实现简单的 u-boot

时间：2021-07-25 00:35:41

根据u-boot-1.1.6启动流程来划分，u-boot功能主要划分为四个部分

1，硬件初始化                        -->start.S  init.c

2，从 flash 拷贝内核到 ram    -->main.c

3，设置 tag 参数                     -->tag.c  tag.h

4，跳到内核，执行内核代码   --> main.c

start.s源码：

.extern main

.text

.global _start

_start:

       bl disable_watchdog

       bl clock_init

       bl open_icache

       bl sdram_init

       bl uart0_init

       bl nand_init

       ldr sp, =0x34000000

       ldr r0,=

       ldr r1,=_start

       ldr r2,=__bss_start     @0x33f80000

       sub r2,r2,r1

       bl copy_uboot_to_sdram

       ldr pc,=on_sdram

on_sdram:

       bl clean_bss

       ldr lr,=main_return

       ldr pc,=main

main_return:

           b main_return

init.c源码：

//watchdog

#define WTCON   (*(volatile unsigned long *)0x53000000)

//clock

#define CLOCKTIME    (*(volatile unsigned long *)0x4c000000)

#define MPLLCON      (*(volatile unsigned long *)0x4c000004)

#define CLKDIVN      (*(volatile unsigned long *)0x4c000014)

#define CAMDIVN      (*(volatile unsigned long *)0x4c000018)

//sdram

#define BWSCON       (*(volatile unsigned long *)0x48000000)

#define BANKCON0     (*(volatile unsigned long *)0x48000004)

#define BANKCON1     (*(volatile unsigned long *)0x48000008)

#define BANKCON2     (*(volatile unsigned long *)0x4800000c)

#define BANKCON3     (*(volatile unsigned long *)0x48000010)

#define BANKCON4     (*(volatile unsigned long *)0x48000014)

#define BANKCON5     (*(volatile unsigned long *)0x48000018)

#define BANKCON6     (*(volatile unsigned long *)0x4800001c)

#define BANKCON7     (*(volatile unsigned long *)0x48000020)

#define REFRESH      (*(volatile unsigned long *)0x48000024)

#define BANKSIZE     (*(volatile unsigned long *)0x48000028)

#define MRSRB6       (*(volatile unsigned long *)0x4800002c)

#define MRSRB7       (*(volatile unsigned long *)0x48000030)

//nand

#define NFCONF   (*(volatile unsigned long *)0x4e000000)

#define NFCONT   (*(volatile unsigned long *)0x4e000004)

#define NFCMMD   (*(volatile unsigned char *)0x4e000008)

#define NFADDR   (*(volatile unsigned char *)0x4e00000C)

#define NFDATA   (*(volatile unsigned char *)0x4e000010)

#define NFSTAT   (*(volatile unsigned char *)0x4e000020)

//uart

#define  ULCON0      (*(volatile unsigned long *)0x50000000)

#define  UCON0       (*(volatile unsigned long *)0x50000004)

#define  UFCON0       (*(volatile unsigned long *)0x50000008)

#define  UMCON0       (*(volatile unsigned long *)0x5000000c)

#define  UTRSTAT0    (*(volatile unsigned long *)0x50000010)

#define  UERSTAT0    (*(volatile unsigned long *)0x50000014)

#define  UTXH0       (*(volatile unsigned char *)0x50000020)

#define  URXH0       (*(volatile unsigned char *)0x50000024)

#define  UBRDIV0     (*(volatile unsigned long *)0x50000028)

//GPH

#define  GPHCON      (*(volatile unsigned long *)0x56000070)

#define  GPHDAT      (*(volatile unsigned long *)0x56000074)

#define  GPHUP       (*(volatile unsigned long *)0x56000078)

/****************************************    watchdog_init   ********************************************/

void disable_watchdog(void)

{

    WTCON=;

}

/******************************************    colck_init   ********************************************/

void clock_init(void)

{

   MPLLCON = ((0x5c<<)|(0x01<<)|(0x02));

   CLKDIVN = ((<<)|(<<));      //200 MHZ

 //  CAMDIVN = ((1<<1)|(1<<0));         //1:2:4         200M:100M:50M 

__asm__

 (

     " mrc p15,0,r1,c1,c0,0  \n"

     " orr r1, r1,#0xc0000000 \n"

     " mcr p15,0,r1,c1,c0,0  \n"

 );

}

void open_icache(void)

{

  __asm__

      (

     " mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0  \n"

     " orr r0, r0, #(1<<12)       \n"

     " mcr    p15, 0, r0, c1, c0, 0 \n"

    );

}

/******************************************    sdram_init   *******************************************/

void sdram_init(void)

{

      BWSCON =  0x22011110    ;      //BWSCON

      BANKCON0 =  0x00000700;      //BANKCON0

      BANKCON1 =0x00000700;           //BANKCON1

      BANKCON2 =  0x00000700;       //BANKCON2

      BANKCON3 =  0x00000700;       //BANKCON3

      BANKCON4 =  0x00000700;       //BANKCON4

      BANKCON5 =0x00000700;           //BANKCON5

      BANKCON6 =0x00018005;           //BANKCON6

      BANKCON7 = 0x00018005;       //BANKCON7

      REFRESH  =0x008C04F4    ;      // REFRESH

      BANKSIZE = 0x000000B1;       //BANKSIZE

      MRSRB6 = 0x00000030;           //MRSRB6

      MRSRB7 =  0x00000030    ;      //MRSRB7

}

/******************************************    nand_flash_init   ********************************************/

void select_chip(void)

{

    NFCONT &= ~(<<);

}

void disselect_chip(void)

{

    NFCONT |= (<<);

}

void write_command(unsigned char cmd)

{

    NFCMMD=cmd;

   volatile int i;

    for (i = ; i < ; i++);

}

unsigned char   read_data(void)

{

    return NFDATA;

}

void write_addr(unsigned int addr)

{

    unsigned int row,col;

    int i=;

    row=addr/;

    col=addr%;

    NFADDR=  0xff & col;

    for (i = ; i < ; i++);

    NFADDR=(col>>)& 0xff;

    for (i = ; i < ; i++);

    NFADDR=row& 0xff;

    for (i = ; i < ; i++);

    NFADDR=(row>>)& 0xff;

    for (i = ; i < ; i++);

    NFADDR=(row>>)& 0xff;

    for (i = ; i < ; i++);

}

int nand_ready(void)

{

    return (NFSTAT & );

}

void nand_init(void)

{

   NFCONF = (<<|<<|<<);

   NFCONT = (<<|<<|<<);

}

void nand_read(unsigned int sour,unsigned char* dest,int copy_size)

{

   int col=sour % ;

   int i=;

         select_chip();

    while(i<copy_size)

        {

              write_command(0x00);

              write_addr(sour);

              write_command(0x30);

              while(!nand_ready());

             for(;  (col<)&&(i<copy_size);col++)  //page read

                 {

                     dest[i]=read_data();

                     sour++;  i++;

                }

             col=;

        } 

    disselect_chip();

}

/******************************************    copy_uboot_to_sdram   ********************************************/

int nand_boot(void)

{

    volatile unsigned long* top = (volatile unsigned long *)0x00000000;

    int value=*top;

    *top=;

    if(*top==)

        {

          *top=value;

          return ;

        }

    else return ;

}

void copy_uboot_to_sdram(unsigned char* sour1,unsigned char *dest,int copy_size)

{

      int i=;

      unsigned char *sour = sour1;

      if(nand_boot())  // nand_boot

      {

          while(i<copy_size)

              {

               dest[i]=sour[i];i++;

            }

      }

      else              //nor_boot

          {

            nand_read((unsigned long)sour,dest,copy_size);

        }

}

/*********************************************clean_bss*************************************************/

void clean_bss(void)

{

    extern long __bss_end,  __bss_start;

    int* p = &__bss_start;

    for(;p < &__bss_end ;p++) *p=;

}

/********************************************uart_init*****************************************************/

void uart0_init(void)

{

    GPHCON|=0xa0;

    GPHUP=0x0c;

    ULCON0=0x03;

    UCON0=0x05;

    UFCON0=0x00;

    UMCON0=0x00;

    UBRDIV0=((/(*))-);

}

unsigned char getc(void)

{

    while(!(UTRSTAT0 & 0x01));

    return URXH0;

}

void putc(unsigned char date)

{

    while(!(UTRSTAT0 & 0x02));

    UTXH0=date;

}

void puts(char *str)

{

  while(*str) putc(*str++);

}

void puthex(unsigned int val)

{

    /* 0x1234abcd */

    int i;

    int j;

    puts("0x");

    for (i = ; i < ; i++)

    {

        j = (val >> ((-i)*)) & 0xf;

        if ((j >= ) && (j <= ))

            putc('' + j);

        else

            putc('A' + j - 0xa);

    }

}

tag.c源码：

/*****************************************string_lib***********************************************/

int strlen(char *str)

{

      int i=;

     while(str[i] != ) i++;

     return i;

}

void strcopy(char *dest,char *sour)

{

   while((*dest++ = *sour++)!= );

}

/*****************************************tag_init************************************************/

#define tag_next(type)  (struct tag *) ((unsigned long *)(type) + (type)->hdr.size)

#define tag_size(size)  ((sizeof(struct tag_header)+sizeof(struct size))>>2)

struct tag_header

{

    unsigned long   size;

    unsigned long   tag_type;

};

struct tag_core

{

   unsigned long   flags;

   unsigned long   pagesize;

   unsigned long   rootdevf;

};

struct tag_mem32

{

    unsigned long  size;

       unsigned long  start;

};

struct tag_cmdline

{

  char cmdline[];

};

struct tag

{

    struct tag_header hdr;

    union

        {

           struct tag_core       core;

           struct tag_mem32      mem32;

           struct tag_cmdline    cmdline;

        }u;

};

static  struct tag *params=(struct tag *)0x30000100;

void set_start_tag(void)

{

   params->hdr.size=tag_size(tag_core);

   params->hdr.tag_type=0x54410001;

   params->u.core.flags= ;

   params->u.core.pagesize= ;

   params->u.core.rootdevf= ;

   params=tag_next(params);

}

void set_memory_tag(void)

{

   params->hdr.size= tag_size(tag_mem32);

   params->hdr.tag_type = 0x54410002;

   params->u.mem32.size =**;

   params->u.mem32.start =

0x30000000;

   params=tag_next(params);

}

void set_cmdline_tag(char *cmdline)

{

   int len=strlen(cmdline)+;

    params->hdr.size = (sizeof(struct tag_header)+len+)>>;

    params->hdr.tag_type = 0x54410009;

    strcopy(params->u.cmdline.cmdline ,cmdline);

    params=tag_next(params);

}

void set_end_tag(void)

{

   params->hdr.size = ;

   params->hdr.tag_type = ;

}

tag.h源码：

#ifndef  _TAG_H_

#define _TAG_H_

void set_cmdline_tag(char * cmdline);

void set_end_tag(void);

void set_memory_tag(void);

void set_start_tag(void);

#endif

main.c源码：

extern void nand_read(unsigned long sour, unsigned char * dest, int copy_size);

extern void puts(char * str);

void putc(unsigned char date);

void puthex(unsigned int val);

#include"tag.h"

int main(void)

{

    void (*thekernel)(int zero,int arch,unsigned int params);

    puts("bootloader start.....\n\r");

    //copy kernel

    puts("1. copy kernal to sdram\n\r");

    nand_read(0x60000+,(unsigned char *)0x30008000,0x200000);    

    //set params

    set_start_tag();

    set_memory_tag();

    set_cmdline_tag("noinitrd root=/dev/mtdblock3 init=/linuxrc console=ttySAC0");

    set_end_tag();

    puts("2. set kernel parameters\n\r");

    //jump to kernel

    puts("3. jump to kernel\n\r");

    thekernel=(void (*)(int,int ,unsigned int))0x30008000;

    thekernel(,,0x30000100); 

    //error

    puts("something wrong\n\r");

    return ;

}

编译用的Makefile文件：

OBJS := start.o init.o tag.o  main.o

CFLAGS := -O2 -Wall

CPPFLAGS := -nostdinc -fno-builtin

CC = arm-linux-gcc

LD = arm-linux-ld

OBJCOPY = arm-linux-objcopy

OBJDUMP = arm-linux-objdump  

uboot.bin: ${OBJS}

    ${LD} -Tuboot.lds -o uboot.elf $^

    ${OBJCOPY} -O binary -S uboot.elf $@

    ${OBJDUMP} -D -m arm uboot.elf > uboot.dis

%.o:%.c

    ${CC} ${CPPFLAGS} ${CFLAGS} -o $@ -c $<

%.o:%.s

    ${CC} ${CPPFLAGS} ${CFLAGS} -o $@ -c $<

clean:

    rm -f *.o *.bin *.elf *.dis

连接脚本：

SECTIONS

{

    . = 0x33f80000;

    .text : {*(.text)}

    . = ALIGN();

    .rodata : {*(.rodata*)}

    . = ALIGN();

    .data : {*(.data)}

    . = ALIGN();

    __bss_start = .;

    .bss : {*(.bss) *(COMMON)}

    __bss_end = .;

}

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