S3C2410 bootloader（vivi）阅读笔记-百合电子工作室

阶段1
阶段1从程序arch/s3c2410/head.S开始，按照head.S的代码执行顺序，一次完成了下面几个任务：

关WATCH DOG (disable watch dog timer)
上电后，WATCH DOG默认是开着的
禁止所有中断 (disable all interrupts)
vivi中不会用到中断，中断是系统的事，bootloader可不能去干这事的(不过这段代码实在多余，上电后中断默认是关闭的)
初始化系统时钟(initialise system clocks)
启动MPLL，FCLK=200MHz，HCLK=100MHz，PCLK=50MHz，“CPU bus mode”改为“Asynchronous bus mode”。
初始化内存控制寄存器(memsetup)
S3c2410共有15个寄存器，在此开始初始化13个寄存器。
检查是否从掉电模式唤醒(Check if this is a wake-up from sleep)若是，则调用WakeupStart函数进行处理。
点亮所有LED (All LED on)
点一下灯，通知外面的同志，告诉他们有情况发生。
初始化UART0 (set GPIO for UART & InitUART)
a．设置GPIO，选择UART0使用的引脚
b．初始化UART0，设置工作方式（使用FIFO）、波特率115200 8N1、无流控等。这可是使用串口与s3c2410通信的条件啊，在终端也要如此设置。
跳到内存测试函数(simple memory test to find some DRAM flaults)
当然要定义了CONFIG_BOOTUP_MEMTEST这个参数才会跳到内存测试。
如果定义了以Nand flash方式启动(#ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT)，则此时要将vivi所有代码(包括阶段1和阶段2)从Nand flash复制到SDRAM中（因为在Nand flash中是不能执行程序的，它只能做为程序和数据的存储器，而Nor flash可就不同了，Nor flash可以执行程序，但贵是它发展的瓶颈）：
a．设置nand flash控制寄存器
b．设置堆栈指针
c．设置即将调用的函数nand_read_ll的参数：r0=目的地址(SDRAM的地址)，r1=源地址(nand flash的地址)，r2=复制的长度(以字节为单位)
d．调用nand_read_ll进行复制
跳到bootloader的阶段2运行，亦即调用init/main.c中的main函数(get read to call C functions)
a．重新设置堆栈
b．设置main函数的参数
c．调用main函数

head.S有900多行，都是些arm汇编，看的云山雾罩，汇编看来是忘的差不多了，所以这部分代码也看的相当糙，只知道大概在干什么，至于个中缘由就不是很了解。先学学arm汇编再回来看。

阶段2
从init/main.c中的main函数开始，终于步入C语言的世界了。Main函数总共有8步（8 steps），先看看源代码：

int main(int argc, char *argv[])
{
int ret;
/*
* Step 1:
*/
putstr("\r\n");
putstr(vivi_banner); //vivi_banner是vivi执行开始的显示信息，vivi_banner在文件version.c中定义
reset_handler();
/*
* Step 2:
*/
ret = board_init();
if (ret) {
putstr("Failed a board_init() procedure\r\n");
error();
}
/*
* Step 3:
*/
mem_map_init();
mmu_init();
putstr("Succeed memory mapping.\r\n");
/*
* Now, vivi is running on the ram. MMU is enabled.
* Step 4:
*/
/* initialize the heap area*/
ret = heap_init();
if (ret) {
putstr("Failed initailizing heap region\r\n");
error();
}
/* Step 5:
* MTD
*/
ret = mtd_dev_init();
/* Step 6:
*/
init_priv_data();
/* Step 7:
*/
misc();
init_builtin_cmds();
/* Step 8:
*/
boot_or_vivi();
return 0;
}

下面按照上面的步骤逐步来分析一下。
1、Step 1：reset_handler()
reset_handler用于将内存清零，代码在lib/reset_handle.c中。

void
reset_handler(void)
{
int pressed;
pressed = is_pressed_pw_btn(); /*判断是硬件复位还是软件复位*/
if (pressed == PWBT_PRESS_LEVEL) {
DPRINTK("HARD RESET\r\n");
hard_reset_handle(); /*调用clear_mem对SDRAM清0*/
} else {
DPRINTK("SOFT RESET\r\n");
soft_reset_handle(); /*此函数为空*/
}
}

在上电后，reset_handler调用第8行的hard_reset_handle()，此函数在lib/reset_handle.c中：
[main(int argc, char *argv[]) -> reset_handler() -> hard_reset_handle()]

static void
hard_reset_handle(void)
{
#if 0
clear_mem((unsigned long)(DRAM_BASE + VIVI_RAM_ABS_POS), \
(unsigned long)(DRAM_SIZE - VIVI_RAM_ABS_POS));
#endif
/*lib/memory.c,将起始地址为USER_RAM_BASE，长度为USER_RAM_SIZE的内存清0*/
clear_mem((unsigned long)USER_RAM_BASE, (unsigned long) USER_RAM_SIZE);
}

先写到这儿吧。

2、Step 2：board_init()
board_init调用2个函数用于初始化定时器和设置各GPIO引脚功能，代码在arch/s3c2410/smdk.c中：
[main(int argc, char *argv[]) > board_init()]

int board_init(void)
{
init_time(); /*arch/s3c2410/proc.c*/
set_gpios(); /*arch/s3c2410/smdk.c */
return 0;
}

init_time() 这个函数对寄存器进行了简单的操作：

void init_time(void)
{
TCFG0 = (TCFG0_DZONE(0) | TCFG0_PRE1(15) | TCFG0_PRE0(0));
/*s3c2410 data sheet P298*/
/*TCFG0 = 0 | 0xf00 | 0 */
}

寄存器TCFG0由三部分组成，prescaler0,prescaler1,deadzone和reserve四部分，前三部分分别对应 TCFG0_PRE0、TCFG0_PRE1、TCFG0_DZONE，TCFG0_PRE0(0)实际值为0x00，TCFG0_PRE1(15)实际值为0x0f00，而TCFG0_DZONE(0)实际值为 0x000000。实际中，vivi并未使用定时器，这个函数就可以忽略。set_gpios()用于选择GPA至GPH端口各引脚的功能及是否使用各引脚的内部上拉电阻，并设置外部中断源寄存器EXTINT0-2(vivi中未使用外部中断)。

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;
}

以第三行为例，vGPACON的值为0x007fffff，查找s3c2410用户手册可知，该参数将GPACON的23位全部置1。各位功能需察看s3c2410用户手册

3、Step 3：建立页表和启动MMU
mem_map_init();
mmu_init();

mem_map_init函数用于建立页表，vivi使用段式页表，只需要一级页表。它调用3个函数，代码在arch/s3c2410/mmu.c中：

[main(int argc, char *argv[]) > mem_map_init(void)]
void mem_map_init(void)
{
#ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT
/*CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT = y ，在文件include/autoconf.h中定义*/
mem_map_nand_boot();
/* 最终调用mem_mepping_linear, 建立页表 */
#else
mem_map_nor();
#endif
cache_clean_invalidate();/* 清空cache,使无效cache */
tlb_invalidate(); /* 使无效快表TLB */
}

第9、 10行的两个函数可以不用管它，他们做的事情在下面的mmu_init函数里又重复了一遍。对于本开发板，在.config中定义了 CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT。mem_map_nand_boot()函数调用mem_mapping_linear()函数来最终完成建立页表的工作。页表存放在SDRAM物理地址0x33dfc000开始处，共16K：一个页表项4字节，共有4096个页表项；每个页表项对应 1M地址空间，共4G。mem_map_init先将4G虚拟地址映射到相同的物理地址上，NCNB(不使用cache，不使用write buffer)——这样，对寄存器的操作跟未启动MMU时是一样的；再将SDRAM对应的64M空间的页表项修改为使用cache。 mem_mapping_linear函数的代码在arch/s3c2410/mmu.c中：

[main(int argc, char *argv[]) > mem_map_init(void) > mem_map_nand_boot( ) > mem_mapping_linear(void)]
static inline void mem_mapping_linear(void)
{
unsigned long pageoffset, sectionNumber;
putstr_hex("MMU table base address = 0x", (unsigned long)
mmu_tlb_base);
/* 4G 虚拟地址映射到相同的物理地址. not cacacheable, not bufferable */
/* mmu_tlb_base = 0x33dfc000*/
for (sectionNumber = 0; sectionNumber < 4096; sectionNumber++) {
pageoffset = (sectionNumber << 20);
*(mmu_tlb_base + (pageoffset >> 20)) = pageoffset |
MMU_SECDESC;
}
/* make dram cacheable */
/* SDRAM物理地址0x3000000-0x33ffffff,
DRAM_BASE=0x30000000,DRAM_SIZE=64M*/
for (pageoffset = DRAM_BASE; pageoffset < (DRAM_BASE+DRAM_SIZE); \
pageoffset += SZ_1M) {
//DPRINTK(3, "Make DRAM section cacheable: 0x%08lx\n", pageoffset);
*(mmu_tlb_base + (pageoffset >> 20)) = \
pageoffset | MMU_SECDESC | MMU_CACHEABLE;
}
}