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2011年(132)

2010年(229)

分类: LINUX

2010-02-22 21:17:40

/*
参考了别人的一些笔记,看完了启动代码。
本文档记录在看代码时碰到的困难,将这些曾经困扰的问题记录下来,以备今后之用。分析时不重要的代码被删除了。
*/
.globl _start
_start: b       reset
    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
 
    .balignl 16,0xdeadbeef
/*
_start是整个u-boot程序的入口点,即链接后,该处是整个程序的第一条指令。程序的入口点是由链接脚本所指定,比如对于smdk2410的板子(下面都以smdk241为例),脚本文件位于board\smdk2140\u-boot.lds。在该脚本文件中:ENTRY(_start) 即指定程序的入口地址。globl _start 定义一个外部可以引用的变量,比如说,在其它源代码文档中,就可以直指引用_start这个变量。如int entry=_start; 那此处entry值将是多少呢?因为_start相当于一个变量,entry的值就是_start处存储的值,即 b reset机器码值。关于globl定义的变量得注意的地方,后面还有记录
 
这段代码处理中断向量表。
 
关于 balignal 16,0xdeadbeef的网上资料:
.align伪操作用于表示对齐方式:通过添加填充字节使当前位置满足一定的对齐方式。
.balign的作用同.align。
.align {alignment} {,fill} {,max}
其中:alignment用于指定对齐方式,可能的取值为2的次幂,缺省为4。fill是填充内容,
缺省用0填充。max是填充字节数最大值,如果填充字节数超过max,就不进行对齐.
例如: .align 4, 指定对齐方式为字对齐
deadbeef一般用来表示没用的或是已经被释放掉的内存
*/
 
_TEXT_BASE:
    .word    TEXT_BASE
 
.globl _armboot_start
_armboot_start:
    .word _start
 
/*
 * These are defined in the board-specific linker script.
 */
.globl _bss_start
_bss_start:
    .word __bss_start
 
.globl _bss_end
_bss_end:
    .word _end
/*
备注这几个由.word伪操作符定义变量的作用及其取值
_TEXT_BASE:
    .word   TEXT_BASE
 
_TEXT_BASE:此处定义一汇编语言标签,更好的理解就是:告诉编译器,为_TEXT_BASE分配存储空间,该空间的名字就叫_TEXT_BASE,该空间中存储的值就是由.word后面确定的TEXT_BASEC(即0x33F80000),相当于C语言中 long _TEXT_BASE=TEXT_BASE; TEXT_BASE定义在board\smdk2410\config.mk文件中。该值的作用是告诉链接器,本程序运行的基地址为TEXT_BASE。U-boot编译后,烧在FLASH的第一个块中,CPU复位上电后,PC寄存器为0x0000。怎么会跑到TEXT_BASE处执行呢?
事实上,CPU上电后,从地址0x0000处执行,而U-BOOT的最起始代码,即本文件中从_start开始的代码是与地址不相关的,这段代码放在任何空间执行的结果都是一样(当然不是绝对,假设u-boot代码段是100K,则放在TEXT_BASE-80K处,搬运时就会把u-boot代码后面20K部分覆盖为最前面的20K)。
 
.globl _armboot_start
_armboot_start:
    .word _start
定义外部可以引用的变量_armboot_start,。即相当于C long _armboot_start=&_start; _armboot_start值是多少?是TEXT_BASE,即0x33F80000!等价的那条C语句,取的是_start变量地址,而不是_start本身。在C语言中,定义一变量 int x=100;就是告诉编译器。给我一个int大小的存储空间,该空间存储的值就是100,这个空间在哪呢?即空间地址是多少呢?我们可以通过&x知道。
在汇编语言中,理解上有点不一样。上面三行语句,
第一句,告诉编译器,向外面输出变量_armboot_start
第二句,_armboot_start变量在此处,到底在哪,要到链接时才能确定,凡正现在知道有这么一个变量了。
第三句,_armboot_start变量空间放的数据为_start标签的值。这点与C语言的理解有点不一样了。此处引用的是_start标签对应处的地址。在汇编语言中,标签代表的就是那行所在的地址。
图1是从u-boot编译后生成的u-boot.map截图的。从此文件中知道,_armboot_start这个变量地址为0x33f80044,
*/
 
 
 
 
图1
 
 
 
/*
.globl _bss_start
_bss_start:
    .word __bss_start
此三句,特别要备注的是__bss_start这个符号,它的值为多少?该值定义在board\smdk2410\u-boot.lds文件中
. = ALIGN(4);
     __bss_start = .;
     .bss : { *(.bss) }
     _end = .;
上面的__bss_start=.; 表示__bss_start值就是当前位置的值。当前位置是多少呢?从下面一句
.bss:{*(.ss)}知道。紧接该位置后面马上就是放bss段数据了。所以,当然就是bss段的起始地址。_end就是bss段的结束地址。
bss是这个链接脚本的最后一个段。start.S就是以这个段的起始地址来计算要搬运u-boot大小的代码的。即,这个段前面的所有数据都将被搬到TEXT_BASE处。然后跑到start_armboot处,即C语言的入口代码。__bss_start这个值是多少? Smdk2410我编译后值是0x33f96f20。可以从图2的map文件中查到,bss段从0x33f96f20开始分配的。
再次验证一下0x33f96f20就是__bss_start值,我们可以从图1处可以看到有个变量_bss_start该变量就是由下面三条语句所定义,_bss_start处保存的值就是__bss_start:
.globl _bss_start
_bss_start:
    .word __bss_start
用UltraEdit打开生成的u-boot.bin,定位到文件偏移0x48(0x48由_bss_start所在地址0x33f80048-TEXT_BASE得到),如图3,此处值确实是20 6F F9 33(注意大小端)
*/
 
 
 图2
 
 
 
图3
 
 
reset:
    /*
     * set the cpu to SVC32 mode
     */
    mrs  r0,cpsr
    bic  r0,r0,#0x1f
    orr  r0,r0,#0xd3
    msr  cpsr,r0
/*
上面几行进入SVC模式,通过装入CPSR到r0,修改相应位后再载入到CPSR。
*/
/* turn off the watchdog 关闭WATCH DOG,具体寄存器地址看芯片DATASHEET即知*/
#if defined(CONFIG_S3C2400)
# define pWTCON       0x15300000
# define INTMSK       0x14400008    /* Interupt-Controller base addresses */
# define CLKDIVN  0x14800014    /* clock divisor register */
#elif defined(CONFIG_S3C2410)
# define pWTCON       0x53000000
# define INTMSK       0x4A000008    /* Interupt-Controller base addresses */
# define INTSUBMSK    0x4A00001C
# define CLKDIVN  0x4C000014    /* clock divisor register */
#endif
 
#if defined(CONFIG_S3C2400) || defined(CONFIG_S3C2410)
    ldr     r0, =pWTCON
    mov     r1, #0x0
    str     r1, [r0]
 
    /*
     * mask all IRQs by setting all bits in the INTMR – default
     * 设置中断屏蔽寄存器相应位,关闭中断。
     */
    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!
     */
#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
    bl   cpu_init_crit
#endif
/*
下面是重定位代码,即将整个u-boot搬到TEXT_BASE地址处的代码
/*
#ifndef CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT
relocate:                  /* relocate U-Boot to RAM       */
    adr  r0, _start         /* r0 <- current position of code   */
    ldr  r1, _TEXT_BASE     /* test if we run from flash or RAM */
    cmp     r0, r1          /* don't reloc during debug       */
    beq     stack_setup
 
    ldr  r2, _armboot_start
    ldr  r3, _bss_start
    sub  r2, r3, r2         /* r2 <- size of armboot            */
    add  r2, r0, r2         /* r2 <- source end address         */
 
/*
adr r0, _start这句代码是将_start标签处运行时的地址值装进r0,这条指令到底取一个什么值呢?假设运行到该指令时pc寄存器的值是X,start标签相对此本指令有Y的偏移,则r0=X+Y(Y可能是负值).
针对该程序来说,当被装载到0x0000处运行时,r0就是0,假设装载到TEXT_BASE处运行,则r0=TEXT_BASE.
几条指令分析如下:
求正在运行的程序_start标签处地址到r0,将_TEXT_BASE变量值装到r1,即将0x33f80000装到r1,比较r0/r1是否相等,这个比较就是确定当前是不是从Flash中执行的,还是这段代码已装载到0x33f80000处执行的。如果不等于0x33f80000,则将FLASH中的u-boot代码搬到0x33f80000处。
具体计算如下:
ldr r2,_armboot_startàr2=0x33f80000
ldr r3,_ss_startàr3=bss段的起始地
*/
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
/*
上面几行将r0地址处的代码复制到r1处,即从0x0000搬到0x33f80000(假设CPU复位从0x0000执行的)。
*/
#endif  /* CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT */
 
/* Set up the stack  设置堆栈 */
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    */
/*
上面代码中,指定从(TEXT_BASE - CFG_MALLOC_LEN)开始地址,大小为CFG_MALLOC_LEN的内存预留给由malloc函数。因为u-boot中其它地方调用了malloc函数,该空间就是供其动态分配的。
再向低端又预留了CFG_GBL_DATA_SIZE字节的数据(注:为global_data结构体预留的空间,看board.c)
然后为IRQ及FIQ中断预留空间,
最后将预留空间的低端地址赋给sp,ARM堆栈由低到高增长的??
*/
clear_bss:  /*将bss段数据清零*/
    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
/*下面一句跳到C语言的入口处start_armboot(函数定义在board.c中) */
    ldr  pc, _start_armboot
 
_start_armboot:   .word start_armboot
 
/*关键代码分析结束*/
 
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