ZYNQ U-Boot 代码分析 + Vivado SDK 载入调试

复位后第一时间在复位向量.

进入后就会跳转到复位.

进入后并没打开LPAE技术,LPAE和x86的36-bit地址异曲同工,可以支持到最大1TB内存,这里没需要,所以直接过去了,接下来读取CPSR并保存到R0,然后让R0和0x1F进行AND运算,提取出M[4:0]设置处理器工作模式,然后现在R1储存的是CPSR中的M[4:0],然后判断是否为Hyp模式(11010),如果不是,就清除并设置R0寄存器保存的M[4:0]为SVC模式(10011),然后R0再和0xC0或运算,使得FIQ,IRQ位为1,关闭中断,最后把R0写回CPSR.

接下来继续执行,由于我们Z7实际上用的是FSBL加载,所以现在实际上DDR这些外存已经可以用了,空间不会太紧张,所以没开SPL,那么就要执行下面的代码.这里目的是读取CP15(协处理)的C1,并尝试清除CR_V位,根据ARM定义(点这里看),他是向量表控制位,设置成0目的是为了重定向向量表,我们记得U-Boot一开始便是中断向量表,因此也通过R0把中断向量表送入CP15的C12,即VBAR寄存器.

接下来还要调用3个函数,其中cpu_init_cp15是Cache,MMU设置,

而cpu_init_crit实际上是lowlevel_init,而这里实际就是启动VFP.

然后进入汇编主函数,这里有加载CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR到R0,CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR即从片上RAM顶部减去全局变量和初始化内存的位置,比如这次编译结果中地址在ffff1f30,可以从右上角寄存器看到.为了让地址对齐,还进入board_init_f_alloc_reserve以便帮助16字节对齐,所以最后结果ffff1660,将计算到的数值写入R9,给后面C语言用,UBoot的全局变量都在gd结构体里,所以R9便是gd的地址.当然如果是AARCH64应该会保存在X18寄存器,这个都在arch/arm/include/asm/global_data.h有定义.

刚才说gd是一个超大的全局变量,他结构有多大呢,也在arch/arm/include/asm/global_data.h定义了.


typedef struct global_data {
	bd_t *bd;
	unsigned long flags;
	unsigned int baudrate;
	unsigned long cpu_clk;		/* CPU clock in Hz!		*/
	unsigned long bus_clk;
	/* We cannot bracket this with CONFIG_PCI due to mpc5xxx */
	unsigned long pci_clk;
	unsigned long mem_clk;
#if defined(CONFIG_LCD) || defined(CONFIG_VIDEO)
	unsigned long fb_base;		/* Base address of framebuffer mem */
#endif
#if defined(CONFIG_POST)
	unsigned long post_log_word;	/* Record POST activities */
	unsigned long post_log_res;	/* success of POST test */
	unsigned long post_init_f_time;	/* When post_init_f started */
#endif
#ifdef CONFIG_BOARD_TYPES
	unsigned long board_type;
#endif
	unsigned long have_console;	/* serial_init() was called */
#if CONFIG_IS_ENABLED(PRE_CONSOLE_BUFFER)
	unsigned long precon_buf_idx;	/* Pre-Console buffer index */
#endif
	unsigned long env_addr;		/* Address  of Environment struct */
	unsigned long env_valid;	/* Environment valid? enum env_valid */

	unsigned long ram_top;		/* Top address of RAM used by U-Boot */
	unsigned long relocaddr;	/* Start address of U-Boot in RAM */
	phys_size_t ram_size;		/* RAM size */
	unsigned long mon_len;		/* monitor len */
	unsigned long irq_sp;		/* irq stack pointer */
	unsigned long start_addr_sp;	/* start_addr_stackpointer */
	unsigned long reloc_off;
	struct global_data *new_gd;	/* relocated global data */

#ifdef CONFIG_DM
	struct udevice	*dm_root;	/* Root instance for Driver Model */
	struct udevice	*dm_root_f;	/* Pre-relocation root instance */
	struct list_head uclass_root;	/* Head of core tree */
#endif
#ifdef CONFIG_TIMER
	struct udevice	*timer;		/* Timer instance for Driver Model */
#endif

	const void *fdt_blob;		/* Our device tree, NULL if none */
	void *new_fdt;			/* Relocated FDT */
	unsigned long fdt_size;		/* Space reserved for relocated FDT */
#ifdef CONFIG_OF_LIVE
	struct device_node *of_root;
#endif
	struct jt_funcs *jt;		/* jump table */
	char env_buf[32];		/* buffer for env_get() before reloc. */
#ifdef CONFIG_TRACE
	void		*trace_buff;	/* The trace buffer */
#endif
#if defined(CONFIG_SYS_I2C)
	int		cur_i2c_bus;	/* current used i2c bus */
#endif
#ifdef CONFIG_SYS_I2C_MXC
	void *srdata[10];
#endif
	unsigned int timebase_h;
	unsigned int timebase_l;
#if CONFIG_VAL(SYS_MALLOC_F_LEN)
	unsigned long malloc_base;	/* base address of early malloc() */
	unsigned long malloc_limit;	/* limit address */
	unsigned long malloc_ptr;	/* current address */
#endif
#ifdef CONFIG_PCI
	struct pci_controller *hose;	/* PCI hose for early use */
	phys_addr_t pci_ram_top;	/* top of region accessible to PCI */
#endif
#ifdef CONFIG_PCI_BOOTDELAY
	int pcidelay_done;
#endif
	struct udevice *cur_serial_dev;	/* current serial device */
	struct arch_global_data arch;	/* architecture-specific data */
#ifdef CONFIG_CONSOLE_RECORD
	struct membuff console_out;	/* console output */
	struct membuff console_in;	/* console input */
#endif
#ifdef CONFIG_DM_VIDEO
	ulong video_top;		/* Top of video frame buffer area */
	ulong video_bottom;		/* Bottom of video frame buffer area */
#endif
#ifdef CONFIG_BOOTSTAGE
	struct bootstage_data *bootstage;	/* Bootstage information */
	struct bootstage_data *new_bootstage;	/* Relocated bootstage info */
#endif
#ifdef CONFIG_LOG
	int log_drop_count;		/* Number of dropped log messages */
	int default_log_level;		/* For devices with no filters */
	struct list_head log_head;	/* List of struct log_device */
#endif
} gd_t;
#endif

接下来就进入board_init_f_init_reserve,主要是初始化C环境代码,比如清零gd所在位置,不至于gd一进来就有数据,这很影响的,刚才已经得到的ffff1660,再加上gd的大小是ffff1728,然后做16字节对齐,就是ffff1730,

从变量可以观察到gd的malloc_base,early malloc也会从这里开始,真的一点内存也没浪费的呢.

接着清空R0之后,开始board_init_f,这里会进行一系列初始化.

从名字能看出来,是执行init_sequence_f列出的内容,这里就对里面每一个函数分析就可以知道,大致就初始化一些非常底层的内容,初始化gd,拷贝gd到DDR等等.毕竟还没完全部署好C环境.

其中把SP(gd->start_addr_sp)设置到R0,从寄存器能看到地址已经是3eb17ec0,这是DDR地址了,再R0做8字节对齐给SP,由于gd位置变化,所以R9也要更新,所以先把gd->bd赋值给R9,然后再减去GD大小,那么当前的R9就是新的gd位置,当然地址也在DDR中.然后设置LR为here,这样执行其他函数后就返回到后面的here标签位置,然后R0配置为gd->reloc_off,之后lr += r0就相当于重定位后,here也挪到DDR后面,接着r0就要保存着重定向的地址,然后开始重定向代码.