vivi的第一阶段

vivi的第一阶段

首先应该注意的就是为什么使用head.S而不是用head.s？有了GNU AS和GNU Gcc的基础，不难理解主要原因就是为了使用C预处理器的宏替换和文件包含功能（GNU AS的预处理无法完成此项功能）。这样的好处就是可以使用C预处理器的功能来提高ARM汇编的程序设计环境，更加方便。但是因为ARM汇编和C在宏替换的细节上有所不同，为了区分，引入了__ASSEMBLY__这个变量，这是通过Makefile中AFLAGS来引入的，具体如下：

 AFLAGS := -D__ASSEMBLY__ $(CPPFLAGS)

     在后面的头文件中，会看到很多#ifdef __ASSEMBLY__等的操作，就是用来区分这个细节的。在编译汇编文件时，加入AFLAGS选项，所以__ASSEMBLY__传入，也就是定义了__ASSEMBLY__；在编译C文件时，没有用AFLAGS选项，自然也就没有定义__ASSEMBLY__。

 

Head.S：

 

#include "config.h"

#include "linkage.h"

#include "machine.h"

include/config.h只是包含一个autoconf.h。如果写一个专用的bootloader，不采用vivi的配置机制，那么配置部分就没有这么复杂了，只需要在include文件夹中包含一个配置头文件即可。现在bootloader的设计有两种趋势，一种是针对特定应用，有特殊要求，也就是“专用”。那么设计时，不需要过多的配置，只需要简单的完成引导内核的功能就可以了。二是普通应用，一般是对基本“通用”的bootloader，比如uboot等，然后根据相应的模版进行移植。这就需要了解uboot等的架构，可以进行定制和功能的增加。uboot完成的不仅仅是一个bootloader的功能，还可以提供调试等功能，所以其角色还包含驻留程序这个功能，也就是uboot真正的角色是monitor。当然，可以不加区分，统称为bootloader。

include/linkage.h就是实现了ENTRY宏的封装。其实这个头文件也仅仅为head.S提供了服务

include/machine.h则是利用条件编译来选择适合自己开发板的头文件，本开发板的头文件是【include/platform/smdk2410.h】，主要是一些寄存器的初始值（以v开头）和一些相关的地址等等的定义。一般开发板不同，都是修改此文件相应的部分。

@ Start of executable code

ENTRY(_start)                   @程序入口点

ENTRY(ResetEntryPoint)

 

 

下面是装载中断向量表，

开始对中断向量表很疑惑。现在的理解比较清晰了，在硬件实现上，会支持中断机制，这个可以参考微机接口原理部分详细理解。现在的中断机制处理的比较智能，对每一种中断会固定一个中断向量，比如说，发生IRQ中断，中断向量地址为0x00000018（当然，这还与ARM9TDMI core有关，其中一个引脚可以把中断向量表配置为高端启动，或者低端启动。你可以通过CP15的register 1的bit 13的V bit来设置，可以查看Datasheet TABLE 2-10来解决。），那么PC要执行的指令就是0x00000018。如果在这个地址放上一个跳转指令（只能使用b或者ldr），那么就可以跳到实际功能代码的实现区了。

ARM规定，在起始必须有8条跳转指令，你可以用b，也可以用ldr pc，文件名。这样的8条规则的标志被arm定义为bootloader的识别标志，检测到这样的标志后，就可以从该位置启动。这样的做法是因为开始的时候不一定有bootloader，必须有一种识别机制，如果识别到bootloader，那么就从bootloader启动。

@

@ 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

下面是固定位置存放环境变量

对vivi的这些magic number，虽然设计在这里，不过大部分还是没有使用的。其中0x20和0x24没有使用，在0x2C处，倒是设计了一个magic number，组成的格式如下：bit[31:24]为platform，bit[23:16]为cpu type，bit[15:0]为machine id。关于ARCHITECTURE_MAGIC的定义，在【include/platform/smdk2410.h】

@

@ 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没有使用电源管理

@ 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        ；定义另外一种平台

/**** 在/vivi/include/autoconf.h中#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

            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

/**** 在/vivi/include/autoconf.h中#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

/******   SDRAM从32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

/****** SDRAM从32位变成16位，可能需要修改vBANKCON6的值 ******/

       .long       vBANKCON7

       .long       vREFRESH

       .long       vBANKSIZE

/****** SDRAM从64MB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EINT0，EINT1，EINT2，EINT3，；另四个管脚配置成输出，屏蔽EINT4，5，6，7

       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在/vivi/include/platform/smdk2410.h中赋值

                           ；#define vGPHCON               0x0016faaa

；GPIO_H配置为nCTS0，nRTS0, RXD0,TXD0, RXD1，

；TXD1，nCTS1，nRTS1,

/****  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

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

@ 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

/*********在/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在/vivi/arch/s3c2410/nand_read.c中定义

                          ；r0,r1,r2分别为函数的三个参数

                          ；从NANDFlash的0地址拷贝128k到SDRAM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

            @ 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

@