原创 s3c2410的Bootloader(Vivi)源代码分析1

1.1 Vivi简介
Vivi 是韩国mizi 公司开发的bootloader, 适用于ARM9处理器。 Vivi有两种工作模式：启动加载模式和下载模式。启动加载模式可以在一段时间后（这个时间可更改）自行启动linux内核，这时vivi的默认模式。在 下载模式下，vivi为用户提供一个命令行接口，通过接口可以使用vivi提供的一些命令，见下表：

命令	功能
Load	把二进制文件载入Flash或RAM
Part	操作MTD分区信息。显示、增加、删除、复位、保存MTD分区
Param	设置参数
Boot	启动系统
Flash	管理Flash，如删除Flash的数据

1.2 vivi的配置与编译
1.2.1 建立交叉开发环境
1、在宿主机上安装标准Linux 操作系统：Redhat 9.0 ( 主机系统为win2000，用虚拟机vmware安装的Redhat 9.0，内核版本为2.4.18) 。
2、宿主机上安装交叉编译器。
我这边的2410开发板提供的光盘上已附交叉编译器工具：arm-linux-gcc-2.95.3（源码为cross-2.95.3.tar.bz2）。
先以root 用户的身份登陆到linux 下。
进入/usr/local 目录，创建名为arm的目录：
cd /usr/local
mkdir arm
将光盘提供的cross-2.95.3.tar.bz2解压到/usr/local/arm目录：
tar jxvf cross-2.95.3.tar.bz2 –C /usr/local/arm

然后修改修改PATH 变量：为了可以方便使用arm-linux-gcc编译器系统, 把arm-linux工具链目录加入到环境变量PATH中：
修改/etc/profile文件,添加pathmunge /usr/local/arm/2.95.3/bin即可。
# Path manipulation
if [ `id -u` = 0 ]; then
pathmunge /sbin
pathmunge /usr/sbin
pathmunge /usr/local/sbin
pathmunge /usr/local/arm/2.95.3/bin
fi
pathmunge /usr/X11R6/bin after
设置环境变量后，最好是重启或注销一下，这样设置的环境变量才能生效。
1.2.2 配置和编译vivi
如果vivi的源代码已根据开发板作了相应改动，则需要对源代码进行配置和编译，以生成烧入flash的vivi 二进制映象文件。
由于vivi要用到kernel的一些头文件，所以需要kernel的源代码，所以先要把linux的kernel准备好。将vivi和kernel都解 到相应目录下（例如我将光盘提供的vivi源代码解压到/home/chenjun目录下，光盘提供的Linux kernel源码kernel-h2410eb.041024.tar.gz也解压到/home/chenjun目录下，解压后的文件名为kerne- h2410eb）。
然后需修改/vivi/Makefile里的一些变量设置：
LINUX_INCLUDE_DIR = /kernel/include/
（LINUX_INCLUDE_DIR 为kernel/include的对应目录，我的是/home/chen/kerne-h2410eb /include/）
因此修改为：
LINUX_INCLUDE_DIR = /home/chenjun/ kerne-h2410eb/include/
CROSS_COMPILE = /usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-
(CROSS_COMPILE 为arm-linux安装的相应目录，我的是/usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-)
因此修改为：
CROSS_COMPILE = /usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-
ARM_GCC_LIBS = /usr/local/arm/2.95.3/lib/gcc-lib/arm-linux/2.95.3
（需根据你arm-linux的安装目录修改，我的是/usr/local/arm/2.95.3/lib/gcc-lib/arm-linux/2.95.3）
进入/vivi目录执行make distclean。（目的是确保编译的有效性，在编译之前将vivi里所有的“*.o”和“*.o.flag”文件删掉）
进入/vivi目录里，输入“make menuconfig”，开始选择配置。可以Load一个写好的配置文件也可以自己修改试试。注意Exit时一定要选“Yes”保存配置。
再输入“make”正式开始编译，一会儿就完了。如果不报错，在/vivi里面就有你自己的“vivi”了。这个就是后面要烧写到flash中的bootloader。

1.3 vivi代码分析
vivi的代码包括arch，init，lib，drivers和include等几个目录，共200多条文件。

Vivi主要包括下面几个目录：

arch：此目录包括了所有vivi支持的目标板的子目录，例如s3c2410目录。

drivers：其中包括了引导内核需要的设备的驱动程序（MTD和串口）。MTD目录下分map、nand和nor三个目录。

init：这个目录只有main.c和version.c两个文件。和普通的C程序一样，vivi将从main函数开始执行。

lib：一些平台公共的接口代码，比如time.c里的udelay()和mdelay()。

include：头文件的公共目录，其中的s3c2410.h定义了这块处理器的一些寄存器。Platform/smdk2410.h定义了与开发板相关的资源配置参数，我们往往只需要修改这个文件就可以配置目标板的参数，如波特率、引导参数、物理内存映射等。
1.4 vivi的运行
vivi的运行也可以分为两个阶段：
1.4.1 vivi的第一阶段
完成含依赖于CPU的体系结构硬件初始化的代码，包括禁止中断、初始化串口、复制自身到RAM等。相关代码集中在head.S(viviarchs3c2410目录下)：Head.S：
#include "config.h"
#include "linkage.h"
#include "machine.h"
@ Start of executable code
ENTRY(_start)
ENTRY(ResetEntryPoint)
@
@ 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
@
@ 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考虑不需要使用电源管理
@ 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                ；不符合条件，跳到下面的关中断
/**** 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]
/*************************