自己动手编写嵌入式BootLoader

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1、自己动手编写嵌入式BootLoader之（1）（转载）第一部分：基本功能流程CPU上电后会从IO空间的某地址取第一条指令。但此时：PLL没有启动，CPU工作频率为外部输入晶振频率，非常低；CPU工作模式、中断设置等不确定；存储空间的各个BANK（包括内存）都没有驱动，内存不能使用。在这种情况下必须在第一条指令处做一些初始化的工作，这段初始化程序与操作系统独立分开，称之为bootloader。实际上，很少有必要自己写一个BootLoader，因为U-Boot已经强大到能够满足各种需要。但是强大必然复杂，一个初学者想要分析U-Boot的源代码，还是有些难度的。出于学习目的，笔者写了

2、这个最简单的启动加载器，它只包含最基本的功能，却囊括了一个嵌入式BootLaoder应该有的核心和精华。把这个启动加载器命名为s-Boot（simpleBootloader）。使用的实验环境为OK2440开发板，板上处理器为S3C2440A，有64M内存，Nand存储器为K9F1208，64M。网口芯片为CS8900A。要实现的功能是：从串口下载Linux内核映像到RAM；从网口下载Linux内核映像到RAM；从RAM启动内核挂载NFS根文件系统。1．第一阶段的汇编代码：Start.S一个嵌入式BootLoader最初始部分的代码几乎必须是用汇编语言写成的，因为开发板刚上电后没

3、有准备好C程序运行环境，比如堆栈指针SP没有指到正确的位置。汇编代码应该完成最原始的硬件设备初始化，并准备好C运行环境，这样后面的功能就可以应C语言来写了。对S-Boot来说，上电后的起始运行代码是start/start.S..text.golbal_start_start:bReset@0x00:发生复位异常时从地址零处开始运行bHandleUndef@0x04：未定义指令终止模式的向量地址bHandleSWI@0x03：管理模式的向量地址，通过SWI指令进入此模式bHandlePrefetchAbort@0x0c：指令预取终止导致的异常的向量地址bHandleDataAbo

4、rt@0x10：数据访问终止导致的异常向量地址bHandleNotUsed@0x14：保留bHandleIRQ@0x18：中断模式的向量地址bHandleFRQ@0x1C：快中断模式的向量地址这里，汇编指示符.txt表明以下内容属于代码段，.global_start指明_start是全局可访问的符号（Givethesymbolexternallinkage）。按照ARM920T的规定，从地址0x00到0x1C放置一场向量表，向量表每个条目占四个字节，正好可以放置一条跳转指令，跳转到相应异常的服务程序中去。在S-Boot中没有使用中断，所以除Reset异常外，其它异常的服务程序都

5、可简单地写个死循环。Reset异常是系统上电后自动触发的，所以我们的代码都写在Reset的服务程序里面。实际上，异常向量表不一定非要位于地址0X00处，CP15协处理器的C1寄存器的第13位用来控制异常向量表的起始地址。该位为0时，异常向量表位于低地址0X00处；该位为1时，异常向量表位于高地址0xFFFF0000处。我们没有必要改变这个位的值，使用默认的低地址就行了。Reset:Mrsr0,cpsr@setcputoSVC32modeBicr0,r0,#0x1FOrrr0,r0,#0xD3Msrcpsr,r0@cpsr=11x10011,IRQ/FIQdisabled代码最初

6、始的任务是设置CPU工作在SVC32模式，关闭所有中断，禁用看门狗。实际上，即使不设置工作模式，CPU在复位之后将自动工作在管理模式。在整个S-Boot运行期间，我们没有使用中断，也没有改变CPU工作模式，它将一直工作在SVC32模式。MMU、ICache、DCache的打开和关闭都是由CP15协处理器的c1寄存器控制的。实际上在复位之后这三者都是自动关闭的，所以省略了关闭它们的代码。S3C2440A的PSR寄存器（ProgramStatusReguster）中每个Bit位的含义如图1所示。Bit4~Bit0为模式位，用来设置CPU工作模式，现在只要知道M[4:0]=10011

7、表示SVC32模式就行了。Bit5为状态位，T=0表示工作在ARM状态，T=1表示工作在Thumb状态，默认为0，不需要改变。Bit6为快速中断禁止位，F=1为禁止快速中断，F=0为使能快速中断。Bit7为中断禁止位，I=1为禁止中断，F=0为使能中断。其它Bit位暂时可以不必理会。mrs和msr是在PSR寄存器和其它寄存器间传递数据的指令。如：mrsr0,cpsr把cpsr的值传送到r0中，msrcpsr,r0把r0的值传送到cpsr中。bic是位清零（BitClear）指令，bicr0,