轉：http://blog.csdn.net/voice_shen/article/details/17373671
這篇文章寫的非常詳細
[u-boot: 2014.01-rc1]
本文將使用sama5d3xek SPL實現做為例子，具體代碼可查看：https://github.com/voiceshen/u-boot/tree/sama5d3xek_spl_spi_nand
u-boot SPL (second program loader), 對許多人來說也說很陌生。下面對此進行一個簡單介紹。
1. ARM SoC的啟動過程：
RomBoot --> SPL --> u-boot --> Linux kernel --> file system --> start application
(RomBoot是固化在SoC內部的。)
u-boot實現了一個新功能，能在編譯u-boot的同時生成SPL二進制文件。
2. SPL運行代碼go through
從u-boot-spl.lds鏈接文件可知，啟動代碼也是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去啟動u-boot) 到此SPL的生命周期結束。
簡單來講：SPL所做工作，一些硬件的初始化，然后讀取u-boot，最后調轉至u-boot。
3. 下面具體分析SPL的相關代碼。
<arch/arm/cpu/armv7/start.S>
110 reset: 111 bl save_boot_params 112 /* 113 * disable interrupts (FIQ and IRQ), also set the cpu to SVC32 mode, 114 * except if in HYP mode already 115 */ 116 mrs r0, cpsr 117 and r1, r0, #0x1f @ mask mode bits 118 teq r1, #0x1a @ test for HYP mode 119 bicne r0, r0, #0x1f @ clear all mode bits 120 orrne r0, r0, #0x13 @ set SVC mode 121 orr r0, r0, #0xc0 @ disable FIQ and IRQ 122 msr cpsr,r0 123 124 /* 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 */ 129 #if !(defined(CONFIG_OMAP44XX) && defined(CONFIG_SPL_BUILD)) 130 /* Set V=0 in CP15 SCTRL register - for VBAR to point to vector */ 131 mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ Read CP15 SCTRL Register 132 bic r0, #CR_V @ V = 0 133 mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ Write CP15 SCTRL Register 134 135 /* Set vector address in CP15 VBAR register */ 136 ldr r0, =_start 137 mcr p15, 0, r0, c12, c0, 0 @Set VBAR 138 #endif 139 140 /* the mask ROM code should have PLL and others stable */ 141 #ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT 142 bl cpu_init_cp15 143 bl cpu_init_crit 144 #endif 145 146 bl _main
111：如果沒有重新定義save_boot_params，則使用<arch/arm/cpu/armv7/start.S>中的save_boot_params。其不做任何事情，直接返回。
116~138: 看注釋即可明白。
141: 因為SPL主要是對SoC進行初始化，所以不會定義CONFIG_SKIP_LOWLEVE_INIT, 即142，143行得以執行。
142: cpu_init_cpu15, 主要作用invalidate L1 I/D cache, disable MMU. 檢查是否需要workaround。
143: cpu_init_crit直接跳轉到lowlevel_init
下面看看lowlevel_init的實現：
<arch/arm/cpu/armv7/lowlevel_init.S>
18 ENTRY(lowlevel_init) 19 /* 20 * Setup a temporary stack 21 */ 22 ldr sp, =CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR 23 bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */ 24 #ifdef CONFIG_SPL_BUILD 25 ldr r9, =gdata 26 #else 27 sub sp, #GD_SIZE 28 bic sp, sp, #7 29 mov r9, sp 30 #endif 31 /* 32 * Save the old lr(passed in ip) and the current lr to stack 33 */ 34 push {ip, lr} 35 36 /* 37 * go setup pll, mux, memory 38 */ 39 bl s_init 40 pop {ip, pc} 41 ENDPROC(lowlevel_init)
22: 對stack pointer賦值成CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR
23: 確保sp是8字節對齊。
25：將gdata的地址存入到r9寄存器中。
39：跳轉到s_init。對Atmel sama5d3xek board, s_init定義在：<arch/arm/cpu/at91-common/spl.c> 此處暫時不分析。
然后返回到start.S處，接下來調用：bl _main到<arch/arm/lib/crt0.S>
58 ENTRY(_main) 59 60 /* 61 * Set up initial C runtime environment and call board_init_f(0). 62 */ 63 64 #if defined(CONFIG_SPL_BUILD) && defined(CONFIG_SPL_STACK) 65 ldr sp, =(CONFIG_SPL_STACK) 66 #else 67 ldr sp, =(CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR) 68 #endif 69 bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */ 70 sub sp, #GD_SIZE /* allocate one GD above SP */ 71 bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */ 72 mov r9, sp /* GD is above SP */ 73 mov r0, #0 74 bl board_init_f
65: 重新對SP賦值
69: 確認sp是8字對齊
70：相當於保留一個global_data的大小。
71: 確認更新后的sp是8字對齊
72：r9指向global_data
73：r0賦值0
74：跳轉到board_init_f中運行。
board_init_f在<arch/arm/lib/spl.c>定義：
20 /* 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 */ 26 void __weak board_init_f(ulong dummy) 27 { 28 /* Clear the BSS. */ 29 memset(__bss_start, 0, __bss_end - __bss_start); 30 31 /* Set global data pointer. */ 32 gd = &gdata; 33 34 board_init_r(NULL, 0); 35 }
26: board_init_f是一個弱函數，是可以被重新定義的。
29：對BSS段進行清零操作。
34: 跳轉到board_init_r
board_init_r在<common/spl/spl.c>中定義：
132 void board_init_r(gd_t *dummy1, ulong dummy2) 133 { 134 u32 boot_device; 135 debug(">>spl:board_init_r()\n"); 136 137 #ifdef CONFIG_SYS_SPL_MALLOC_START 138 mem_malloc_init(CONFIG_SYS_SPL_MALLOC_START, 139 CONFIG_SYS_SPL_MALLOC_SIZE); 140 #endif 141 142 #ifndef CONFIG_PPC 143 /* 144 * timer_init() does not exist on PPC systems. The timer is initialized 145 * and enabled (decrementer) in interrupt_init() here. 146 */ 147 timer_init(); 148 #endif 149 150 #ifdef CONFIG_SPL_BOARD_INIT 151 spl_board_init(); 152 #endif
135: 輸出debug信息：>>spl:board_init_r();
137~140: 如果定義了：CONFIG_SYS_SPL_MALLOC_START, 則進行memory的malloc池初始化。以后調用malloc就在這個池子里面分配內存。
142~148: 如果沒有定義：CONFIG_PPC, 則進行timer的初始化：timer_init() <arm/arm/cpu/armv7/at91/time.c>
150~150: CONFIG_SPL_BOARD_INIT, 則調用spl_board_init(). 這是board相關的定義，<board/atmel/sama5d3xek/sama5d3xek.c>
一切就緒后，就要檢查從什么設備來啟動了。這里就貼出RAM，MMC， NAND相關代碼
154 boot_device = spl_boot_device(); 155 debug("boot device - %d\n", boot_device); 156 switch (boot_device) { 157 #ifdef CONFIG_SPL_RAM_DEVICE 158 case BOOT_DEVICE_RAM: 159 spl_ram_load_image(); 160 break; 161 #endif 162 #ifdef CONFIG_SPL_MMC_SUPPORT 163 case BOOT_DEVICE_MMC1: 164 case BOOT_DEVICE_MMC2: 165 case BOOT_DEVICE_MMC2_2: 166 spl_mmc_load_image(); 167 break; 168 #endif 169 #ifdef CONFIG_SPL_NAND_SUPPORT 170 case BOOT_DEVICE_NAND: 171 spl_nand_load_image(); 172 break; 173 #endif
154: 獲取spl_boot_device,即從什么設備啟動。
157～161：如果定義了CONFIG_SPL_RAM_DEVICE, 則執行spl_ram_load_image()，其就是將image下載到ram中。
162～168：如果定義了CONFIG_SPL_MMC_SUPPORT, 則執行spl_mmc_load_image()，其就是將image從mmc/sd里面讀取到ram中。
169～173：如果定義了CONFIG_SPL_NAND_SUPPORT, 則執行spl_nand_load_image(), 其就是將image從nand flash中讀取到ram中。
當要啟動的image位於RAM中后，我們就可以啟動之。
213 switch (spl_image.os) { 214 case IH_OS_U_BOOT: 215 debug("Jumping to U-Boot\n"); 216 break; 217 #ifdef CONFIG_SPL_OS_BOOT 218 case IH_OS_LINUX: 219 debug("Jumping to Linux\n"); 220 spl_board_prepare_for_linux(); 221 jump_to_image_linux((void *)CONFIG_SYS_SPL_ARGS_ADDR); 222 #endif 223 default: 224 debug("Unsupported OS image.. Jumping nevertheless..\n"); 225 } 226 jump_to_image_no_args(&spl_image); 227 }
213: 判斷image的類型。
214：如果是u-boot,則直接到227去運行u-boot。
218：如果是Linux，則到221去啟動Linux.
至此，SPL結束它的生命，控制權交於u-boot或Linux。