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ti-sdk-evm-am335x-05.07 uboot分析(MLO跳转到u-boot之前)

时间:2014-10-22 14:40:47      阅读:280      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:uboot   mlo am335x   

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                         ROM CODE如何从MMC启动
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bubuko.com,布布扣
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ROM code将boot parameters的结构体指针通过R0寄存器传递给MLO,在start.s的reset部分,第一句指令就是:
bl save_boot_params.
5.07版本中相关代码比较复杂,而7.00中就相对简单:
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就是将R0的数据存储到r1所指的地址中,仅仅存储了一个指针就返回了。

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                             Start.s  Start
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位于arch/arm/cpu/armv7/start.s
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上电直接跳到reset异常处理例程
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调用save_boot_params,保存boot参数,不详述。continue...
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cpy_clk_code是将DPLL的代码拷贝到SRAM中,暂不述。
cpu_init_crit只在SPL阶段会被调用,用于setup important registers and memory timing.
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接着调用lowlevel_init函数,位于arch/arm/cpu/armv7/omap-common/lowlevel_init.s文件。
从名字可以看出,该文件用于底层的初始化。

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                    lowlevel_init Start(lowlevel_init.s)
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这里首先建立一个临时的栈,用于运行接下来c程序s_init。其中LOW_LEVEL_SRAM_STACK定义在asm/arch/omap.h文件里面。
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而0x4030B7FC位于MPU的L3 OCMC0区域。
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调用的函数s_init,位于board/ti/am335x/evm.c下。
在s_init中有几步很关键
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1、 preloader_console_init()用于初始化串口,调用serial_init(),该函数位于common/serial.c文件里面。
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serial_init()函数首先检查当前有没有串口,显然没有,就只能用默认串口default_serial_console结构。该结构定义在drivers/serial/serial.c中。
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其中CONFIG_CONS_INDEX宏定义在include/configs/am335x_evm.h,定义为1表示使用UART0口。
这块是移植时候需要注意的地方,否则调试u-boot时候在默认的串口上不会打印信息。
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2、 enable_i2c0_pin_mux() i2c_init()以及read_eeprom(),这三个函数主要适用于TI公司AM335x相关的板子。
     这一系列板子上面都有EEPROM并且存储了板子的信息,read_eeprom用于读取相关信息。
s_init Continue...
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定义变量is_ddr3用于选择初始化的对象,这也是移植时候需要注意的地方。
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                    lowlevel_init End(lowlevel_init.s)
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                     call_board_init_f Start(start.s)
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Back to start.s
调用完cpu_init_crit后,start.s会继续,接着会调用board_init_f(),在调用之前会在内部SRAM中设立栈指针,
这样才能调用函数,因为函数调用需要入栈的操作。
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1、栈指针值CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR
start.s又包含 config.h 文件(位于am335x/include/config.h,am335x是编译时候生成的,Makefile将与目标板相关的文件集中在此处)
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config.h文件内容:
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在configs/am335x_evm.h中定义了CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR:
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即CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR = SRAM0_START + SRAM0_SIZE - GENERATED_GBL_DATA_SIZE
其中 SRAM0_START定义在hardware.h中,进入后可知 SRAM0_START = 0x402F0400,正是Memory Map中SRAM internel的首地址。
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SRAM0_SIZE定义在cpu.h中,进入后可知 SRAM0_SIZE = 0x1B400,这个SIZE一直将SRAM延伸到OCMC0里面,结束地址为0x4030B800。
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GENERATED_GBL_DATA_SIZE定义在generic-asm-offset.h(asm-offset.h包含此头文件)中,值为128。
这个size的空间是用于存储global_data结构的数据,存储空间以16字节对齐(这个并未证明,因为代码里面没有在任何地方提到将全局变量指针指向此地)。
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总结一下,到这一步,在MPU的内部OCMC0区设置栈底SP = 0x4030B800 - 128 = 0x4030B780,并在栈底上面存储分配128 Bytes空间用于存储全局数据。
2、MLO重定位
board_init_f函数位于arch/arm/cpu/armv7/omap-common/spl.c。该函数唯一做的事情就是向relocate_code
函数传入三个参数,然后程序流程又回到start.s文件。
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在board_init_f()函数调用start.s中的relocate_code函数,这里实现重定位(实现机理可以百度之),
重定位后,后面的puts不会运行了,因为relocate_code不会返回。见下图。
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                              relocate_code Start(start.s) 
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relocate_code的代码如下:
/*
*
 void relocate_code (addr_sp, gd, addr_moni)
*
* This "function" does not return, instead it continues in RAM
* after relocating the monitor code.
*
*/
     .globl     relocate_code
relocate_code:
     mov     r4, r0     /* save addr_sp */
     mov     r5, r1     /* save addr of gd */
     mov     r6, r2     /* save addr of destination */

     /* Set up the stack                                  */
stack_setup:
     mov     sp, r4

     adr     r0, _start
     cmp     r0, r6
     moveq     r9, #0          /* no relocation. relocation offset(r9) = 0 */
     beq     clear_bss          /* skip relocation */
     mov     r1, r6               /* r1 <- scratch for copy_loop */
     ldr     r3, _image_copy_end_ofs
     add     r2, r0, r3          /* r2 <- source end address         */

copy_loop:
     ldmia     r0!, {r9-r10}          /* copy from source address [r0]    */
     stmia     r1!, {r9-r10}          /* copy to   target address [r1]    */
     cmp     r0, r2               /* until source end address [r2]    */
     blo     copy_loop

#ifndef CONFIG_SPL_BUILD
     /*
     * fix .rel.dyn relocations
     */
     ldr     r0, _TEXT_BASE          /* r0 <- Text base */
     sub     r9, r6, r0          /* r9 <- relocation offset */
     ldr     r10, _dynsym_start_ofs     /* r10 <- sym table ofs */
     add     r10, r10, r0          /* r10 <- sym table in FLASH */
     ldr     r2, _rel_dyn_start_ofs     /* r2 <- rel dyn start ofs */
     add     r2, r2, r0          /* r2 <- rel dyn start in FLASH */
     ldr     r3, _rel_dyn_end_ofs     /* r3 <- rel dyn end ofs */
     add     r3, r3, r0          /* r3 <- rel dyn end in FLASH */
fixloop:
     ldr     r0, [r2]          /* r0 <- location to fix up, IN FLASH! */
     add     r0, r0, r9          /* r0 <- location to fix up in RAM */
     ldr     r1, [r2, #4]
     and     r7, r1, #0xff
     cmp     r7, #23               /* relative fixup? */
     beq     fixrel
     cmp     r7, #2               /* absolute fixup? */
     beq     fixabs
     /* ignore unknown type of fixup */
     b     fixnext
fixabs:
     /* absolute fix: set location to (offset) symbol value */
     mov     r1, r1, LSR #4          /* r1 <- symbol index in .dynsym */
     add     r1, r10, r1          /* r1 <- address of symbol in table */
     ldr     r1, [r1, #4]          /* r1 <- symbol value */
     add     r1, r1, r9          /* r1 <- relocated sym addr */
     b     fixnext
fixrel:
     /* relative fix: increase location by offset */
     ldr     r1, [r0]
     add     r1, r1, r9
fixnext:
     str     r1, [r0]
     add     r2, r2, #8          /* each rel.dyn entry is 8 bytes */
     cmp     r2, r3
     blo     fixloop
     b     clear_bss
_rel_dyn_start_ofs:
     .word __rel_dyn_start - _start
_rel_dyn_end_ofs:
     .word __rel_dyn_end - _start
_dynsym_start_ofs:
     .word __dynsym_start - _start

#endif     /* #ifndef CONFIG_SPL_BUILD */

clear_bss:
#ifdef CONFIG_SPL_BUILD
     /* No relocation for SPL */
     ldr     r0, =__bss_start
     ldr     r1, =__bss_end__
#else
     ldr     r0, _bss_start_ofs
     ldr     r1, _bss_end_ofs
     mov     r4, r6               /* reloc addr */
     add     r0, r0, r4
     add     r1, r1, r4
#endif
     mov     r2, #0x00000000          /* clear                   */

clbss_l:str     r2, [r0]          /* clear loop...              */
     add     r0, r0, #4
     cmp     r0, r1
     bne     clbss_l

/*
* We are done. Do not return, instead branch to second part of board
* initialization, now running from RAM.
*/
jump_2_ram:
/*
* If I-cache is enabled invalidate it
*/
#ifndef CONFIG_SYS_ICACHE_OFF
     mcr     p15, 0, r0, c7, c5, 0     @ invalidate icache
     mcr     p15, 0, r0, c7, c10, 4     @ DSB
     mcr     p15, 0, r0, c7, c5, 4     @ ISB
#endif
     ldr     r0, _board_init_r_ofs
     adr     r1, _start
     add     lr, r0, r1
     add     lr, lr, r9
     /* setup parameters for board_init_r */
     mov     r0, r5          /* gd_t */
     mov     r1, r6          /* dest_addr */
     /* jump to it ... */
     mov     pc, lr

_board_init_r_ofs:
     .word board_init_r - _start

从代码的最后可以看出来,最后mov pc,lr,是跳到重定位后的board_init_r函数处。
代码还是那段代码,只是在内存中的位置变化了。

再回到board_init_f中调用relocate_code函数,传入三个参数:
     relocate_code(CONFIG_SPL_STACK, &g_data, CONFIG_SPL_TEXT_BASE);
第一个参数是栈指针:CONFIG_SPL_STACK
第二个参数是全局数据结构指针:&g_data
第三个参数是重定位的目的地址:CONFIG_SPL_TEX_BASE
relocate_code的代码是用汇编书写的,这里要提到的是C参数如何传递给汇编语言的。这里必须要提到ABI和EABI,
ABI是Application Binary Interface的缩写,跟API很类似。但ABI是比API更贴近硬件的一层接口,它规定的
是二进制代码之间的调用规则。
我们知道API是与机器硬件平台无关的接口,如熟悉的printf函数,不同的库的实现可能是不同的,但是它们的接口名称
与参数类型都是一样的。ABI比API的要求更严格,它要求在寄存器级别遵守同样的接口规范,如函数调用的参数传递规则,
寄存器、堆栈的使用方式等。编译器被要求遵守同样的ABI规范,这样不同编译器编译出来的库(相同硬件)才能被别的
编译器使用。
EABI是使用与嵌入式场合的应用二进制接口。这里就简单提一下:函数调用时,传递的参数如果都小于32bit则使用
R0-R3传递参数,参数个数超出4个则使用STACK传递,因此为了代码的效率,程序员应该尽量保证将函数的参数个数限制
在4个以下。

对于CONFIG_SPL_STACK,是LOW_LEVEL_SRAM_STACK的宏定义。
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另外am335x_evm.h还包含hardware.h
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hardware.h包含omap.h
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在omap.h中有LOW_LEVEL_SRAM_STACK的宏定义,这个宏定义和前文提到调用s_init函数前的建立栈底是一样的。
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由于栈生长的方向是向下的,所以栈底必须设置为高地址处,这个地址已经快接近OCMC0的底部。
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对于CONFIG_SPL_TEXT_BASE,正是MPU内部SRAM的起始地址。
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                              relocate_code End(start.s)
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总结一下:从打印信息看,我们的板子的stack生长方向是递减的。
有一点很疑惑的是:在调用board_init_f之前,SP设置为0x4030B780,进入board_init_f后调用
relocate_code,传入的SP地址参数为0x4030B7FC,SP往上面移动了,这是为什呢?因为重定位后是不会从
relocate_code函数返回的,所以board_init_f的入栈参数会被抹掉但无所谓,但是能不能将这两次的SP设置成一样的呢?
(PS: TI-SDK-AM335X-EVM-07.00中堆栈的设置没有让人confused的地方了)
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                     call_board_init_f End(start.s)
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board_init_f函数调用relocate_code,该函数实现代码的搬迁。从下面的图中可以看到:
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_start处于内存位置:0x402F0400
在relocate_code中,
relocate_code:
     mov     r4, r0     /* save addr_sp */
     mov     r5, r1     /* save addr of gd */
     mov     r6, r2     /* save addr of destination */
stack_setup:
     mov     sp, r4

     adr     r0, _start
     cmp     r0, r6
     moveq     r9, #0          /* no relocation. relocation offset(r9) = 0 */
     beq     clear_bss          /* skip relocation */
     mov     r1, r6               /* r1 <- scratch for copy_loop */
     ldr     r3, _image_copy_end_ofs
     add     r2, r0, r3          /* r2 <- source end address         */
将_start加载到r0中,与r6比较,而r6是由r2传递过来的目标地址CONFIG_SPL_TEXT_BASE=0x402F0400。
因此会执行beq clear_bss处,即copy_loop的代码不会执行。
在代码里面加入宏开关,重新编译后依然能执行,证实了这个想法:
MLO阶段不会将自己copy到SRAM中,copy动作应该是由ROM Code实现的。
另外一个证明就是,ti-sdk-07.00版本的u-boot代码中明确了没有在MLO阶段调用relocate_code,仅仅在u-boot阶段调用。
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                             Start.s  End
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                     board_init_r Start(start.s)
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relocate_code结束的时候,跳到board_init_r函数处,该函数位于arch/arm/cpu/armv7/omap-common/spl.c。
该函数主要初始化内存、各个外设:
     mem_malloc_init()
     timer_init()
     i2c_init()
     spl_board_init()
然后选择从那个外设加载image。我们调试的时候从SD卡加载u-boot的image,所以关注spl_mmc_load_image函数。
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                     spl_mmc_load_image Start(board_init_r) 
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首先取得boot_device的序号,这个序号是定义在boot_params结构体的第三个成员项
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omap_boot_device函数定义在arch/arm/cpu/armv7/omap-common/boot-common.c中。
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结构体omap_boot_parameters定义在bubuko.com,布布扣,这个定义与最开始
时候的Booting Parameters Structure是一致的。
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将boot_device和boot_params的地址都打印出来,如下图所示:
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可以看到boot device是8,对应的是MMC/SD port 0设备,boot_params结构体的地址是0x40303990,位于L3 0CMC0存储区,很显然这个地址是由连接器分配的,位于“Downloaded Image”区域。
而在spl_mmc_load_image中最关键的部分是,
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将boot_mode打印出来,2对应MMCSD_MODE_FAT模式。
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另外,由于代码的增加,这儿可以看到boot_params结构体的地址变成了0x403039B8。
而mmc_load_image_fat中最重要的代码就是解析header和读出image。
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spl_parse_image_header将header的中信息解析出来放在结构体spl_image里面,file_fat_read函数将image读到spl_image.load_addr所指向的缓冲区。
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                     spl_mmc_load_image End(board_init_r) 
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spl_image是很重要的一个结构体,将其打印出来看看有什么。
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spl_image的地址已经到了0x8000,0000,这已经是Externel SDRAM的首地址了。那么谁安排spl_image的地址的?
搜索一番,发现spl_image处于.bss区域,即未初始化区域,map里面将其放在0x8000000地址。
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回过头来查看arch/arm/cpu/armv7/omap-common/u-boot-spl.lds链接脚本文件,可以看到:
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也就是说.bss段被指向sdram存储区域,map文件则显示链接器将spl_image安排在第一个。不知道这种安排是否是有意为之?(后来从7.00上面证明并非刻意安排,而是ld的行为)从map看,似乎是谁离lds文件更近谁出现在map的最前面,这种安排是有些道理的,一定程度上能解释为什么spl_image在map上处于第一个。
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从spl_image.os的数值可以得出,下一步就是执行jump_to_image_no_args()函数。
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该函数首先typedef一个新类型,该类型是入参和返回值均为void的函数指针类型,并且用这个类型定义一个变量image_entry,将spl_image.entry_point赋值给它,最后执行这个函数,从汇编的角度看,就是将spl_image.entry_point赋值给PC,下一步就是跳转到SDRAM的0x80100000执行。

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                     board_init_r End(start.s)
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MLO阶段结束。



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原文地址:http://blog.csdn.net/wuxianglonghaohao/article/details/40374543

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