Arm Linux BOOTLOADER全程详解
发布日期：2011-05-18
网上关于Linux的BOOTLOADER文章不少了,但是多数是vivi,blob等比较巨大的步调,读起来不太方便,编译出的文件也比较大,并且更多的是面向开辟用的引导代码,做成产品时还要淘汰,这肯定程度影响了开辟速率,对初学者学习开销也比较大,在此阐发一种大抵的BOOTLOADER,是在三星公司提供的2410 BOOTLOADER上轻微修改后的结果,编译出来的文件大小不超过跨过4k,渴望对大家有所资助.
1.几个告急的见解
COMPRESSED KERNEL and DECOMPRESSED KERNEL
压缩后的KERNEL,根据文档数据,如今不提倡利用DECOMPRESSED KERNEL,而要利用COMPRESSED KERNEL,它包括相识压器.因此要在ram分派时给压缩和解压的KERNEL提供富裕空间,如许它们不会相互包围.
当实行指令跳转到COMPRESSED KERNEL后,解压器就开始变乱,要是解压器探测到解压的代码会包围失COMPRESSED KERNEL,那它会直接跳到COMPRESSED KERNEL后存放数据,并且重新定位KERNEL,以是要是没有富裕空间,就会堕落.
Jffs2 File System
可以使armlinux应用中孕育孕育产生的数据生存在FLASH上,我的板子还没用到这个.
RAMDISK
利用RAMDISK可以使ROOT FILE SYSTEM在没有其他配置的环境下启动.一样通常有两种加载要领,我就先容最常用的吧,把COMPRESSED RAMDISK IMAGE放到指定地点,然后由BOOTLOADER把这个地点通过启动参数的要领ATAG_INITRD2转达给KERNEL.细致看代码阐发.
启动参数(摘自IBM developer)
在调用内核之前，应该作一步准备变乱，即：设置 Linux 内核的启动参数。Linux 2.4.x 以后的内核都渴望以标记列表(tagged list)的情势来转达启动参数。启动参数标记列表以标记 ATAG_CORE 开始，以标记 ATAG_NONE 结束。每个标记由标识被转达参数的 tag_header 布局以及随后的参数值数据布局来构成。数据布局 tag 和 tag_header 定义在 Linux 内核源码的include/asm/setup.h 头文件中.
在嵌入式 Linux 体系中，通常须要由 BOOTLOADER 设置的常见启动参数有：ATAG_CORE、ATAG_MEM、ATAG_CMDLINE、ATAG_RAMDISK、ATAG_INITRD等。
(注)参数也可以用COMMANDLINE来设置,在我的BOOTLOADER里,我两种都用了.
2.开辟环境和开辟板配置:
CPU:S3C2410,BANK6上有64M的SDRAM(两块),BANK0上有32M NOR FLASH,串口固然是逃不失的.如许,根据数据手册,地点分派如下:
0x4000_0000开始是4k的片内DRAM.
0x0000_0000开始是32M FLASH 16bit宽度
0x3000_0000开始是64M SDRAM 32bit宽度
过细:控制寄存器中的BANK6和BANK7部分必须雷同.
0x4000_0000(片内DRAM)存放4k以内的BOOTLOADER IMAGE
0x3000_0100开始存放启动参数
0x3120_0000 存放COMPRESSED KERNEL IMAGE
0x3200_0000 存放COMPRESSED RAMDISK
0x3000_8000 指定为DECOMPRESSED KERNEL IMAGE ADDRESS
0x3040_0000 指定为DECOMPRESSED RAMDISK IMAGE ADDRESS
开辟环境:Redhat Linux,armgcc toolchain, armlinux KERNEL
怎样创建armgcc的编译环境:提倡利用toolchain,而不要本身去编译armgcc,偶试过很多多少次,都以失败告终.
先下载arm-gcc 3.3.2 toolchain
将arm-linux-gcc-3.3.2.tar.bz2 解压到 /toolchain
# tar jxvf arm-linux-gcc-3.3.2.tar.bz2
# mv /usr/local/arm/3.3.2 /toolchain
在makefile 中在把arch=arm CROSS_COMPILE设置成toolchain的路径
另有便是INCLUDE = -I ../include -I /root/my/usr/local/arm/3.3.2/include.,不然库函数就不克不及用了
3.启动要领:
可以放在FLASH里启动,大概用Jtag仿真器.由于利用NOR FLASH,根据2410的手册,片内的4K DRAM在不须要设置便可以直接利用,而其他存储器必须先初始化,比如报告memory controller,BANK6里有两块SDRAM,数据宽度是32bit,= =.不然memory control会根据复位后的默认值来处理惩罚处罚存储器.如许读写就会孕育孕育产生错误.
以是第一步,通过仿真器把实行代码放到0x4000_0000,(在编译的时间,设置TEXT_BAS
E=0x40000000)
第二步,通过 AxD把linux KERNEL IMAGE放到目标地点(SDRAM)中,等待调用
第三步,实行BOOTLOADER代码,从串口得到调试数据,引导armlinux
4.代码阐发
讲了那么多实行的步调,是想让大家对启动有个大概印象,接着便是BOOTLOADER内部的代码阐发了,BOOTLOADER文章内容网上很多,我这里精简了下,删除了不须要的结果.
BOOTLOADER一样通常分为2部分,汇编部分和c语言部分,汇编部分实行大抵的硬件初始化,C部分认真复制数据,设置启动参数,串口通讯等结果.
BOOTLOADER的生命周期:
1. 初始化硬件,比如设置UART(至少设置一个),检测存储器= =.
2. 设置启动参数,这是为了报告内核硬件的信息,比如用哪个启动界面,波特率 = =.
3. 跳转到Linux KERNEL的首地点.
4. 去世亡
固然,在引导阶段,象vivi等,都用虚地点,要是你嫌烦的话,就用实地点,都一样.
我们来看代码:
2410init.s
.global _start//开始实行处
_start:
//下面是克制向量
b reset @ Supervisor Mode//重新启动后的跳转
……
……
reset:
ldr r0,=WTCON /WTCON地点为53000000,watchdog的控制寄存器 */
ldr r1,=0x0 /*关watchdog*/
str r1,[r0]
ldr r0,=INTMSK
ldr r1,=0xffffffff /*屏蔽全部克制*/
str r1,[r0]
ldr r0,=INTSUBMSK
ldr r1,=0x3ff /*子克制也一样*/
str r1,[r0]
/*Initialize Ports...for display LED.*/
ldr r0, =GPFCON
ldr r1, =0x55aa
str r1, [r0]
ldr r0, =GPFUP
ldr r1, =0xff
str r1, [r0]
ldr r0,=GPFDAT
ldr r1,=POWEROFFLED1
str r1,[r0]
/* Setup clock Divider control register
* you must configure CLKDIVN before LOCKTIME or MPLL UPLL
* because default CLKDIVN 1,1,1 set the SDMRAM Timing Conflict
nop
* FCLK:HCLK:PCLK = 1:2:4 in this case
*/
ldr r0,=CLKDIVN
ldr r1,=0x3
str r1,[r0]
/*To reduce PLL lock time, adjust the LOCKTIME register. */
ldr r0,=LOCKTIME
ldr r1,=0xffffff
str r1,[r0]
/*Configure MPLL */
ldr r0,=MPLLCON
ldr r1,=((M_MDIV<<12)+(M_PDIV<<4)+M_SDIV) //Fin=12MHz,Fout=203MHz
str r1,[r0]
ldr r1,=GSTATUS2
ldr r10,[r1]
tst r10,#OFFRST
bne 1000f
//以上这段,我没动,就用三星写的了,下面是紧张要改的地方
/* MEMORY C0NTROLLER(MC)设置*/
add r0,pc,#MCDATA - (.+8)// r0指向MCDATA地点,那边存放着MC初始化要用到的数据
ldr r1,=BWSCON // r1指向MC控制器寄存器的首地点
add r2,r0,#52 // 复制次数,偏移52字
1: //根据偏移量举行循环复制
ldr r3,[r0],#4
str r3,[r1],#4
cmp r2,r0
bne 1b
.align 2
MCDATA:
.word (0+(B1_BWSCON<<4)+(B2_BWSCON<<8)+(B3_BWSCON<<12)+(B4_BWSCON<<16)+(B5_BWSCON<<20)+(B6_BWSCON<<24)+(B7_BWSCON<<28))
上面这行便是BWSCON的数据,细致参数意义如下:
须要变动设置DW6 和DW7都设置成10,即32bit,DW0 设置成01,即16bit
下面都是每个BANK的控制器数据,多数是时钟干系,可以用默认值,设置完MC后,就跳到调用main函数的部分
.word ((B0_Tacs<<13)+(B0_Tcos<<11)+(B0_Tacc<<8)+(B0_Tcoh<<6)+(B0_Tah<<4)+(B0_Tacp<<2)+(B0_PMC))
.word ((B1_Tacs<<13)+(B1_Tcos<<11)+(B1_Tacc<<8)+(B1_Tcoh<<6)+(B1_Tah<<4)+(B1_Tacp<<2)+(B1_PMC))
.word ((B2_Tacs<<13)+(B2_Tcos<<11)+(B2_Tacc<<8)+(B2_Tcoh<<6)+(B2_Tah<<4)+(B2_Tacp<<2)+(B2_PMC))
.word ((B3_Tacs<<13)+(B3_Tcos<<11)+(B3_Tacc<<8)+(B3_Tcoh<<6)+(B3_Tah<<4)+(B3_Tacp<<2)+(B3_PMC))
.word ((B4_Tacs<<13)+(B4_Tcos<<11)+(B4_Tacc<<8)+(B4_Tcoh<<6)+(B4_Tah<<4)+(B4_Tacp<<2)+(B4_PMC))
.word ((B5_Tacs<<13)+(B5_Tcos<<11)+(B5_Tacc<<8)+(B5_Tcoh<<6)+(B5_Tah<<4)+(B5_Tacp<<2)+(B5_PMC))
.word ((B6_MT<<15)+(B6_Trcd<<2)+(B6_SCAN))
.word ((B7_MT<<15)+(B7_Trcd<<2)+(B7_SCAN))
.word ((REFEN<<23)+(TREFMD<<22)+(Trp<<20)+(Trc<<18)+(Tchr<<16)+REFCNT)
.word 0xB2 /* REFRESH Control Register */
.word 0x30 /* BANKSIZE Register : Burst Mode */
.word 0x30 /* SDRAM Mode Register */
.align 2
.global call_main //调用main函数,函数参数都为0
call_main:
ldr sp,STACK_START
mov fp,#0 /* no previous frame, so fp=0*/
mov a1, #0 /* set argc to 0*/
mov a2, #0 /* set argv to NUL*/
bl main /* call main*/
STACK_START:
.word STACK_BASE
undefined_instruction:
software_interrupt:
prefetch_abort:
data_abort:
not_used:
irq:
fiq:
/*以上是紧张的汇编部分,实现了时钟设置,串口设置watchdog封闭,克制封闭结果(要是有须要还可以降频利用),然后转入main*/
2410init.c file
int main(int argc,char **argv)
{
u32 test = 0;
void (*theKERNEL)(int zero, int arch, unsigned long params_addr) = (void (*)(int, int, unsigned long))RAM_COMPRESSED_KERNEL_BASE; //压缩后的IMAGE地点
int i,k=0;
// downPt=(RAM_COMPRESSED_KERNEL_BASE);
chkBs=(_RAM_STARTADDRESS);//SDRAM开始的地方
// fromPt=(FLASH_LINUXKERNEL);
MMU_EnableICache();
ChangeClockDivider(1,1); // 1:2:4
ChangeMPllValue(M_MDIV,M_PDIV,M_SDIV); //Fin=12MHz FCLK=200MHz
Port_Init();//设置I/O端口,在利用com口前,必须调用这个函数,不然通讯芯片底子得不到数据
Uart_Init(PCLK, 115200);//PCLK利用默认的200000,拨特率115200
/*******************(查抄ram空间)*******************/
Uart_SendString("\n\tLinux S3C2410 Nor BOOTLOADER\n");
Uart_SendString("\n\tChecking SDRAM 2410loader.c...\n");
for(;chkBs<0x33FA0140;chkBs=chkBs+0x4,test++)//
//根据我的经历,最好以一个字节为递增,我们的板子,在256byte递增检测的时间是没标题标,但是
//以1byte递增就堕落了,第13跟数据线随几的会冒”1”,检测出来是硬件标题,征象如下
//用仿真器下代码测试SDRAM，开始没贴28F128A3J FLASH影戏，测试结果很好，但在上了FLASH影戏//之后，测试数据（data）为0x00000400连续成批写入读出时，利用约莫1k左右内存空间就会堕落，//并且随机。那个堕落数据总是变为0x00002400，数据总线10位和13位又没短路孕育产生。用其他数据//测试比如0x00000200；0x00000800没这标题。dx资助。
//至今没有办理,以是我用不了Flash.
{
chkPt1 = chkBs;
*(u32 *)chkPt1 = test;//写数据
if(*(u32 *)chkPt1==1024))//读数据和写入的是否一样?
{
chkPt1 += 4;
Led_Display(1);
Led_Display(2);
Led_Display(3);
Led_Display(4);
}
else
goto error;
}
Uart_SendString("\n\tSDRAM Check Successful!\n\tMemory Maping...");
get_memory_map();
//得到可用memory 信息,做成列表,反面会作为启动参数传给KERNEL
//所谓内存映射便是指在4GB 物理地点空间中有哪些地点范畴被分派用来寻址体系的 RAM 单位。
Uart_SendString("\n\tMemory Map Successful!\n");
//我用仿真器把KERNEL,RAMDISK直接放在SDRAM上,以是下面这段是不须要的,但是要是KERNEL,RAMDISK在FLASH里,那就须要.
/*******************(copy linux KERNEL)*******************/
Uart_SendString("\tLoading KERNEL IMAGE from FLASH... \n ");
Uart_SendString("\tand copy KERNEL IMAGE to SDRAM at 0x31000000\n");
Uart_SendString("\t\tby LEIJUN DONG
dongleijun4000@hotmail.com
此邮件地点受spam bots掩护，须要利用 Javascript 结果来查阅。
\n");
for(k = 0;k < 196608;k++,downPt += 1,fromPt += 1)//3*1024*1024/32linux KERNEL des,src,length=3M
* (u32 *)downPt = * (u32 *)fromPt;
/*******************(load RAMDISK)*******************/
Uart_SendString("\t\tloading COMPRESSED RAMDISK...\n");
downPt=(RAM_COMPRESSED_RAMDISK_BASE);
fromPt=(FLASH_RAMDISK_BASE);
for(k = 0;k < 196608;k++,downPt += 1,fromPt += 1)//3*1024*1024/32linux KERNEL des,src,length=3M
* (u32 *)downPt = * (u32 *)fromPt;
/******jffs2文件体系,在开辟中要是用不到FLASH,这段也可以不要********/
Uart_SendString("\t\tloading jffs2...\n");
downPt=(RAM_JFFS2);
fromPt=(FLASH_JFFS2);
for(k = 0;k < (1024*1024/32);k++,downPt += 1,fromPt += 1)
* (u32 *)downPt = * (u32 *)fromPt;
Uart_SendString( "Load Success...Run...\n ");
/*******************(setup param)*******************/
setup_start_tag();//开始设置启动参数
setup_memory_tags();//内存印象
setup_commandline_tag("console=ttyS0,115200n8");//启动下令行
setup_initrd2_tag();//root device
setup_RAMDISK_tag();//ramdisk image
setup_end_tag();
/*关I-cache */
asm ("mrc p15, 0, %0, c1, c0, 0": "=r" (i));
i &= ~0x1000;
asm ("mcr p15, 0, %0, c1, c0, 0": : "r" (i));
/* flush I-cache */
asm ("mcr p15, 0, %0, c7, c5, 0": : "r" (i));
//下面这行就跳到了COMPRESSED KERNEL的首地点
theKERNEL(0, ARCH_NUMBER, (unsigned long *)(RAM_BOOT_PARAMS));
//启动kernel时间,I-cache可以开也可以关,r0必须是0,r1必须是CPU型号
(可以从linux/arch/arm/tools/mach-types中找到),r2必须是参数的物理开始地点
/*******************END*******************/
error:
Uart_SendString("\n\nPanic SDRAM check error!\n");
return 0;
}
static void setup_start_tag(void)
{
params = (struct tag *)RAM_BOOT_PARAMS;//启动参数开始的地点
params->hdr.tag = ATAG_CORE;
params->hdr.size = tag_size(tag_core);
params->u.core.flags = 0;
params->u.core.pagesize = 0;
params->u.core.rootdev = 0;
params = tag_next(params);
}
static void setup_memory_tags(void)
{
int i;
for(i = 0; i < NUM_MEM_AREAS; i++) {
if(memory_map[i].used) {
params->hdr.tag = ATAG_MEM;
params->hdr.size = tag_size(tag_mem32);
params->u.mem.start = memory_map[i].start;
params->u.mem.size = memory_map[i].len;
params = tag_next(params);
}
}
}
static void setup_commandline_tag(char *commandline)
{
int i = 0;
/* skip non-existent command lines so the kernel will still
* use its default command line.
*/
params->hdr.tag = ATAG_CMDLINE;
params->hdr.size = 8;
//console=ttyS0,115200n8
strcpy(params->u.cmdline.cmdline, p);
params = tag_next(params);
}
static void setup_initrd2_tag(void)
{
/* an ATAG_INITRD node tells the kernel where the compressed
* ramdisk can be found. ATAG_RDIMG is a better name, actually.
*/
params->hdr.tag = ATAG_INITRD2;
params->hdr.size = tag_size(tag_initrd);
params->u.initrd.start = RAM_COMPRESSED_RAMDISK_BASE;
params->u.initrd.size = 2047;//k byte
params = tag_next(params);
}
static void setup_ramdisk_tag(void)
{
/* an ATAG_RAMDISK node tells the kernel how large the
* decompressed ramdisk will become.
*/
params->hdr.tag = ATAG_RAMDISK;
params->hdr.size = tag_size(tag_ramdisk);
params->u.ramdisk.start = RAM_DECOMPRESSED_RAMDISK_BASE;
params->u.ramdisk.size = 7.8*1024; //k byte
params->u.ramdisk.flags = 1; // automatically load ramdisk
params = tag_next(params);
}
static void setup_end_tag(void)
{
params->hdr.tag = ATAG_NONE;
params->hdr.size = 0;
} void Uart_Init(int pclk,int baud)//串口是很告急的
{
int i;
if(pclk == 0)
pclk = PCLK;
rUFCON0 = 0x0; //UART channel 0 FIFO control register, FIFO disable
rUMCON0 = 0x0; //UART chaneel 0 MODEM control register, AFC disable
//UART0
rULCON0 = 0x3; //Line control register : Normal,No parity,1 stop,8 bits
下面这段samsung好象写的不太对,但是我根据Normal,No parity,1 stop,8 bits算出来的确是0x245
// [10] [9] [8] [7] [6] [5] [4] [3:2] [1:0]
// Clock Sel, Tx Int, Rx Int, Rx Time Out, Rx err, Loop-back, Send break, Transmit Mode, Receive Mode
// 0 1 0 , 0 1 0 0 , 01 01
// PCLK Level Pulse Disable Generate Normal Normal Interrupt or Polling
rUCON0 = 0x245; // Control register
rUBRDIV0=( (int)(PCLK/16./ baud) -1 ); //Baud rate divisior register 0
delay(10);
}
颠末以上的折腾,接下来便是kernel的活了.能不克不及启动kernel,得看你编译kernel的程度了.
这个BOOTLOADER不象blob那样须要交互信息,利用假造地点,总的来说非常简便明白.
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