UBOOT详细解读

大多数bootloader都分为stage1和stage2两部分，u-boot也不例外。

依赖于CPU体系结构的代码（如设备初始化代码等）通常都放在stage1且可以用汇编语言来实现，而stage2则通常用C语言来实现，这样可以实现复杂的功能，而且有更好的可读性和移植性。

1、Stage1 start.S代码结构u-boot的stage1代码通常放在start.S文件中，他用汇编语言写成，其主要代码部分如下：（1）定义入口。

由于一个可执行的Image必须有一个入口点，并且只能有一个全局入口，通常这个入口放在ROM（Flash）的0x0地址，因此，必须通知编译器以使其知道这个入口，该工作可通过修改连接器脚本来完成。

（2）设置异常向量（Exception Vector）。

（3）设置CPU的速度、时钟频率及终端控制寄存器。

（4）初始化内存控制器。

（5）将ROM中的程序复制到RAM中。

（6）初始化堆栈。

（7）转到RAM中执行，该工作可使用指令ldr pc来完成。

2、Stage2 C语言代码部分lib_arm/board.c中的start arm boot是C语言开始的函数也是整个启动代码中C语言的主函数，同时还是整个u-boot（armboot）的主函数，该函数只要完成如下操作：（1）调用一系列的初始化函数。

（2）初始化Flash设备。

（3）初始化系统内存分配函数。

（4）如果目标系统拥有NAND设备，则初始化NAND设备。

（5）如果目标系统有显示设备，则初始化该类设备。

（6）初始化相关网络设备，填写IP、MAC地址等。

（7）进去命令循环（即整个boot的工作循环），接受用户从串口输入的命令，然后进行相应的工作。

3、U-Boot的启动顺序(示例，其他u-boot版本类似)cpu/arm920t/start.S@文件包含处理#include <config.h>@由顶层的mkconfig生成，其中只包含了一个文件：configs/<顶层makefile中6个参数的第1个参数>.h#include <version.h>#include <status_led.h>/**************************************************************************** Jump vector table as in table 3.1 in [1]***************************************************************************/注：ARM微处理器支持字节（8位）、半字（16位）、字（32位）3种数据类型@向量跳转表，每条占四个字节（一个字），地址范围为0x0000 0000～@0x0000 0020@ARM体系结构规定在上电复位后的起始位置，必须有8条连续的跳@转指令，通过硬件实现。

他们就是异常向量表。

ARM在上电复位后，@是从0x00000000开始启动的，其实如果bootloader存在，在执行@下面第一条指令后，就无条件跳转到start_code，下面一部分并没@执行。

设置异常向量表的作用是识别bootloader。

以后系统每当有@异常出现，则CPU会根据异常号，从内存的0x00000000处开始查表@做相应的处理/******************************************************;当一个异常出现以后，ARM会自动执行以下几个步骤:;1.把下一条指令的地址放到连接寄存器LR(通常是R14).---保存位置;2.将相应的CPSR(当前程序状态寄存器)复制到SPSR(备份的程序状态寄存器)中---保存CPSR ;3.根据异常类型，强制设置CPSR的运行模式位;4.强制PC(程序计数器)从相关异常向量地址取出下一条指令执行，从而跳转到相应的异常处理程序中*********************************************************/.globl _start /*系统复位位置,整个程序入口*/@_start是GNU汇编器的默认入口标签，.globl将_start声明为外部程序可访问的标签，.globl 是GNU汇编的保留关键字，前面加点是GNU汇编的语法_start: b start_code @0x00@ARM上电后执行的第一条指令，也即复位向量，跳转到start_code@reset用b，就是因为reset在MMU建立前后都有可能发生@其他的异常只有在MMU建立之后才会发生ldr pc, _undefined_instruction /*未定义指令异常,0x04*/ldr pc, _software_interrupt /*软中断异常,0x08*/ldr pc, _prefetch_abort /*内存操作异常,0x0c*/ldr pc, _data_abort /*数据异常,0x10*/ldr pc, _not_used /*未适用,0x14*/ldr pc, _irq /*慢速中断异常,0x18*/ldr pc, _fiq /*快速中断异常,0x1c*/@对于ARM数据从内存到CPU之间的移动只能通过L/S指令，如：ldr r0,0x12345678为把0x12345678内存中的数据写到r0中，还有一个就是ldr伪指令，如：ldr r0,=0x12345678为把0x12345678地址写到r0中，mov只能完成寄存器间数据的移动，而且立即数长度限制在8位_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@.word为GNU ARM汇编特有的伪操作，为分配一段字内存单元（分配的单元为字对齐的），可以使用.word把标志符作为常量使用。

如_fiq:.word fiq即把fiq存入内存变量_fiq中，也即是把fiq放到地址_fiq中。

.balignl 16,0xdeadbeef@.balignl是.balign的变体@ .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*/【参考好野人的窝，于关u-boot中的.balignl 16,0xdeadbeef的理解/84511571.html】/**************************************************************************** Startup Code (called from the ARM reset exception vector)** do important init only if we don't start from memory!* relocate armboot to ram* setup stack* jump to second stage**************************************************************************@保存变量的数据区,保存一些全局变量,用于BOOT程序从FLASH拷贝@到RAM,或者其它的使用。

@还有一些变量的长度是通过连接脚本里得到,实际上由编译器算出@来的_TEXT_BASE:@因为linux开始地址是0x30000000,我这里是64M SDRAM,所以@TEXT_BASE = 0x33F80000 ？？？.word TEXT_BASE /*uboot映像在SDRAM中的重定位地址*/@TEXT_BASE在开发板相关的目录中的config.mk文档中定义, 他定@义了代码在运行时所在的地址, 那么_TEXT_BASE中保存了这个地@址（这个TEXT_BASE怎么来的还不清楚）.globl _armboot_start_armboot_start:.word _start@用_start来初始化_armboot_start。

（为什么要这么定义一下还不明白）/** These are defined in the board-specific linker script.*/@下面这些是定义在开发板目录链接脚本中的.globl _bss_start_bss_start:.word __bss_start@__bss_start定义在和开发板相关的u-boot.lds中，_bss_start保存的是__bss_start标号所在的地址。

.globl _bss_end_bss_end:.word _end@同上，这样赋值是因为代码所在地址非编译时的地址，直接取得该标号对应地址。

@中断的堆栈设置#ifdef CONFIG_USE_IRQ/* IRQ stack memory (calculated at run-time) */.globl IRQ_STACK_STARTIRQ_STACK_START:.word 0x0badc0de/* IRQ stack memory (calculated at run-time) */.globl FIQ_STACK_STARTFIQ_STACK_START:.word 0x0badc0de#endif/** the actual start code*/@复位后执行程序@真正的初始化从这里开始了。

其实在CPU一上电以后就是跳到这里执行的reset:/** set the cpu to SVC32 mode*/@更改处理器模式为管理模式@对状态寄存器的修改要按照：读出-修改-写回的顺序来执行@31 30 29 28 --- 7 6 - 4 3 2 1 0N Z C V I F M4 M3 M2 M1 M00 0 0 0 0 User26 模式0 0 0 0 1 FIQ26 模式0 0 0 1 0 IRQ26 模式0 0 0 1 1 SVC26 模式1 0 0 0 0 User 模式1 0 0 0 1 FIQ 模式1 0 0 1 0 IRQ 模式1 0 0 1 1 SVC 模式1 0 1 1 1 ABT 模式1 1 0 1 1 UND 模式1 1 1 1 1 SYS 模式mrs r0,cpsr@将cpsr的值读到r0中bic r0,r0,#0x1f@清除M0~M4orr r0,r0,#0xd3@禁止IRQ,FIQ中断，并将处理器置于管理模式msr cpsr,r0@以下是点灯了，这里应该会牵涉到硬件设置，移植的时候应该可以不要blcoloured_LED_initblred_LED_on@针对AT91RM9200进行特殊处理#if defined(CONFIG_AT91RM9200DK) || defined(CONFIG_AT91RM9200EK)/** relocate exception table*/ldr r0, =_startldr r1, =0x0mov r2, #16copyex:subs r2, r2, #1@sub带上了s用来更改进位标志，对于sub来说，若发生借位则C标志置0，没有则为1，这跟adds指令相反！要注意。