0x33D00000总的来说，此种用法的含义，如果用C语言来表示，其实更加容易理解：
int *_TEXT_BASE = TEXT_BASE = 0x33D00000即：
int *_TEXT_BASE = 0x33D00000 | C语言中如何引用汇编中的标号 |
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不过，对于这样的类似于C语言中的指针的汇编中的标号，在C语言中调用到的话，却是这样引用的： /* for the following variables, see start.S */ extern ulong _armboot_start; /* code start */ extern ulong _bss_start; /* code + data end == BSS start */ ...... IRQ_STACK_START = _armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - CFG_GBL_DATA_SIZE - 4; ......而不是我原以为的，直接当做指针来引用该变量的方式： *IRQ_STACK_START = *_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - CFG_GBL_DATA_SIZE - 4;其中，对应的汇编中的代码为： .globl _armboot_start _armboot_start: .word _start所以，针对这点，还是需要注意一下的。至少以后如果自己写代码的时候，在C语言中引用汇编中的global的标号的时候，知道是如何引用该变量的。 |
| 【总结】 |
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汇编中类似这样的代码： label1: .word value2 就相当于C语言中的： int *label1 = value2 但是在C语言中引用该标号/变量的时候，却是直接拿来用的，就像这样： label1 = other_value 其中label1就是个int型的变量。 |
接着上面的内容，继续解释，对于汇编中这样的代码：
第一种：
ldr pc, 标号1 ...... 标号1：.word 标号2 ...... 标号2： ......（具体要执行的代码）或者是，
第二种：
ldr pc, 标号1 ...... 标号1：.word XXX（C语言中某个函数的函数名）的意思就是，将地址为标号1中内容载入到pc中。
而地址为标号1中的内容，就是标号2。
TEXT_BASE=0x33D00000所以上面第一种的意思:
就很容易看出来，就是把标号2这个地址值，给pc，即实现了跳转到标号2的位置执行代码，
就相当于调用一个函数，该函数名为标号2.
第二种的意思，和上面类似，是将C语言中某个函数的函数名，即某个地址值，给pc，实现调用C中对应的那个函数。
两种做法，其含义用C语言表达，其实很简单：
PC = *（标号1） = 标号2
例 3.1. 汇编中的ldr加标号实现函数调用 示例
举个例子就是：
第一种：
...... ldr pc, _software_interrupt ...... _software_interrupt: .word software_interrupt ...... software_interrupt: get_bad_stack bad_save_user_regs bl do_software_interrupt就是实现了将标号1，_software_interrupt，对应的位置中的值，标号2，software_interrupt，给pc，即实现了将pc掉转到software_interrupt的位置，即实现了调用函数software_interrupt的效果。
第二种：
ldr pc, _start_armboot _start_armboot: .word start_armboot含义就是，将标号1，_start_armboot，所对应的位置中的值，start_armboot给pc，即实现了调用函数start_armboot的目的。
其中，start_armboot是C语言文件中某个C语言的函数。
| 【总结】 |
|---|---|
汇编中，实现函数调用的效果，有如下两种方法：
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在汇编代码start.S中，看到不止一处， 类似于这样的代码：
形式1：
# define pWTCON 0x53000000 ...... ldr r0, =pWTCON mov r1, #0x0 str r1, [r0]或者是，
形式2：
# define INTSUBMSK 0x4A00001C ...... ldr r1, =0x7fff ldr r0, =INTSUBMSK str r1, [r0]其含义，都是将某个值，赋给某个地址，此处的地址，是用宏定义来定义的，对应着某个寄存器的地址。
其中，形式1是直接通过mov指令来将0这个值赋给r1寄存器，和形式2中的通过ldr伪指令来将0x3ff赋给r1寄存器，两者区别是，前者是因为已经确定所要赋的值0x0是mov的有效操作数，而后者对于0x3ff不确定是否是mov的有效操作数
![[警告]](http://www.crifan.com/files/res/docbook/images/warning.png) | 警告 |
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如果不是，则该指令无效，编译的时候，也无法通过编译，会出现类似于这样的错误：: start.S: Assembler messages: start.S:149: Error: invalid constant -- 'mov r1,#0xFFEFDFFF' make[1]: *** [start.o] 错误 1 make: *** [cpu/arm920t/start.o] 错误 2 |
所以才用ldr伪指令，让编译器来帮你自动判断：
例 3.2.
举例说明：
汇编代码：
# define pWTCON 0x53000000 ...... ldr r0, =pWTCON被翻译后的真正的汇编代码：
33d00068: e3a00453 mov r0, #1392508928 ; 0x53000000例 3.3.
举例说明：
汇编代码：
ldr r1, =0x7fff被翻译后的真正的汇编代码：
33d00080: e59f13f8 ldr r1, [pc, #1016] ; 33d00480即把ldr伪指令翻译成真正的ldr指令，并且另外分配了一个word的地址空间用于存放该数值，然后用ldr指令将对应地址中的值载入，赋值给r1寄存器。
| 【总结】 |
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汇编中，一个常用的，用来给某个地址赋值的方法，类似如下形式： #define 宏的名字 寄存器地址 ...... ldr r1, =要赋的值 ldr r0, =宏的名字 str r1, [r0] |
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[7] .word的语法
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[12] 伪指令ldr语法和含义
[13]
[14] adr指令的语法和含义
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[26]
[27]
[28]
[29] mov的操作数的取指范围
[30]
[31] ARM9流水线PC=PC+8
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