[转]uboot中ＳＰＬ作用

转：http://blog.csdn.net/voice_shen/article/details/17373671

这篇文章写的非常详细

[u-boot: 2014.01-rc1]

本文将使用sama5d3xek SPL实现做为例子，具体代码可查看：https://github.com/voiceshen/u-boot/tree/sama5d3xek_spl_spi_nand

u-boot SPL (second program loader), 对许多人来说也说很陌生。下面对此进行一个简单介绍。

1. ARM SoC的启动过程：

RomBoot --> SPL --> u-boot --> Linux kernel --> file system --> start application

(RomBoot是固化在SoC内部的。)

u-boot实现了一个新功能，能在编译u-boot的同时生成SPL二进制文件。

2. SPL运行代码go through

从u-boot-spl.lds链接文件可知，启动代码也是start.S。

(reset) <arch/arm/cpu/armv7/start.S> (b lowlevel_init: arch/arm/cpu/armv7/lowlevel_init.S)  (b _main) --> <arch/arm/lib/crt0.S> (bl board_init_f) --> <arch/arm/lib/spl.c> (board_init_r) --> <common/spl/spl.c> (jump_to_image_no_args去启动u-boot) 到此SPL的生命周期结束。

简单来讲：SPL所做工作，一些硬件的初始化，然后读取u-boot，最后调转至u-boot。

3. 下面具体分析SPL的相关代码。

<arch/arm/cpu/armv7/start.S>

 reset:
         bl      save_boot_params
         /*
113          * disable interrupts (FIQ and IRQ), also set the cpu to SVC32 mode,
114          * except if in HYP mode already
115          */
         mrs     r0, cpsr
         and     r1, r0, #0x1f           @ mask mode bits
         teq     r1, #0x1a               @ test for HYP mode
         bicne   r0, r0, #0x1f           @ clear all mode bits
         orrne   r0, r0, #0x13           @ set SVC mode
         orr     r0, r0, #0xc0           @ disable FIQ and IRQ
         msr     cpsr,r0

 /*
125  * Setup vector:
126  * (OMAP4 spl TEXT_BASE is not 32 byte aligned.
127  * Continue to use ROM code vector only in OMAP4 spl)
128  */
 #if !(defined(CONFIG_OMAP44XX) && defined(CONFIG_SPL_BUILD))
         /* Set V=0 in CP15 SCTRL register - for VBAR to point to vector */
         mrc     p15, , r0, c1, c0,    @ Read CP15 SCTRL Register
         bic     r0, #CR_V               @ V =
         mcr     p15, , r0, c1, c0,    @ Write CP15 SCTRL Register

         /* Set vector address in CP15 VBAR register */
         ldr     r0, =_start
         mcr     p15, , r0, c12, c0,   @Set VBAR
 #endif

         /* the mask ROM code should have PLL and others stable */
 #ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
         bl      cpu_init_cp15
         bl      cpu_init_crit
 #endif

         bl      _main

111：如果没有重新定义save_boot_params，则使用<arch/arm/cpu/armv7/start.S>中的save_boot_params。其不做任何事情，直接返回。

116~138: 看注释即可明白。

141: 因为SPL主要是对SoC进行初始化，所以不会定义CONFIG_SKIP_LOWLEVE_INIT, 即142，143行得以执行。

142: cpu_init_cpu15, 主要作用invalidate L1 I/D cache, disable MMU. 检查是否需要workaround。

143: cpu_init_crit直接跳转到lowlevel_init

下面看看lowlevel_init的实现：
<arch/arm/cpu/armv7/lowlevel_init.S>

 ENTRY(lowlevel_init)
          /*
 20          * Setup a temporary stack
 21          */
          ldr     sp, =CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR
          bic     sp, sp, # /* 8-byte alignment for ABI compliance */
  #ifdef CONFIG_SPL_BUILD
          ldr     r9, =gdata
  #else
          sub     sp, #GD_SIZE
          bic     sp, sp, #
          mov     r9, sp
  #endif
          /*
 32          * Save the old lr(passed in ip) and the current lr to stack
 33          */
          push    {ip, lr}

          /*
 37          * go setup pll, mux, memory
 38          */
          bl      s_init
          pop     {ip, pc}
  ENDPROC(lowlevel_init)

22: 对stack pointer赋值成CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR

23: 确保sp是8字节对齐。

25：将gdata的地址存入到r9寄存器中。

39：跳转到s_init。对Atmel sama5d3xek board, s_init定义在：<arch/arm/cpu/at91-common/spl.c> 此处暂时不分析。

然后返回到start.S处，接下来调用：bl _main到<arch/arm/lib/crt0.S>

  ENTRY(_main)

  /*
 61  * Set up initial C runtime environment and call board_init_f(0).
 62  */

  #if defined(CONFIG_SPL_BUILD) && defined(CONFIG_SPL_STACK)
          ldr     sp, =(CONFIG_SPL_STACK)
  #else
          ldr     sp, =(CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR)
  #endif
          bic     sp, sp, #      /* 8-byte alignment for ABI compliance */
          sub     sp, #GD_SIZE    /* allocate one GD above SP */
          bic     sp, sp, #      /* 8-byte alignment for ABI compliance */
          mov     r9, sp          /* GD is above SP */
          mov     r0, #
          bl      board_init_f

65: 重新对SP赋值

69: 确认sp是8字对齐

70：相当于保留一个global_data的大小。

71: 确认更新后的sp是8字对齐

72：r9指向global_data

73：r0赋值0

74：跳转到board_init_f中运行。

board_init_f在<arch/arm/lib/spl.c>定义：

  /*
 21  * In the context of SPL, board_init_f must ensure that any clocks/etc for
 22  * DDR are enabled, ensure that the stack pointer is valid, clear the BSS
 23  * and call board_init_f.  We provide this version by default but mark it
 24  * as __weak to allow for platforms to do this in their own way if needed.
 25  */
  void __weak board_init_f(ulong dummy)
  {
          /* Clear the BSS. */
          memset(__bss_start, , __bss_end - __bss_start);

          /* Set global data pointer. */
          gd = &gdata;

          board_init_r(NULL, );
  }

26: board_init_f是一个弱函数，是可以被重新定义的。

29：对BSS段进行清零操作。

34: 跳转到board_init_r

board_init_r在<common/spl/spl.c>中定义：

 void board_init_r(gd_t *dummy1, ulong dummy2)
 {
         u32 boot_device;
         debug(">>spl:board_init_r()\n");

 #ifdef CONFIG_SYS_SPL_MALLOC_START
         mem_malloc_init(CONFIG_SYS_SPL_MALLOC_START,
                         CONFIG_SYS_SPL_MALLOC_SIZE);
 #endif

 #ifndef CONFIG_PPC
         /*
144          * timer_init() does not exist on PPC systems. The timer is initialized
145          * and enabled (decrementer) in interrupt_init() here.
146          */
         timer_init();
 #endif

 #ifdef CONFIG_SPL_BOARD_INIT
         spl_board_init();
 #endif

135: 输出debug信息：>>spl:board_init_r();

137~140: 如果定义了：CONFIG_SYS_SPL_MALLOC_START, 则进行memory的malloc池初始化。以后调用malloc就在这个池子里面分配内存。

142~148: 如果没有定义：CONFIG_PPC, 则进行timer的初始化：timer_init() <arm/arm/cpu/armv7/at91/time.c>

150~150: CONFIG_SPL_BOARD_INIT, 则调用spl_board_init(). 这是board相关的定义，<board/atmel/sama5d3xek/sama5d3xek.c>

一切就绪后，就要检查从什么设备来启动了。这里就贴出RAM，MMC， NAND相关代码

         boot_device = spl_boot_device();
         debug("boot device - %d\n", boot_device);
         switch (boot_device) {
 #ifdef CONFIG_SPL_RAM_DEVICE
         case BOOT_DEVICE_RAM:
                 spl_ram_load_image();
                 break;
 #endif
 #ifdef CONFIG_SPL_MMC_SUPPORT
         case BOOT_DEVICE_MMC1:
         case BOOT_DEVICE_MMC2:
         case BOOT_DEVICE_MMC2_2:
                 spl_mmc_load_image();
                 break;
 #endif
 #ifdef CONFIG_SPL_NAND_SUPPORT
         case BOOT_DEVICE_NAND:
                 spl_nand_load_image();
                 break;
 #endif

154: 获取spl_boot_device,即从什么设备启动。

157～161：如果定义了CONFIG_SPL_RAM_DEVICE, 则执行spl_ram_load_image()，其就是将image下载到ram中。

162～168：如果定义了CONFIG_SPL_MMC_SUPPORT, 则执行spl_mmc_load_image()，其就是将image从mmc/sd里面读取到ram中。

169～173：如果定义了CONFIG_SPL_NAND_SUPPORT, 则执行spl_nand_load_image(), 其就是将image从nand flash中读取到ram中。

当要启动的image位于RAM中后，我们就可以启动之。

         switch (spl_image.os) {
         case IH_OS_U_BOOT:
                 debug("Jumping to U-Boot\n");
                 break;
 #ifdef CONFIG_SPL_OS_BOOT
         case IH_OS_LINUX:
                 debug("Jumping to Linux\n");
                 spl_board_prepare_for_linux();
                 jump_to_image_linux((void *)CONFIG_SYS_SPL_ARGS_ADDR);
 #endif
         default:
                 debug("Unsupported OS image.. Jumping nevertheless..\n");
         }
         jump_to_image_no_args(&spl_image);
 }

213: 判断image的类型。

214：如果是u-boot,则直接到227去运行u-boot。

218：如果是Linux，则到221去启动Linux.

至此，SPL结束它的生命，控制权交于u-boot或Linux。