AM335X（轉） AM335x啟動
AM335x啟動
參考檔案：
1、TI.Reference_Manual_1.pdf
http://pan.baidu.com/s/1c1BJNtm
2、TI_AM335X.pdf
http://pan.baidu.com/s/1geNOYI3
晶片到uboot啟動流程 ：ROM → MLO(SPL)→ uboot.img。
rom為晶片內部的固化的程式，使用者不能修改。內部rom程式流程：
Booting的方式可以通過引腳SYSBOOT[15...0]來配置。SYSBoot[15...0]=LCD_DATA[15...0]引腳,這些引腳的狀態會被上電覆位後獲取。
AM335x 中bootloader被分成了 3 個部分：
第一級 bootloader：引導載入程式，板子上電後會自動執行這些程式碼，如選擇哪種方式啟動（NAND，SDcard，UART。。。），然後跳轉轉到第二級 bootloader。這些程式碼應該是存放在 176KB 的 ROM 中。
第二級 bootloader：MLO（SPL），用以硬體初始化：關閉看門狗，關閉中斷，設定 CPU 時鐘頻率、速度等操作。然後會跳轉到第三級bootloader。MLO檔案應該會被對映到 64 KB的 Internal SRAM 中。
第三級 bootloader：uboot.img，C程式碼的入口。
其中第一級 bootloader 是板子固化的，第二級和第三級是通過編譯 uboot 所得的。
u-boot-SPL編譯
也就是說spl的編譯是編譯uboot的一部分，和uboot.bin走的是兩條編譯流程，這個要重點注意。
正常來說，會先編譯主體uboot，也就是uboot.bin.再編譯uboot-spl，也就是uboot-spl.bin,雖然編譯命令是一起的，但是編譯流程是分開的。
在uboot的頂層目錄Makefile中有：
spl/u-boot-spl.bin: spl/u-boot-spl
@:
spl/u-boot-spl: tools prepare (if(if(CONFIG_OF_SEPARATE),dts/dt.dtb)
(Q)(Q)(MAKE) obj=spl -f $(srctree)/scripts/Makefile.spl all
指出編譯u-boot-spl.bin的連結是在u-boot的頂層目錄下的scripts/make.spl裡定義的，且要編譯u-boot-spl.bin首先要定義CONFIG_SPL（在u-boot的頂層目錄下的configs目錄對應的AM335X_evm_defconfig有定義）
在檔案scripts/makedile.spl中：
spl/u-boot-spl.bin依賴如下
||
spl/u-boot-spl-nodtb.bin
||
spl/u-boot-spl
||
u-boot-spl-init, u-boot-spl-main, spl/u-boot-spl.ld 最後通過cmd_u-boot-spl來生成spl/u-boot-spl。
重點定義：
1、CONFIG_SPL：configs/AM335x_evm_defconfig,用於指定是否需要編譯SPL，也就是是否需要編譯出uboot-spl.bin檔案
2、CONFIG_SPL_TEXT_BASE 定義在板子的對應的config檔案中
3、CONFIG_SPL_BUILD
-
在編譯spl過程中，會配置
u-boot-2016.03/scripts/Makefile.spl中定義瞭如下KBUILD_CPPFLAGS += -DCONFIG_SPL_BUILD也就是說在編譯uboot-spl.bin的過程中，CONFIG_SPL_BUILD這個巨集是被定義的。 更加具體參考： -
http://www.cnblogs.com/leaven/p/6296140.html。
U-boot-spl程式碼流程
通過u-boot-spl編譯的指令碼（Makefile.spl）知u-boot-spl入口：u-boot-2016.03/arch/arm/cpu/armv7/u-boot-spl.lds
ENTRY(_start)所以uboot-spl的程式碼入口函式是_start
對應於路徑project-X/u-boot/arch/arm/lib/vector.S的_start，後續就是從這個函式開始分析。
uboot-spl需要做的事情
CPU初始剛上電的狀態。需要小心的設定好很多狀態，包括cpu狀態、中斷狀態、MMU狀態等等。
在armv7架構的uboot-spl，主要需要做如下事情
- 關閉中斷，svc模式
- 禁用MMU、TLB
- 晶片級、板級的一些初始化操作
- IO初始化
- 時鐘
- 記憶體
- 選項，串列埠初始化
- 選項，nand flash初始化
- 其他額外的操作
- 載入u-boot.img，跳轉到u-boot.img.
上述工作，也就是uboot-spl程式碼流程的核心。
程式碼流程
1、程式碼整體流程
程式碼整體流程如下，以下列出來的就是spl核心函式。
_start———–>reset————–>關閉中斷
………………………………|
………………………………———->cpu_init_cp15———–>關閉MMU,TLB
………………………………|
………………………………———->cpu_init_crit————->lowlevel_init————->CPU級初始化
………………………………|
………………………………———->_main————–>board_init_f_alloc_reserve & board_init_f_init_reserve & board_init_f———->board_init_r載入u-boot.img,跳轉到u-boot.img.
board_init_f,board_init_r執行時已經是C語言環境了。在這裡需要結束掉SPL的工作，跳轉到u-boot.img中。
2、_start
上述已經說明了_start是整個spl的入口，其程式碼如下：
arch/arm/lib/vector.S
_start:
#ifdef CONFIG_SYS_DV_NOR_BOOT_CFG
.word CONFIG_SYS_DV_NOR_BOOT_CFG
#endif
b reset會跳轉到reset中。
注意，spl的流程在reset中就應該被結束，也就是說在reset中，就應該轉到到BL2，也就是uboot中了。
後面看reset的實現。
3、reset
建議先參考[kernel 啟動流程] （第二章）第一階段之——設定SVC、關閉中斷，瞭解一下為什麼要設定SVC、關閉中斷以及如何操作。目的：svc模式主要用於軟體中斷和OS作業系統。若是中斷未關閉，CPU在初始化階段有可能產生中斷，但是中斷處理函式還未就緒（未對中斷進行處理），容易使CPU halt停止工作。
程式碼如下：
arch/arm/cpu/armv7/start.S
.globl reset
.globl save_boot_params_ret
reset:
/* Allow the board to save important registers */
b save_boot_params
save_boot_params_ret:
/*
* disable interrupts (FIQ and IRQ), also set the cpu to SVC32 mode,
* except if in HYP mode already
*/
mrs r0, cpsr
and r1, r0, #0x1f @ mask mode bits
teq r1, #0x1a @ test for HYP mode
bicne r0, r0, #0x1f @ clear all mode bits orrne r0, r0, #0x13 @ set SVC mode orr r0, r0, #0xc0 @ disable FIQ and IRQ msr cpsr,r0 @@ 以上通過設定CPSR暫存器裡設定CPU為SVC模式，禁止中斷 @@ 具體操作可以參考《[kernel 啟動流程] （第二章）第一階段之——設定SVC、關閉中斷》的分析 /* the mask ROM code should have PLL and others stable */ #ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT bl cpu_init_cp15 @@ 呼叫cpu_init_cp15，初始化協處理器CP15,從而禁用MMU和TLB。 @@ 後面會有一小節進行分析 bl cpu_init_crit @@ 呼叫cpu_init_crit，進行一些關鍵的初始化動作，也就是平臺級和板級的初始化 @@ 後面會有一小節進行分析 #endif bl _main @@ 跳轉到主函式，也就是要載入BL2以及跳轉到BL2的主體部分
4、cpu_init_cp15
建議先參考[kernel 啟動流程] （第六章）第一階段之——開啟MMU兩篇文章的分析。
cpu_init_cp15主要用於對cp15協處理器進行初始化，其主要目的就是關閉其MMU和TLB。
程式碼如下(去掉無關部分的程式碼)：
arch/arm/cpu/armv7/start.S
ENTRY(cpu_init_cp15)
/*
* Invalidate L1 I/D
*/
mov r0, #0 @ set up for MCR
mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0 @ invalidate TLBs
mcr p15, 0, r0, c7, c5, 0 @ invalidate icache mcr p15, 0, r0, c7, c5, 6 @ invalidate BP array mcr p15, 0, r0, c7, c10, 4 @ DSB mcr p15, 0, r0, c7, c5, 4 @ ISB @@ 這裡只需要知道是對CP15處理器的部分暫存器清零即可。 @@ 將協處理器的c7\c8清零等等，各個暫存器的含義請參考《ARM的CP15協處理器的暫存器》 /* * disable MMU stuff and caches */ mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 bic r0, r0, #0x00002000 @ clear bits 13 (--V-) bic r0, r0, #0x00000007 @ clear bits 2:0 (-CAM) orr r0, r0, #0x00000002 @ set bit 1 (--A-) Align orr r0, r0, #0x00000800 @ set bit 11 (Z---) BTB #ifdef CONFIG_SYS_ICACHE_OFF bic r0, r0, #0x00001000 @ clear bit 12 (I) I-cache #else orr r0, r0, #0x00001000 @ set bit 12 (I) I-cache #endif mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 @@ 通過上述的文章的介紹，我們可以知道cp15的c1暫存器就是MMU控制器 @@ 上述對MMU的一些位進行清零和置位，達到關閉MMU和cache的目的，具體的話去看一下上述文章吧。 ENDPROC(cpu_init_cp15)5、cpu_init_crit
cpu_init_crit，進行一些關鍵的初始化動作，也就是平臺級和板級的初始化。其程式碼核心就是lowlevel_init，如下
arch/arm/cpu/armv7/start.S
ENTRY(cpu_init_crit)
/*
* Jump to board specific initialization...
* The Mask ROM will have already initialized
* basic memory. Go here to bump up clock rate and handle
* wake up conditions.
*/
b lowlevel_init @ go setup pll,mux,memory
ENDPROC(cpu_init_crit)所以說lowlevel_init就是這個函式的核心。
lowlevel_init一般是由板級程式碼自己實現的。但是對於某些平臺來說，也可以使用通用的lowlevel_init，其定義在arch/arm/cpu/armv7/lowlevel_init.S中
以Am335x為例，在移植過程中，就需要在lowlevel_init.S里加入一些簡單的板級初始化，例如在lowlevle_init.s------->s_init中：
arch/arm/cpu/armv7/am33xx/board.c
void s_init(void)
{
/*
* The ROM will only have set up sufficient pinmux to allow for the
* first 4KiB NOR to be read, we must finish doing what we know of
* the NOR mux in this space in order to continue.
*/
#ifdef CONFIG_NOR_BOOT
enable_norboot_pin_mux();
#endif
watchdog_disable(); //arch/arm/cpu/armv7/am33xx/board.c
set_uart_mux_conf(); // xx/board/ti/am335x/board.c
setup_clocks_for_console(); // arch/arm/cpu/armv7/am335x/Clock_am33xx.c
uart_soft_reset(); // arch/arm/cpu/armv7/am33xx/board.c
#if defined(CONFIG_SPL_AM33XX_ENABLE_RTC32K_OSC) // include/configs/ti_am335x_common.h
/* Enable RTC32K clock */
rtc32k_enable(); // arch/arm/cpu/armv7/am33xx/board.c
#endif
}
（其實只要實現了lowlevel_init了就好，沒必要說在哪裡是實現，但是通常規範都是建立了lowlevel_init.S來專門實現lowlevel_init函式）。
6、_main
spl的main的主要目標是呼叫board_init_f進行先前的板級初始化動作，板級初始化之後呼叫board_init_r主要設計為，載入u-boot.img到DDR上並且跳轉到u-boot.img中。DDR在板級初始化中完成--board_init_f。
由於board_init_f是以C語言的方式實現，所以需要先構造C語言環境。
注意：uboot-spl和uboot的程式碼是通用的，其區別就是通過CONFIG_SPL_BUILD巨集來進行區分的。
所以以下程式碼中，我們只列出spl相關的部分，也就是被CONFIG_SPL_BUILD包含的部分。
arch/arm/lib/crt0.S
ENTRY(_main)
/*
* Set up initial C runtime environment and call board_init_f(0). 因為後面是C語言環境，首先是設定堆疊
*/
#if defined(CONFIG_SPL_BUILD) && defined(CONFIG_SPL_STACK)
ldr sp, =(CONFIG_SPL_STACK) //設定堆疊為後邊呼叫board_init_f做準備
#else
ldr sp, =(CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR)
#endif
#if defined(CONFIG_CPU_V7M) /* v7M forbids using SP as BIC destination */
mov r3, sp
bic r3, r3, #7
mov sp, r3
#else
bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */
#endif
mov r0, sp
bl board_init_f_alloc_reserve //2. 為gd_t結構體保留空間理論上有些函式可以用了，例如：preloader_console_init()初始化串列埠，common/init/board_init.c
mov sp, r0
/* set up gd here, outside any C code */
mov r9, r0
bl board_init_f_init_reserve //3. 初始化gd_t(清零) common/init/board_init.c
//gd_t的地址存在r9暫存器中，結構體中存放的是全域性引數
mov r0, #0
bl board_init_f
#if ! defined(CONFIG_SPL_BUILD)
/*
* Set up intermediate environment (new sp and gd) and call
* relocate_code(addr_moni). Trick here is that we'll return
* 'here' but relocated.
*/
ldr sp, [r9, #GD_START_ADDR_SP] /* sp = gd->start_addr_sp */
#if defined(CONFIG_CPU_V7M) /* v7M forbids using SP as BIC destination */
mov r3, sp
bic r3, r3, #7
mov sp, r3
#else
bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */
#endif
ldr r9, [r9, #GD_BD] /* r9 = gd->bd */
sub r9, r9, #GD_SIZE /* new GD is below bd */
adr lr, here
ldr r0, [r9, #GD_RELOC_OFF] /* r0 = gd->reloc_off */
add lr, lr, r0
#if defined(CONFIG_CPU_V7M)
orr lr, #1 /* As required by Thumb-only */
#endif
ldr r0, [r9, #GD_RELOCADDR] /* r0 = gd->relocaddr */
b relocate_code
here:
/*
* now relocate vectors
*/
bl relocate_vectors
/* Set up final (full) environment */
bl c_runtime_cpu_setup /* we still call old routine here */
#endif
#if !defined(CONFIG_SPL_BUILD) || defined(CONFIG_SPL_FRAMEWORK)
# ifdef CONFIG_SPL_BUILD
/* Use a DRAM stack for the rest of SPL, if requested */
bl spl_relocate_stack_gd
cmp r0, #0
movne sp, r0
movne r9, r0
# endif
ldr r0, =__bss_start /* this is auto-relocated! */
#ifdef CONFIG_USE_ARCH_MEMSET
ldr r3, =__bss_end /* this is auto-relocated! */
mov r1, #0x00000000 /* prepare zero to clear BSS */
subs r2, r3, r0 /* r2 = memset len */
bl memset
#else
ldr r1, =__bss_end /* this is auto-relocated! */
mov r2, #0x00000000 /* prepare zero to clear BSS */
clbss_l:cmp r0, r1 /* while not at end of BSS */
#if defined(CONFIG_CPU_V7M)
itt lo
#endif
strlo r2, [r0] /* clear 32-bit BSS word */
addlo r0, r0, #4 /* move to next */
blo clbss_l
#endif
#if ! defined(CONFIG_SPL_BUILD)
bl coloured_LED_init
bl red_led_on
#endif
/* call board_init_r(gd_t *id, ulong dest_addr) */
mov r0, r9 /* gd_t */
ldr r1, [r9, #GD_RELOCADDR] /* dest_addr */
/* call board_init_r */
#if defined(CONFIG_SYS_THUMB_BUILD)
ldr lr, =board_init_r /* this is auto-relocated! */
bx lr
#else
ldr pc, =board_init_r /* this is auto-relocated! */
#endif
/* we should not return here. */
#endif
ENDPROC(_main)
程式碼拆分如下：
（1）因為後面是C語言環境，首先是設定堆疊
ldr sp, =(CONFIG_SPL_STACK)
@@ 設定堆疊為CONFIG_SPL_STACK
bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */
@@ 堆疊是8位元組對齊，2^7bit=2^3byte=8byte mov r0, sp @@ 把堆疊地址存放到r0暫存器中
關於CONFIG_SPL_STACK，我們通過前面的文章
我們已經知道am335x的BL1(spl)是執行在RAM的，並且RAM的地址空間是0x402F0400-0x402FFFFF，RAM前面的部分放的是BL1的程式碼部分，所以把RAM最後的空間用來當作堆疊。
所以CONFIG_SPL_STACK定義如下：
include/configs/ti_am335x_common.h
--->ti_armv7_common.h
---->ti_armv7_keystone2.h
#define CONFIG_SPL_STACK (0x402F0400+32*1024+32*1024+8*1024-4)//自己計算結果可能不正確- 1
- 1
注意：上述還不是最終的堆疊地址，只是暫時的堆疊地址！！！
（2）為GD分配空間
bl board_init_f_alloc_reserve
@@ 把堆疊的前面一部分空間分配給GD使用
mov sp, r0
@@ 重新設定堆疊指標SP
/* set up gd here, outside any C code */
mov r9, r0
@@ 儲存GD的地址到r9暫存器中注意：雖然sp的地址和GD的地址是一樣的，但是堆疊是向下增長的，而GD則是佔用該地址後面的部分，所以不會有衝突的問題。
關於GD，也就是struct global_data，可以簡單的理解為uboot的全域性變數都放在了這裡，比較重要，所以後續有會寫篇文章說明一下global_data。這裡只需要知道在開始C語言環境的時候需要先為這個結構體分配空間。
board_init_f_alloc_reserve實現如下
common/init/board_init.c
ulong board_init_f_alloc_reserve(ulong top)
{
/* Reserve early malloc arena */
/* LAST : reserve GD (rounded up to a multiple of 16 bytes) */
top = rounddown(top-sizeof(struct global_data), 16); // 現將top（也就是r0暫存器，前面說過存放了暫時的指標地址），減去sizeof(struct global_data)，也就是預留出一部分空間給sizeof(struct global_data)使用。 // rounddown表示向下16個位元組對其 return top; // 到這裡，top就存放了GD的地址，也是SP的地址 //把top返回，注意，返回後，其實還是存放在了r0暫存器中。 }還有一點，其實GD在spl中沒什麼使用，主要是用在uboot中，但在uboot中的時候還需要另外分配空間，在講述uboot流程的時候會說明。
（3）初始化GD空間
前面說了，此時r0暫存器存放了GD的地址。
bl board_init_f_init_reserve
board_init_f_init_reserve實現如下
common/init/board_init.c
編譯SPL的時候_USE_MEMCPY巨集沒有開啟，所以我們去掉了_USE_MEMCPY的無關部分。
void board_init_f_init_reserve(ulong base)
{
struct global_data *gd_ptr;
int *ptr;
/*
* clear GD entirely and set it up.
* Use gd_ptr, as gd may not be properly set yet.
*/
gd_ptr = (struct global_data *)base; // 從r0獲取GD的地址 /* zero the area */ for (ptr = (int *)gd_ptr; ptr < (int *)(gd_ptr + 1); ) *ptr++ = 0; // 對GD的空間進行清零 }
（4）跳轉到板級前期的初始化函式中
u-boot-2016.03/arch/arm/cpu/armv7/Am33xx/board.c
如下程式碼
bl board_init_f
board_init_f需要由板級程式碼自己實現。
u-boot-2016.03/arch/arm/cpu/armv7/Am33xx/board.c
1 void board_init_f(ulong dummy)
2 {
3 board_early_init_f();
4 preloader_console_init(); //初始化uart，使用Puts函式
5 sdram_init();
6 }
u-boot-2016.03/arch/arm/cpu/armv7/Am33xx/board.c
1 int board_early_init_f(void)
2 {
3 prcm_init(); //系統外設時鐘初始化使能，SPI，I2C,uart,gpio.....
4 set_mux_conf_regs(); //系統外設引功能配置，spi，I2C，uart,gpio.
5 return 0;
6 }
u-boot-2016.03/arch/arm/cpu/armv7/Am33xx/clock.c
1 void prcm_init()
2 {
3 enable_basic_clocks();
4 scale_vcores();
5 setup_dplls();
6 }
u-boot-2016.03/board/ti/am335x/board.c
void set_mux_conf_regs(void)
{
__maybe_unused struct am335x_baseboard_id header;
if (read_eeprom(&header) < 0)
puts("Could not get board ID.\n");
enable_board_pin_mux(&header);
puts("enable_board_pin.\n");
}
u-boot-2016.03/board/ti/am335x/MUX.c
void enable_board_pin_mux(struct am335x_baseboard_id *header)
{
/* Do board-specific muxes. */
if (board_is_bone(header)) {
/* Beaglebone pinmux */
configure_module_pin_mux(mii1_pin_mux);
configure_module_pin_mux(mmc0_pin_mux);
#if defined(CONFIG_NAND)
configure_module_pin_mux(nand_pin_mux);
#elif defined(CONFIG_NOR)
configure_module_pin_mux(bone_norcape_pin_mux);
#else
configure_module_pin_mux(mmc1_pin_mux);
#endif
} else if (board_is_gp_evm(header)) {
/* General Purpose EVM */
unsigned short profile = detect_daughter_board_profile();
configure_module_pin_mux(rgmii1_pin_mux);
configure_module_pin_mux(mmc0_pin_mux);
/* In profile #2 i2c1 and spi0 conflict. */
if (profile & ~PROFILE_2)
configure_module_pin_mux(i2c1_pin_mux);
/* Profiles 2 & 3 don't have NAND */
#ifdef CONFIG_NAND
if (profile & ~(PROFILE_2 | PROFILE_3))
configure_module_pin_mux(nand_pin_mux);
#endif
else if (profile == PROFILE_2) {
configure_module_pin_mux(mmc1_pin_mux);
configure_module_pin_mux(spi0_pin_mux);
}
} else if (board_is_idk(header)) {
/* Industrial Motor Control (IDK) */
configure_module_pin_mux(mii1_pin_mux);
configure_module_pin_mux(mmc0_no_cd_pin_mux);
} else if (board_is_evm_sk(header)) {
/* Starter Kit EVM */
configure_module_pin_mux(i2c1_pin_mux); // 配置I2C1對應的引腳為功能引腳，u-boot-2016.03/board/ti/am335x/mux.c
configure_module_pin_mux(gpio0_7_pin_mux);
configure_module_pin_mux(rgmii1_pin_mux);
configure_module_pin_mux(mmc0_pin_mux_sk_evm);
} else if (board_is_bone_lt(header)) {
/* Beaglebone LT pinmux */
configure_module_pin_mux(mii1_pin_mux);
configure_module_pin_mux(mmc0_pin_mux);
#if defined(CONFIG_NAND) && defined(CONFIG_EMMC_BOOT)
configure_module_pin_mux(nand_pin_mux);
#elif defined(CONFIG_NOR) && defined(CONFIG_EMMC_BOOT)
configure_module_pin_mux(bone_norcape_pin_mux);
#else
configure_module_pin_mux(mmc1_pin_mux);
#endif
} else {
puts("Unknown board, cannot configure pinmux.");
hang();
}
}
也就是說
void board_init_f(ulong dummy)
{
1、board_early_init_f------>prmc_init(u-boot-2016.03/arch/arm/cpu/armv7/Am33xx/clock.c)------->enable_basic_clocks(u-boot- 使能CPU各外設包括gpio時鐘 2016.03/arch/arm/cpu/armv7/Am33xx/clock_am3xx.c)
------>set_mux_conf_regs（u-boot-2016.03/board/ti/am335x/board.c）------>enable_board_pin_mux(&header)配置板級各外設引腳功能（UART，MMC，SPI，）u-boot-2016.03/board/ti/am335x/Mux.c
2、sdram_init()--------------》（u-boot-2016.03/board/ti/am335x/board.c）
--------->未完待續
}
SDRAM初始化，只有SDRAM初始化完成了，才能為下一步的u-boot執行提供執行環境，這一部分也是要根據板上的SDRAM晶片型號來初始化的。
u-boot-2016.03/board/ti/am335x/board.c
void sdram_init(void)
{
__maybe_unused struct am335x_baseboard_id header;
if (read_eeprom(&header) < 0)
puts("Could not get board ID.\n");
if (board_is_evm_sk(&header)) {
/*
* EVM SK 1.2A and later use gpio0_7 to enable DDR3.
* This is safe enough to do on older revs.
*/
gpio_request(GPIO_DDR_VTT_EN, "ddr_vtt_en"); //請求GPIO0_7腳是否有效，AM335x共有GPIO=32*4.如果GPIO_DDR_VTT_EN的數值在0~127之間，返回0
gpio_direction_output(GPIO_DDR_VTT_EN, 1);//使GPIO的第8腳，GPIO0_7輸出1，使能SDRAM晶片的電源
}
if (board_is_evm_sk(&header))
config_ddr(303, &ioregs_evmsk, &ddr3_data,
&ddr3_cmd_ctrl_data, &ddr3_emif_reg_data, 0);
else if (board_is_bone_lt(&header))
config_ddr(400, &ioregs_bonelt,
&ddr3_beagleblack_data,
&ddr3_beagleblack_cmd_ctrl_data,
&ddr3_beagleblack_emif_reg_data, 0);
else if (board_is_evm_15_or_later(&header))
config_ddr(303, &ioregs_evm15, &ddr3_evm_data,
&ddr3_evm_cmd_ctrl_data, &ddr3_evm_emif_reg_data, 0);
else
config_ddr(266, &ioregs, &ddr2_data,
&ddr2_cmd_ctrl_data, &ddr2_emif_reg_data, 0);
debug(">>spl:SDRAM_init()\n");
puts(">>spl:SDRAM_init()\n");
}
板級的初級初始化之後board_init_f()會為後續的呼叫board_init_r()函式提供更多的堆疊的空間(放在了SDRAM中)
bl spl_relocate_stack_gd
u-boot-2016.03/common/spl/spl.c
ulong spl_relocate_stack_gd(void)
{
#ifdef CONFIG_SPL_STACK_R
gd_t *new_gd;
ulong ptr = CONFIG_SPL_STACK_R_ADDR;
#ifdef CONFIG_SPL_SYS_MALLOC_SIMPLE
if (CONFIG_SPL_STACK_R_MALLOC_SIMPLE_LEN) {
if (!(gd->flags & GD_FLG_SPL_INIT))
panic_str("spl_init must be called before heap reloc");
ptr -= CONFIG_SPL_STACK_R_MALLOC_SIMPLE_LEN;
gd->malloc_base = ptr;
gd->malloc_limit = CONFIG_SPL_STACK_R_MALLOC_SIMPLE_LEN;
gd->malloc_ptr = 0;
}
#endif
/* Get stack position: use 8-byte alignment for ABI compliance */
ptr = CONFIG_SPL_STACK_R_ADDR - roundup(sizeof(gd_t),16);
new_gd = (gd_t *)ptr;
memcpy(new_gd, (void *)gd, sizeof(gd_t));
#if !defined(CONFIG_ARM)
gd = new_gd;
#endif
return ptr;
#else
return 0;
#endif
}
堆疊空間分配好之後就可以用board_init_r了。
u-boot-2016.03/common/spl/spl.c
board_init_r
{
1、經行memory的malloc池的初始化
2、timer_init() 初始化時鐘 arch/arm/cpu/armv7/omap_common
3、spl_board_init() arch/arm/cpu/armv7/omap_common/boot-common.c
4、jump_to_image_no_args(&spl_image) // 跳轉u-boot入口地址 entry_point，entry_point是由u-boot.img頭部資訊提供的
5、SPL結束其生命，將控制權交給u-boot/Linux
}
arch/arm/cpu/armv7/omap_common/boot-common.c
void spl_board_init(void)
{
/*
* Save the boot parameters passed from romcode.
* We cannot delay the saving further than this,
* to prevent overwrites.
*/
save_omap_boot_params(); // 這裡講boot_device的引數傳遞給spl_boot_list（自己理解），確定以什麼方式載入u-boot.img（uart or spi or mmc or nand....）
/* Prepare console output */
// preloader_console_init();
#if defined(CONFIG_SPL_NAND_SUPPORT) || defined(CONFIG_SPL_ONENAND_SUPPORT)
gpmc_init();
#endif
#ifdef CONFIG_SPL_I2C_SUPPORT
i2c_init(CONFIG_SYS_OMAP24_I2C_SPEED, CONFIG_SYS_OMAP24_I2C_SLAVE);
#endif
#if defined(CONFIG_AM33XX) && defined(CONFIG_SPL_MUSB_NEW_SUPPORT)
arch_misc_init();
#endif
#if defined(CONFIG_HW_WATCHDOG)
hw_watchdog_init();
#endif
#ifdef CONFIG_AM33XX
am33xx_spl_board_init();
#endif
}
更加詳細的啟動順序，及相關記憶體地址分配參考：
連結: https://pan.baidu.com/s/1hseK4cO 密碼: m9ci
參考檔案：
1、TI.Reference_Manual_1.pdf
http://pan.baidu.com/s/1c1BJNtm
2、TI_AM335X.pdf
http://pan.baidu.com/s/1geNOYI3
晶片到uboot啟動流程 ：ROM → MLO(SPL)→ uboot.img。
rom為晶片內部的固化的程式，使用者不能修改。內部rom程式流程：
Booting的方式可以通過引腳SYSBOOT[15...0]來配置。SYSBoot[15...0]=LCD_DATA[15...0]引腳,這些引腳的狀態會被上電覆位後獲取。
AM335x 中bootloader被分成了 3 個部分：
第一級 bootloader：引導載入程式，板子上電後會自動執行這些程式碼，如選擇哪種方式啟動（NAND，SDcard，UART。。。），然後跳轉轉到第二級 bootloader。這些程式碼應該是存放在 176KB 的 ROM 中。
第二級 bootloader：MLO（SPL），用以硬體初始化：關閉看門狗，關閉中斷，設定 CPU 時鐘頻率、速度等操作。然後會跳轉到第三級bootloader。MLO檔案應該會被對映到 64 KB的 Internal SRAM 中。
第三級 bootloader：uboot.img，C程式碼的入口。
其中第一級 bootloader 是板子固化的，第二級和第三級是通過編譯 uboot 所得的。
u-boot-SPL編譯
也就是說spl的編譯是編譯uboot的一部分，和uboot.bin走的是兩條編譯流程，這個要重點注意。
正常來說，會先編譯主體uboot，也就是uboot.bin.再編譯uboot-spl，也就是uboot-spl.bin,雖然編譯命令是一起的，但是編譯流程是分開的。
在uboot的頂層目錄Makefile中有：
spl/u-boot-spl.bin: spl/u-boot-spl
@:
spl/u-boot-spl: tools prepare (if(if(CONFIG_OF_SEPARATE),dts/dt.dtb)
(Q)(Q)(MAKE) obj=spl -f $(srctree)/scripts/Makefile.spl all
指出編譯u-boot-spl.bin的連結是在u-boot的頂層目錄下的scripts/make.spl裡定義的，且要編譯u-boot-spl.bin首先要定義CONFIG_SPL（在u-boot的頂層目錄下的configs目錄對應的AM335X_evm_defconfig有定義）
在檔案scripts/makedile.spl中：
spl/u-boot-spl.bin依賴如下
||
spl/u-boot-spl-nodtb.bin
||
spl/u-boot-spl
||
u-boot-spl-init, u-boot-spl-main, spl/u-boot-spl.ld 最後通過cmd_u-boot-spl來生成spl/u-boot-spl。
重點定義：
1、CONFIG_SPL：configs/AM335x_evm_defconfig,用於指定是否需要編譯SPL，也就是是否需要編譯出uboot-spl.bin檔案
2、CONFIG_SPL_TEXT_BASE 定義在板子的對應的config檔案中
3、CONFIG_SPL_BUILD
-
在編譯spl過程中，會配置
u-boot-2016.03/scripts/Makefile.spl中定義瞭如下KBUILD_CPPFLAGS += -DCONFIG_SPL_BUILD也就是說在編譯uboot-spl.bin的過程中，CONFIG_SPL_BUILD這個巨集是被定義的。 更加具體參考： -
http://www.cnblogs.com/leaven/p/6296140.html。
U-boot-spl程式碼流程
通過u-boot-spl編譯的指令碼（Makefile.spl）知u-boot-spl入口：u-boot-2016.03/arch/arm/cpu/armv7/u-boot-spl.lds
ENTRY(_start)所以uboot-spl的程式碼入口函式是_start
對應於路徑project-X/u-boot/arch/arm/lib/vector.S的_start，後續就是從這個函式開始分析。
uboot-spl需要做的事情
CPU初始剛上電的狀態。需要小心的設定好很多狀態，包括cpu狀態、中斷狀態、MMU狀態等等。
在armv7架構的uboot-spl，主要需要做如下事情
- 關閉中斷，svc模式
- 禁用MMU、TLB
- 晶片級、板級的一些初始化操作
- IO初始化
- 時鐘
- 記憶體
- 選項，串列埠初始化
- 選項，nand flash初始化
- 其他額外的操作
- 載入u-boot.img，跳轉到u-boot.img.
上述工作，也就是uboot-spl程式碼流程的核心。
程式碼流程
1、程式碼整體流程
程式碼整體流程如下，以下列出來的就是spl核心函式。
_start———–>reset————–>關閉中斷
………………………………|
………………………………———->cpu_init_cp15———–>關閉MMU,TLB
………………………………|
………………………………———->cpu_init_crit————->lowlevel_init————->CPU級初始化
………………………………|
………………………………———->_main————–>board_init_f_alloc_reserve & board_init_f_init_reserve & board_init_f———->board_init_r載入u-boot.img,跳轉到u-boot.img.
board_init_f,board_init_r執行時已經是C語言環境了。在這裡需要結束掉SPL的工作，跳轉到u-boot.img中。
2、_start
上述已經說明了_start是整個spl的入口，其程式碼如下：
arch/arm/lib/vector.S
_start:
#ifdef CONFIG_SYS_DV_NOR_BOOT_CFG
.word CONFIG_SYS_DV_NOR_BOOT_CFG
#endif
b reset會跳轉到reset中。
注意，spl的流程在reset中就應該被結束，也就是說在reset中，就應該轉到到BL2，也就是uboot中了。
後面看reset的實現。
3、reset
建議先參考[kernel 啟動流程] （第二章）第一階段之——設定SVC、關閉中斷，瞭解一下為什麼要設定SVC、關閉中斷以及如何操作。目的：svc模式主要用於軟體中斷和OS作業系統。若是中斷未關閉，CPU在初始化階段有可能產生中斷，但是中斷處理函式還未就緒（未對中斷進行處理），容易使CPU halt停止工作。
程式碼如下：
arch/arm/cpu/armv7/start.S
.globl reset
.globl save_boot_params_ret
reset:
/* Allow the board to save important registers */
b save_boot_params
save_boot_params_ret:
/*
* disable interrupts (FIQ and IRQ), also set the cpu to SVC32 mode,
* except if in HYP mode already
*/
mrs r0, cpsr
and r1, r0, #0x1f @ mask mode bits
teq r1, #0x1a @ test for HYP mode
bicne r0, r0, #0x1f @ clear all mode bits orrne r0, r0, #0x13 @ set SVC mode orr r0, r0, #0xc0 @ disable FIQ and IRQ msr cpsr,r0 @@ 以上通過設定CPSR暫存器裡設定CPU為SVC模式，禁止中斷 @@ 具體操作可以參考《[kernel 啟動流程] （第二章）第一階段之——設定SVC、關閉中斷》的分析 /* the mask ROM code should have PLL and others stable */ #ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT bl cpu_init_cp15 @@ 呼叫cpu_init_cp15，初始化協處理器CP15,從而禁用MMU和TLB。 @@ 後面會有一小節進行分析 bl cpu_init_crit @@ 呼叫cpu_init_crit，進行一些關鍵的初始化動作，也就是平臺級和板級的初始化 @@ 後面會有一小節進行分析 #endif bl _main @@ 跳轉到主函式，也就是要載入BL2以及跳轉到BL2的主體部分
4、cpu_init_cp15
建議先參考[kernel 啟動流程] （第六章）第一階段之——開啟MMU兩篇文章的分析。
cpu_init_cp15主要用於對cp15協處理器進行初始化，其主要目的就是關閉其MMU和TLB。
程式碼如下(去掉無關部分的程式碼)：
arch/arm/cpu/armv7/start.S
ENTRY(cpu_init_cp15)
/*
* Invalidate L1 I/D
*/
mov r0, #0 @ set up for MCR
mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0 @ invalidate TLBs
mcr p15, 0, r0, c7, c5, 0 @ invalidate icache mcr p15, 0, r0, c7, c5, 6 @ invalidate BP array mcr p15, 0, r0, c7, c10, 4 @ DSB mcr p15, 0, r0, c7, c5, 4 @ ISB @@ 這裡只需要知道是對CP15處理器的部分暫存器清零即可。 @@ 將協處理器的c7\c8清零等等，各個暫存器的含義請參考《ARM的CP15協處理器的暫存器》 /* * disable MMU stuff and caches */ mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 bic r0, r0, #0x00002000 @ clear bits 13 (--V-) bic r0, r0, #0x00000007 @ clear bits 2:0 (-CAM) orr r0, r0, #0x00000002 @ set bit 1 (--A-) Align orr r0, r0, #0x00000800 @ set bit 11 (Z---) BTB #ifdef CONFIG_SYS_ICACHE_OFF bic r0, r0, #0x00001000 @ clear bit 12 (I) I-cache #else orr r0, r0, #0x00001000 @ set bit 12 (I) I-cache #endif mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 @@ 通過上述的文章的介紹，我們可以知道cp15的c1暫存器就是MMU控制器 @@ 上述對MMU的一些位進行清零和置位，達到關閉MMU和cache的目的，具體的話去看一下上述文章吧。 ENDPROC(cpu_init_cp15)5、cpu_init_crit
cpu_init_crit，進行一些關鍵的初始化動作，也就是平臺級和板級的初始化。其程式碼核心就是lowlevel_init，如下
arch/arm/cpu/armv7/start.S
ENTRY(cpu_init_crit)
/*
* Jump to board specific initialization...
* The Mask ROM will have already initialized
* basic memory. Go here to bump up clock rate and handle
* wake up conditions.
*/
b lowlevel_init @ go setup pll,mux,memory
ENDPROC(cpu_init_crit)所以說lowlevel_init就是這個函式的核心。
lowlevel_init一般是由板級程式碼自己實現的。但是對於某些平臺來說，也可以使用通用的lowlevel_init，其定義在arch/arm/cpu/armv7/lowlevel_init.S中
以Am335x為例，在移植過程中，就需要在lowlevel_init.S里加入一些簡單的板級初始化，例如在lowlevle_init.s------->s_init中：
arch/arm/cpu/armv7/am33xx/board.c
void s_init(void)
{
/*
* The ROM will only have set up sufficient pinmux to allow for the
* first 4KiB NOR to be read, we must finish doing what we know of
* the NOR mux in this space in order to continue.
*/
#ifdef CONFIG_NOR_BOOT
enable_norboot_pin_mux();
#endif
watchdog_disable(); //arch/arm/cpu/armv7/am33xx/board.c
set_uart_mux_conf(); // xx/board/ti/am335x/board.c
setup_clocks_for_console(); // arch/arm/cpu/armv7/am335x/Clock_am33xx.c
uart_soft_reset(); // arch/arm/cpu/armv7/am33xx/board.c
#if defined(CONFIG_SPL_AM33XX_ENABLE_RTC32K_OSC) // include/configs/ti_am335x_common.h
/* Enable RTC32K clock */
rtc32k_enable(); // arch/arm/cpu/armv7/am33xx/board.c
#endif
}
（其實只要實現了lowlevel_init了就好，沒必要說在哪裡是實現，但是通常規範都是建立了lowlevel_init.S來專門實現lowlevel_init函式）。
6、_main
spl的main的主要目標是呼叫board_init_f進行先前的板級初始化動作，板級初始化之後呼叫board_init_r主要設計為，載入u-boot.img到DDR上並且跳轉到u-boot.img中。DDR在板級初始化中完成--board_init_f。
由於board_init_f是以C語言的方式實現，所以需要先構造C語言環境。
注意：uboot-spl和uboot的程式碼是通用的，其區別就是通過CONFIG_SPL_BUILD巨集來進行區分的。
所以以下程式碼中，我們只列出spl相關的部分，也就是被CONFIG_SPL_BUILD包含的部分。
arch/arm/lib/crt0.S
ENTRY(_main)
/*
* Set up initial C runtime environment and call board_init_f(0). 因為後面是C語言環境，首先是設定堆疊
*/
#if defined(CONFIG_SPL_BUILD) && defined(CONFIG_SPL_STACK)
ldr sp, =(CONFIG_SPL_STACK) //設定堆疊為後邊呼叫board_init_f做準備
#else
ldr sp, =(CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR)
#endif
#if defined(CONFIG_CPU_V7M) /* v7M forbids using SP as BIC destination */
mov r3, sp
bic r3, r3, #7
mov sp, r3
#else
bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */
#endif
mov r0, sp
bl board_init_f_alloc_reserve //2. 為gd_t結構體保留空間理論上有些函式可以用了，例如：preloader_console_init()初始化串列埠，common/init/board_init.c
mov sp, r0
/* set up gd here, outside any C code */
mov r9, r0
bl board_init_f_init_reserve //3. 初始化gd_t(清零) common/init/board_init.c
//gd_t的地址存在r9暫存器中，結構體中存放的是全域性引數
mov r0, #0
bl board_init_f
#if ! defined(CONFIG_SPL_BUILD)
/*
* Set up intermediate environment (new sp and gd) and call
* relocate_code(addr_moni). Trick here is that we'll return
* 'here' but relocated.
*/
ldr sp, [r9, #GD_START_ADDR_SP] /* sp = gd->start_addr_sp */
#if defined(CONFIG_CPU_V7M) /* v7M forbids using SP as BIC destination */
mov r3, sp
bic r3, r3, #7
mov sp, r3
#else
bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */
#endif
ldr r9, [r9, #GD_BD] /* r9 = gd->bd */
sub r9, r9, #GD_SIZE /* new GD is below bd */
adr lr, here
ldr r0, [r9, #GD_RELOC_OFF] /* r0 = gd->reloc_off */
add lr, lr, r0
#if defined(CONFIG_CPU_V7M)
orr lr, #1 /* As required by Thumb-only */
#endif
ldr r0, [r9, #GD_RELOCADDR] /* r0 = gd->relocaddr */
b relocate_code
here:
/*
* now relocate vectors
*/
bl relocate_vectors
/* Set up final (full) environment */
bl c_runtime_cpu_setup /* we still call old routine here */
#endif
#if !defined(CONFIG_SPL_BUILD) || defined(CONFIG_SPL_FRAMEWORK)
# ifdef CONFIG_SPL_BUILD
/* Use a DRAM stack for the rest of SPL, if requested */
bl spl_relocate_stack_gd
cmp r0, #0
movne sp, r0
movne r9, r0
# endif
ldr r0, =__bss_start /* this is auto-relocated! */
#ifdef CONFIG_USE_ARCH_MEMSET
ldr r3, =__bss_end /* this is auto-relocated! */
mov r1, #0x00000000 /* prepare zero to clear BSS */
subs r2, r3, r0 /* r2 = memset len */
bl memset
#else
ldr r1, =__bss_end /* this is auto-relocated! */
mov r2, #0x00000000 /* prepare zero to clear BSS */
clbss_l:cmp r0, r1 /* while not at end of BSS */
#if defined(CONFIG_CPU_V7M)
itt lo
#endif
strlo r2, [r0] /* clear 32-bit BSS word */
addlo r0, r0, #4 /* move to next */
blo clbss_l
#endif
#if ! defined(CONFIG_SPL_BUILD)
bl coloured_LED_init
bl red_led_on
#endif
/* call board_init_r(gd_t *id, ulong dest_addr) */
mov r0, r9 /* gd_t */
ldr r1, [r9, #GD_RELOCADDR] /* dest_addr */
/* call board_init_r */
#if defined(CONFIG_SYS_THUMB_BUILD)
ldr lr, =board_init_r /* this is auto-relocated! */
bx lr
#else
ldr pc, =board_init_r /* this is auto-relocated! */
#endif
/* we should not return here. */
#endif
ENDPROC(_main)
程式碼拆分如下：
（1）因為後面是C語言環境，首先是設定堆疊
ldr sp, =(CONFIG_SPL_STACK)
@@ 設定堆疊為CONFIG_SPL_STACK
bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */
@@ 堆疊是8位元組對齊，2^7bit=2^3byte=8byte mov r0, sp @@ 把堆疊地址存放到r0暫存器中
關於CONFIG_SPL_STACK，我們通過前面的文章
我們已經知道am335x的BL1(spl)是執行在RAM的，並且RAM的地址空間是0x402F0400-0x402FFFFF，RAM前面的部分放的是BL1的程式碼部分，所以把RAM最後的空間用來當作堆疊。
所以CONFIG_SPL_STACK定義如下：
include/configs/ti_am335x_common.h
--->ti_armv7_common.h
---->ti_armv7_keystone2.h
#define CONFIG_SPL_STACK (0x402F0400+32*1024+32*1024+8*1024-4)//自己計算結果可能不正確- 1
- 1
注意：上述還不是最終的堆疊地址，只是暫時的堆疊地址！！！
（2）為GD分配空間
bl board_init_f_alloc_reserve
@@ 把堆疊的前面一部分空間分配給GD使用
mov sp, r0
@@ 重新設定堆疊指標SP
/* set up gd here, outside any C code */
mov r9, r0
@@ 儲存GD的地址到r9暫存器中注意：雖然sp的地址和GD的地址是一樣的，但是堆疊是向下增長的，而GD則是佔用該地址後面的部分，所以不會有衝突的問題。
關於GD，也就是struct global_data，可以簡單的理解為uboot的全域性變數都放在了這裡，比較重要，所以後續有會寫篇文章說明一下global_data。這裡只需要知道在開始C語言環境的時候需要先為這個結構體分配空間。
board_init_f_alloc_reserve實現如下
common/init/board_init.c
ulong board_init_f_alloc_reserve(ulong top)
{
/* Reserve early malloc arena */
/* LAST : reserve GD (rounded up to a multiple of 16 bytes) */
top = rounddown(top-sizeof(struct global_data), 16); // 現將top（也就是r0暫存器，前面說過存放了暫時的指標地址），減去sizeof(struct global_data)，也就是預留出一部分空間給sizeof(struct global_data)使用。 // rounddown表示向下16個位元組對其 return top; // 到這裡，top就存放了GD的地址，也是SP的地址 //把top返回，注意，返回後，其實還是存放在了r0暫存器中。 }還有一點，其實GD在spl中沒什麼使用，主要是用在uboot中，但在uboot中的時候還需要另外分配空間，在