海思uboot啟動流程詳細分析(一)


第一階段 start.S

首先我們可以在u-boot.lds中看到ENTRY(_start),即指定了入口_start_start也就是整個start.S的最開始;

1. reset

arch\arm\cpu\armv8\hi3559av100中的start.S

注意x30在ARMV8中代表lr寄存器


reset:
    /*
     * Could be EL3/EL2/EL1, Initial State:
     * Little Endian, MMU Disabled, i/dCache Disabled
     */
    adr    x0, vectors
    switch_el x1, 3f, 2f, 1f
3:  msr    vbar_el3, x0
    mrs    x0, scr_el3
    orr    x0, x0, #0xf             /* SCR_EL3.NS|IRQ|FIQ|EA */
    msr    scr_el3, x0
    msr    cptr_el3, xzr            /* Enable FP/SIMD */
#ifdef COUNTER_FREQUENCY
    ldr    x0, =COUNTER_FREQUENCY
    msr    cntfrq_el0, x0           /* Initialize CNTFRQ */
#endif
    b      0f
2:  msr    vbar_el2, x0
    mov    x0, #0x33ff
    msr    cptr_el2, x0             /* Enable FP/SIMD */
    b      0f
1:  msr    vbar_el1, x0
    mov    x0, #3 << 20
    msr    cpacr_el1, x0            /* Enable FP/SIMD */
0:
    /*
     * Cache/BPB/TLB Invalidate
     * i-cache is invalidated before enabled in icache_enable()
     * tlb is invalidated before mmu is enabled in dcache_enable()
     * d-cache is invalidated before enabled in dcache_enable()
     */

    /*
     *  read system register REG_SC_GEN2
     *  check if ziju flag
     */
    ldr    x0, =SYS_CTRL_REG_BASE
    ldr    w1, [x0, #REG_SC_GEN2]
    ldr    w2, =0x7a696a75         /* magic for "ziju" */
    cmp    w1, w2
    bne    normal_start_flow
    mov    x1, sp                  /* save sp */
    str    w1, [x0, #REG_SC_GEN2]  /* clear ziju flag */

adr x0, vectors,其中的vectors代表了異常向量表

主要做了如下事情:

1)reset SCTRL寄存器

具體可參考reset_sctrl函數,由CONFIG_SYS_RESET_SCTRL控制,一般不需要打開。該配置項的解釋如下:

Reset the SCTRL register at the very beginning of execution to avoid interference from stale mappings set up by early firmware/loaders/etc.

http://lists.denx.de/pipermail/u-boot/2015-April/211147.html

2)根據當前的EL級別,配置中斷向量、MMU、Endian、i/d Cache等。

3)配置ARM的勘誤表

具體可參考apply_core_errata函數,由CONFIG_ARM_ERRATA_XXX控制,在項目的初期,可以不打開,后續根據實際情況打開)。

2. normal_start_flow流程

這里是正常啟動流程

normal_start_flow:
    /* set stack for C code  */
    ldr    x0, =(CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR)
    bic    sp, x0, #0xf            /* 16-byte alignment for ABI compliance */

    bl      uart_early_init
    adr     x0, Str_SystemSartup
    bl      uart_early_puts
	ldr  x0, =0x1202008c
	ldr w0, [x0]
	bl uart_early_put_hex
    /* enable I-Cache  */
    bl     icache_enable

1)設置代碼的堆棧
2.)跳轉到uart_early_init

因為uart_early_init是全局的偽匯編指令(在uart.S中定義),所以在start.S中也可以使用到

3)聲明一個字符串Str_SystemSartup
4)使能icache

因為bne normal_start_flow是不跳轉回來的,所以會繼續向下執行

3. running_addr_check流程

判斷是否進入not_ddr_init中,不需要DDR初始化,直接copy到DDR中

check_boot_mode:
    ldr    x0, =SYS_CTRL_REG_BASE
    ldr    w0, [x0, #REG_SYSSTAT]
    lsr    w6, w0, #4
    and    w6, w6, #0x3
    cmp    w6, #BOOT_FROM_EMMC  //判斷是不是EMMC啟動
    bne    ufs_boot //如果不是,則進入ufs_boot

4. ziju_flow流程

自舉模式從這里我可以推斷出,芯片的啟動分為兩種,一種是自舉模式也就是本地的spiflash或nand或emmc等啟動,另一種就是pcie啟動模式。不同啟動模式對應不同的啟動流程。但不同啟動模式代碼是相互交織的,需要分清楚!

1) 初始化PLL和DDRC控制器和管腳復用情況。

/* init PLL/DDRC/pin mux/... */
    ldr r0, _blank_zone_start
    ldr r1, _TEXT_BASE
    sub r0, r0, r1
    ldr r1, =RAM_START_ADRS
    add r0, r0, r1
    mov r1, #0x0                 /* flags: 0->normal 1->pm */
    bl  init_registers           /* init PLL/DDRC/... */

bl init_registers這個函數是初始化一些寄存器,這些寄存器分了很多,包括中斷、網絡、哈希功能形式的寄存器,初始化的意思就是給一個值,但這值一般沒什么意義,具體的寄存器,后面會再進行配置!

2) start_ddr_training

/* DDR training:DR布線,完全按等長約束就沒有ddr training的說法。
當布線去掉等長約束或放寬約束條件,就要做ddr training,以保證時序的完整性,使信號的建立&保持時間窗口一致。ddr training是調整Addr/Cmd信號對CLK,DQ信號對DQS的延時。由於沒做等長約束,信號有長,有短,就會導致信號有快,慢之差(信號在1000mil走線耗時約160~180ps,相對FR-4的板材),ddr training就是找到一套參數,使信號的建立與保持時間充足。並保存且寫到配置中。*/

3) pcie_slave_boot

5. jump_to_ddr

自舉模式省略了一些PCIE判斷的情況的解釋,我也沒怎么看懂

jump_to_ddr:
    adr    x0, _start_armboot
    ldr    x30,[x0]
    ret

開始進入跳轉到C語言階段

總結

  1. 關cache,關mmu,SVC模式
  2. 檢測是不是自舉模式還是pcie啟動,也包括是冷啟動還是熱啟動
  3. 串口初始化
  4. DDR初始化和DDR training
  5. 正常啟動時,會檢測啟動方式,對代碼進行相應的拷貝,重定位
  6. 設置堆棧
  7. 清bss段
  8. 跳轉到第二階段,即C語言階段


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