arm BOOT阅读笔记

做了近两年ARM下的驱动开发,常用的各个设备驱动基本都碰过,不过Boot由于任务安排的缘故(公司一直有专人在做),一直没有机会接触,从刚开始接触嵌入式的时候,就一直想弄清楚板子上电后,程序是怎么执行的,不过看了下公司boot源码,就很快放弃了,当时对汇编充满了畏惧,做了1年多的驱动后,再看汇编感觉就没那边痛苦了,最近把boot的资料整理下,把我觉得boot比较核心的部分,完整的看了一遍,现在做个记号.我把我觉得我之前比较困惑的难点整理出来,也许大家一起讨论下,也许和我一样的新手就可以少走些弯路.

BOOT的核心就是relocate,目前见到的典型嵌入式系统,除了处理器,至少都有ROM(norflash,nandflash)RAM(SDRAM),一般把Bootloader代码放在norflash里面,而nandflash因为本身硬件原因不能随机访问,一般只是用来放应用程序.在系统加电或复位后,CPU通常由CPU制造商预先安排上地址取指令,arm体系下一般都是0x0地址取它的第一条指令,即PC = 0开始.

和boot紧密相关的个人觉得就是一下几点.

1.remap.

remap比较简单,和MMU的功能可以看做是等价的,只是一般remap地址估定为0x0 ,网上有个帖子叫<>专门讲了它对remap的理解,对remap的作用是这样讲的: 当ARM处理器上电或者Reset之后，处理器从0x0取指。因此，必须保证系统上电时，0x0处有指令可以执行。所以，上电的时候，0x0地址处必定是ROM或者Flash（NOR）。 但是，为了加快启动的速度，也方便可以更改异常向量表，加快中断响应速度，往往把异常向量表映射到更快、更宽（32bit/16bit）的RAM中。但是异常向量表的开始地址是由ARM架构决定的，必须位于0x0处，因此，必须把RAM映射到0x0。

文中提到了ARM处理器remap的三种情况,如下

1）如果处理器有专门的寄存器可以完成Remap。那么Remap是通过Remap寄存器的相应bit置1完成的。

如Atmel AT91xx

2）如果处理器没有专门的寄存器，但是memory的bank控制寄存器可以用来配置bank的起始地址，那么只要把RAM的起始地址编程为0x0，也可以完成remap。如samsung s3c4510 .

3）如果上面两种机制都没有，那么Remap就不要做了。因为处理器实现决定了SDRAM对应的bank地址是不能改变的。如Samsung S3c2410.

不过我的看法有点稍微不一样,如果上面两种机制都没有，那么Remap就不要做了,它给的典型例子是Samsung S3c2410 ,2410虽然sdram对应的bank地址不能改变,但它有MMU功能, MMU可以起到remap的作用,常用的最典型的应该是例子Samsung S3c44b0,它既没有mmu,又SDRAM对应地址有没办法改变.顺便补充下除了4510可以改变每个bank的地址,还有华邦的w90P740(arm7),呵呵,我现在用的U就是这款U,可以把bank的地址随意的设置.

2.relocate .

relocate (地址重定位),个人觉得这个是boot里面最麻烦也是最核心的部分,刚开始看boot代码的时候,它简直是我的恶梦,不知道大家分析boot的源码流程是否这样,也可能我大学不是计算机的,没学过编译原理(现在也没看过)对链接和加载一无所知,有两个星期非常痛苦,就是不懂人家boot里面的链接脚本为什么要那样写.网上关于uboot的帖子很多,但对链接加载这块,始终写的不详细,不知道是不是太过于基础了,高手都不愿意讲,最后自己找资料,发现其实一切痛苦的根源都是对链接和加载不太清楚造成的,但个人感觉boot除了初始化以外就是搬运程序,如何搬运?为什么要那样搬运都需要对硬件板的地址分布很清楚?而这些都是链接决定的,所以非弄清楚不可!

1.我们为什么需要relocate ? 经济方面,(nandflash和norflash 每兆价格相差悬殊),把boot代码放在norflash里面(为什么不放在nandflash里面,因为nandflash读需要驱动支持,norflash可以直接访问),boot通常很小,只需要占用几十k的空间,所以只需要很小的norflash芯片,这样很便宜,而把应用程序通常很大,所以用价格低廉nandflash来储存,实际应用,通过执行boot程序,把nandflash里面代码和数据搬运到内存中来执行,这样比程序直接放在norflash里执行,可以.另外还有运行速度方面的差别,程序在norflash里执行的速度远远小于在sdram中执行的速度,为了追求更高的速度,也需要relocate,让程序在sdram里面执行 .

2.关于加载域(VMA)和运行域(LMA),杜春雷在它那本经典的<>一书专门有一章来讲加载域和运行域不一致的情况,但我当初接触了它的这些加载域和运行域后,看uboot的lds ,uboot的lds没有设置LMA,只是设置了VMA,为此我疑惑很久.直到耐心的看了那本链接器和加载器的书才豁然明白( http://bbs.chinaunix.net/viewthread.php?tid=817770 ),任何一个链接器和加载器的基本工作都非常简单: 将更抽象的名字与更底层的名字绑定起来，好让程序员使用更抽象的名字编写代码,链接器的就是把源文件进行符号解析,把解析出来的符号和地址的进行绑定,把