uclinux啟動過程詳細分析

2) 為加載Boot Loader的Stage2準備RAM空間

3) 復制Boot Loader的Stage2到RAM空間中

4) 設置好堆棧

5) 跳轉到Stage2的C入口點

Boot Loader的Stage2通常包括如下步驟：

1) 始化本階段要使用的硬件設備

2) 檢測系統內存映射(Memory Map)

3) 將Kernel映象和根文件系統映象從FLASH上讀取到RAM空間中

4) 為內核設置啟動參數

5) 調用內核

2.2 系統內存組織

由于嵌入式設備具有很好的制定性，因此通常硬件環境會變的千差萬別。就算是用戶使用了相同的處理器芯片，但是也很有可能因為外圍設備電路設計的不同，而存在差異。對于BootLoader程序來說，存儲設備的與處理器的連接方式，與其息息相關。對于我們采用的S3C44B0微處理器來說，在系統加電之后，指令指針是指向0x00000000的，也就是說系統是從0x00000000開始之行。正是因為這個原因，通常這個地址空間我們會安排給FLASH存儲器。這樣我們可以將BootLoader啟動代碼以及我們之后將會要啟動的uClinux操作系統映像燒寫到Flash里。對于RAM地址空間，S3C44B0芯片將其設定為從0x0C000000到0x0FFFFFFF一共64MB的范圍里。我們可以通過設定存儲器控制寄存器來重新設定RAM的大小。例如我們試驗采用的存儲設備安排如下：

0x00000000 – 0x003FFFFF 4MB Flash

0x0C000000 – 0x0C7FFFFF 8MB RAM

通常來說對于系統的引導和操作系統的啟動，可以完全都在Flash中進行，但是Flash存儲器的速度相對于RAM來說會慢很多，因此出于速度上的考慮，我們通常會將啟動代碼和uClinux操作系統的內核映像文件拷貝到RAM中之行。

下面我將對典型的BootLoader程序框架進行分析。

2.3 Stage1階段

該階段的主要工作是完成對系統中斷向量的設置，初始化微處理器內部寄存器，初始化堆棧，初始化RAM地址空間，并且將Stage2部分的C代碼拷貝到RAM空間的指定地點，然后跳轉到C代碼入口點繼續執行。對于這段代碼來說，做的都是一些準備工作，因此為了提高效率，這段代碼通常都是使用匯編語言來完成的。下面我將結合具體的代碼來分析一下Stage1的啟動過程。

1)設置中斷向量

設置S3C44B0處理器定義的8種系統中斷的中斷向量地址。這八種系統中斷分別是復位中斷、未定義指令中斷、軟件中斷、指令預取異常中斷、數據異常中斷、地址異常中斷、IRQ中斷和FIQ中斷。這8個中斷通常是通過無條件跳轉的方式來實現的。具體的代碼如下。

__entry ：

b ResetHandler /* Reset vector */

b HandlerUndef /* Undefined instruction */

b HandlerSWI /* SWI */

b HandlerPabort /* Prefetch abort */

b HandlerDabort /* Data abort */

b 。 /* Address exception */

b HandlerIRQ /* IRQ */

b HandlerFIQ /* FIQ */

2)初始化微處理器內部寄存器

這段代碼主要是要完成硬件部分的初始化，包括關閉中斷響應、初始化微處理器通用端口、設置CPU頻率等操作。不過需要注意的是，在進行硬件初始化之前需要將微處理器的運行狀態轉換到SVC模式下。

MRS a1，CPSR /*; Pickup current CPSR*/

BIC a1，a1，#MODE_MASK /*; Clear the mode bits*/

ORR a1，a1，#SUP_MODE /*; Set the supervisor mode bits*/

ORR a1，a1，#LOCKOUT /*; Insure IRQ and FIQ intr are locked out*/

MSR CPSR_cxsf，a1 /*; Setup the new CPSR*/

3)初始化系統RAM空間

這個部分的工作主要是為之后啟動代碼和內核映像的拷貝操作做準備，并且也為之后的C代碼的執行初始化堆棧。這部分的工作主要可以分成兩個部分來處理。首先，根據系統配置的存儲器特性來初始化相關的存儲器控制寄存器。在我們使用的S3C44B0處理器中，存儲空間被分成了BANK0-BANK7一共8個塊，分別由BANKCON0-BANKCON7控制各個塊存儲器的讀寫時鐘和片選時鐘等信號參數。具體代碼如下：

ldr r0，=rBANKCON0

ldr r1，=0x700

str r1，[r0]

ldr r0，=rBANKCON1

ldr r1，=0x700 /* 0x7ffc */

str r1，[r0]

ldr r0，=rBANKCON2

ldr r1，=0x700 /* 0x7ffc */

str r1，[r0]

ldr r0，=rBANKCON3

ldr r1，=0x7568

str r1，[r0]

ldr r0，=rBANKCON4

ldr r1，=0x700 /* 0x7ffc */

str r1，[r0]

ldr r0，=rBANKCON5

ldr r1，=0x700 /* 0x7ffc */

str r1，[r0]

ldr r0，=rBANKCON6

ldr r1，=0x18008

str r1，[r0]

ldr r0，=rBANKCON7

ldr r1，=0x18000

str r1，[r0]

ldr r0，=rREFRESH

ldr r1，=0xac03e1

str r1，[r0]

ldr r0，=rBANKSIZE

ldr r1，=0x16

str r1，[r0]

ldr r0，=rMRSRB6

ldr r1，=0x020

str r1，[r0]

ldr r0，=rMRSRB7

ldr r1，=0x020

str r1，[r0]

初始化RAM空間的第二個部分就是初始化連接腳本文件中指定的需要清0的地址空間，將該斷地址空間的內容清0。該部分地址空間主要是用來存放C語言代碼中的全局變量等內容的。實現代碼如下：

LDR a1，=Image_ZI_Base /* Pickup the start of the BSS area */

MOV a3，#0 /* Clear value in a3 */

LDR a2，=Image_ZI_Limit /* Pickup the end of the BSS area */

CMP a1，a2

BEQ move_data

clear_loop ：

STR a3，[a1]，#4 /* Clear a word， a1 += 4 */

CMP a1，a2 /* end of ZI ? */

BNE clear_loop

4)為Stage2的C語言代碼的執行準備必要的堆棧

因為在Stage2階段一般都是采用C語言代碼來完成的，因此必須在使用C語言代碼之前先建立起必要的堆棧信息。通常為了避免堆棧數據被執行代碼破壞，通常都是放在RAM的高端地址，并且使得堆棧指針的增長方向是向下增長的。

5)將初始化代碼拷貝到RAM中，并且跳轉到RAM中執行。因為在我們采用的S3C44B0微處理器里對于FLASH和RAM地址空間是使用的統一編址的，因此我們可以直接使用一個簡單循環來完成拷貝。