02.uboot分析之源码第一阶段

  之前写的硬件相关的裸机源码的流程和uboot差不多。之前的实验主要完成以下操作：
  (1)初始化：关看门狗，初始化时钟，初始化sdram。
  (2)程序很大时，把程序从nandflash拷贝到sdaram。
  (3)调用C函数必须设置栈sp

一、cpu/arm920t/start.s启动文件分析

.globl _start
/*跳转到reset*/
_start:	b       reset
	ldr	pc, _undefined_instruction
	ldr	pc, _software_interrupt
	ldr	pc, _prefetch_abort
	ldr	pc, _data_abort
	ldr	pc, _not_used
	ldr	pc, _irq
	ldr	pc, _fiq

_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

	.balignl 16,0xdeadbeef

reset:
	/*
	 * set the cpu to SVC32 mode 管理模式
	 */
	mrs	r0,cpsr
	bic	r0,r0,#0x1f
	orr	r0,r0,#0xd3
	msr	cpsr,r0
/* turn off the watchdog 关看门狗*/
#if defined(CONFIG_S3C2400)
# define pWTCON		0x15300000
# define INTMSK		0x14400008	/* Interupt-Controller base addresses */
# define CLKDIVN	0x14800014	/* clock divisor register */
#elif defined(CONFIG_S3C2410)
# define pWTCON		0x53000000
# define INTMOD     0X4A000004
# define INTMSK		0x4A000008	/* Interupt-Controller base addresses */
# define INTSUBMSK	0x4A00001C
# define CLKDIVN	0x4C000014	/* clock divisor register */
#endif
#if defined(CONFIG_S3C2400) || defined(CONFIG_S3C2410)
	ldr     r0, =pWTCON
	mov     r1, #0x0
	str     r1, [r0]
	
	/*
	 * mask all IRQs by setting all bits in the INTMR - default 关中断
	 */
	mov	r1, #0xffffffff
	ldr	r0, =INTMSK
	str	r1, [r0]
# if defined(CONFIG_S3C2410)
	ldr	r1, =0x3ff
	ldr	r0, =INTSUBMSK
	str	r1, [r0]
# endif

	/*
	 * we do sys-critical inits only at reboot,
	 * not when booting from ram!
	 * CPU初始化
	 */
#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
/*读地址指令 如果是上电后运行，代码是从nandflash自动拷贝到sdram，则r0为0.如果是通过下载器下载到sdram，则r0为他的链接地址0x33f8000*/
	adr	r0, _start		/* r0 <- current position of code  */
	ldr	r1, _TEXT_BASE		/* test if we run from flash or RAM */
	/*不相等则证明sdram还没有被初始化。*/
	cmp     r0, r1                  /* don't reloc during debug         */
	blne	cpu_init_crit
#endif

#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
cpu_init_crit:
	/*
	 * flush v4 I/D caches 关flash
	 */
	mov	r0, #0
	mcr	p15, 0, r0, c7, c7, 0	/* flush v3/v4 cache */
	mcr	p15, 0, r0, c8, c7, 0	/* flush v4 TLB */

	/*
	 * disable MMU stuff and caches 清mmu
	 */
	mrc	p15, 0, r0, c1, c0, 0
	bic	r0, r0, #0x00002300	@ clear bits 13, 9:8 (--V- --RS)
	bic	r0, r0, #0x00000087	@ clear bits 7, 2:0 (B--- -CAM)
	orr	r0, r0, #0x00000002	@ set bit 2 (A) Align
	orr	r0, r0, #0x00001000	@ set bit 12 (I) I-Cache
	mcr	p15, 0, r0, c1, c0, 0

	/*
	 * before relocating, we have to setup RAM timing
	 * because memory timing is board-dependend, you will
	 * find a lowlevel_init.S in your board directory.
	 */
	mov	ip, lr
	/*初始化存储控制器，初始化之后内存才可以使用*/
	bl	lowlevel_init
	mov	lr, ip
	mov	pc, lr
#endif /* CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT */

	/* Set up the stack				设置栈		    */
	/*栈会一直减下去，指向不同的位置*/
stack_setup:
	ldr	r0, _TEXT_BASE		/* upper 128 KiB: relocated uboot r0=0x33f80000  */
	sub	r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN	/* malloc area    r0 =r0-CFG_MALLOC_LEN	 */
	sub	r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* bdinfo     r0 =r0-CFG_GBL_DATA_SIZE */
#ifdef CONFIG_USE_IRQ
/*r0=r0-(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)*/
	sub	r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ）
#endif
	sub	sp, r0, #12		/* leave 3 words for abort-stack r0=r0-12  */
#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
/*调用初始化时钟的C函数*/
    bl clock_init
#endif    

/*把代码从flash读到sdram链接地址*/
relocate:				/* relocate U-Boot to RAM	    */
	adr	r0, _start		/* r0 <- current position of code   */
	ldr	r1, _TEXT_BASE		/* test if we run from flash or RAM */
	cmp     r0, r1                  /* don't reloc during debug         */
	beq     clear_bss
	
	ldr	r2, _armboot_start
	ldr	r3, _bss_start
	sub	r2, r3, r2		/* r2 <- size of armboot            */

/*清楚BSS段，初始化为0的静态变量或者全局变量*/
clear_bss:
	ldr	r0, _bss_start		/* find start of bss segment        */
	ldr	r1, _bss_end		/* stop here                        */
	mov 	r2, #0x00000000		/* clear                            */


	ldr	pc, _start_armboot
/*调用c函数start_armboot*/
_start_armboot:	.word start_armboot

  

 

  
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 小结：设置管理模式，关看门狗，屏蔽中断，sdram的初始化，设置栈，设置时钟，代码重定位，清除bss段(之前的都称为uboot的第一阶段)，调用C函数start_armboot(第二阶段开始)。

二、清除BSS段原因

  BSS段清零的原因是因为这个段是BSS

  要说为什么要有BSS的话，历史就比较久远了。 BSS段我所知道的起源是Unix最初的时候（当然，不排除可能有更早的情况）。变量分两种：局部变量、全局变量。

  根据C语法的规定，局部变量不设置初始值的时候，其初始值是不确定的，局部变量（不含静态局部变量）的存储位置位于栈上，具体位置不固定。

  全局变量（和静态局部变量）有专门数据段存储，初始值是0，具体位置是固定的。

  其实说到底，就两种，一种是位置固定（数据段里），一种是位置不固定的（栈上）。

  要知道，早期的计算机存储设备是很贵的，而很多时候，数据段里的全局变量都是0（或者没有初始值），那么存储这么多的0到目标文件里其实是没有必要的。所以为了节约空间，在生成目标文件的时候，就把没有初始值（实际就是0）的数据段里的变量都放到BSS段里，这样目标文件就不需要那么大的体积里（节约磁盘空间）。只有当目标文件被载入的时候，加载器负责把BSS段清零（一个循环就可以搞定）。 之后，这个规则慢慢的成为一个标准配置，大多数编译器也就都支持了BSS段。

   然后解释几个问题： Q:为什么局部变量初始值不是0？ A:局部变量初始值也可以是零（在某些语言中就是），但这实际上需要消耗硬件指令去完成，有些时候这种清零的动作意义不大，对于编译器来说也是一种负担，每次调用函数都要消耗指令去清零，负担太大。要知道全局变量在内存中只有一份，局部变量（非静态）可以是多份的，前者一次清零就可以了，后者多次清零，负担太大。

  Q:如果BSS不清零可不可以？ A:可以，如果编译器规定BSS段不清零，也是可以的，但这样的话C语言语法就要改了：未初始化的全局变量和静态局部变量，其值是未知的。甚至其它语言也要跟着改语法。

  所以，BSS段清零的原因是因为这个段是BSS 现在存储介质这么便宜了，是不是BSS已经没有必要了？当然不是了，介质便宜仅限于PC和数码产品这一块，嵌入式行业永远都不存在存储介质没有限制的情况。

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原文链接：blog.csdn.net/qq_16933601/article/details/102826232