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2022年11月18日 | U-Boot-1.1.6移植到MINI2440开发板（4） —— 源码分析第二阶段（1）

2022-11-18 来源：zhihu

下面开始分析U-Boot第二阶段：

/lib_arm/board.c：

由前述分析可知，在start.S中对CPU进行了基本的设置，准备好了C程序的运行环境（设置好了堆栈并清BSS），并调用C函数start_armboot，进入lib_arm目录下的board.c文件，第236行开始即为start_armboot函数：

------- /lib_arm/board.c -------

236 void start_armboot (void)

237 {

238 init_fnc_t **init_fnc_ptr;

239 char *s;

240 #ifndef CFG_NO_FLASH

241 ulong size;

242 #endif

243 #if defined(CONFIG_VFD) || defined(CONFIG_LCD)

244 unsigned long addr;

245 #endif

一些变量的定义，其中init_fnc_ptr为初始化函数序列的指针。

接下来初始化全局变量gd与gd->bd的内存区域（清0），第55行的宏定义声明了gd：

------- /lib_arm/board.c -------

55 DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR；

这个宏定义在/include/asm-arm/global_data.h中，（凡是用到gd的文件中都会引用这个宏定义）：

------- /include/asm-arm/global_data.h -------

64 #define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR register volatile gd_t *gd asm ("r8")

第248行设置gd指针的具体地址，其中_armboot_start表示0x33F80000地址，CFG_MALLOC_LEN定义的大小为0x30000=192kB，然后调用memset函数将gd指针开始的、大小为sizeof(gd_t)的内存区域初始化为0：

------- /lib_arm/board.c -------

247 /* Pointer is writable since we allocated a register for it */

248 gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));

249 /* compiler optimization barrier needed for GCC >= 3.4 */

250 __asm__ __volatile__("": : :"memory");

251

252 memset ((void*)gd, 0, sizeof (gd_t));

__asm__：在此插入汇编语句；

__volatile__：禁止优化，即编译器将按照此处的语句处理；

"memory"：强制编译器假设所有内存单元均被汇编指令修改，即CPU必须重新读取内存中的数据，而不是利用cache的缓存数据。

举个栗子（来自网络博客）：

1 int a = 5, b = 6;

2 __asm__ __volatile__("": : :"memory");

3 a = b;

此时第3行的处理，编译器不会用存放b的寄存器给a赋值，而是让CPU重新读取内存中b的值，并赋给a。

第253行、254行设置bd的指针，并将其内存区域初始化为0：

------- /lib_arm/board.c -------

253 gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t));

254 memset (gd->bd, 0, sizeof (bd_t));

255

256 monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start;

接下来按照初始化函数序列的顺序，执行所有的初始化函数：

------- /lib_arm/board.c -------

258 for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) {

259 if ((*init_fnc_ptr)() != 0) {

260 hang ();

261 }

262 }

初始化函数正确执行的返回值应该为0，否则将调用hang()函数，输出错误信息并进入死循环暂停。

初始化函数序列包括CPU的初始化、板级初始化、中断初始化、环境变量初始化、波特率初始化、串口初始化、控制台初始化、显示U-Boot信息以及DRAM的初始化等：

------- /lib_arm/board.c -------

212 typedef int (init_fnc_t) (void);

...

216 init_fnc_t *init_sequence[] = {

217 cpu_init, /* basic cpu dependent setup */

218 board_init, /* basic board dependent setup */

219 interrupt_init, /* set up exceptions */

220 env_init, /* initialize environment */

221 init_baudrate, /* initialze baudrate settings */

222 serial_init, /* serial communications setup */

223 console_init_f, /* stage 1 init of console */

224 display_banner, /* say that we are here */

225 #if defined(CONFIG_DISPLAY_CPUINFO)

226 print_cpuinfo, /* display cpu info (and speed) */

227 #endif

228 #if defined(CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO)

229 checkboard, /* display board info */

230 #endif

231 dram_init, /* configure available RAM banks */

232 display_dram_config,

233 NULL,

234 };

下面对初始化函数序列进行详细说明（可以先初始化波特率和串口，便于输出调试信息，这里按顺序进行分析修改）。

初始化函数序列分析：

cpu_init：

位于/cpu/arm920t/cpu.c文件中，主要用于设置中断的堆栈，在这里并没有定义CONFIG_USE_IRQ，因此实际上无作用，不需进行修改：

------- /cpu/arm920t/cpu.c -------

92 int cpu_init (void)

93 {

94 /*

95 * setup up stacks if necessary

96 */

97 #ifdef CONFIG_USE_IRQ

98 IRQ_STACK_START = _armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - CFG_GBL_DATA_SIZE - 4;

99 FIQ_STACK_START = IRQ_STACK_START - CONFIG_STACKSIZE_IRQ;

100 #endif

101 return 0;

102 }

board_init：

位于/board/mini2440/mini2440.c文件中，主要用于CPU时钟与引脚设置：

------- /board/mini2440/mini2440.c -------

68 int board_init (void)

69 {

70 S3C24X0_CLOCK_POWER * const clk_power = S3C24X0_GetBase_CLOCK_POWER();

71 S3C24X0_GPIO * const gpio = S3C24X0_GetBase_GPIO();

S3C24X0_CLOCK_POWER：在/include/s3c24x0.h中定义，而S3C2440多一个CAMDIVN寄存器，因此在添加修改（不修改也没事）：

------- /include/s3c24x0.h -------

120 /* CLOCK & POWER MANAGEMENT (see S3C2400 manual chapter 6) */

121 /* (see S3C2410 manual chapter 7) */

122 typedef struct {

123 S3C24X0_REG32 LOCKTIME;

124 S3C24X0_REG32 MPLLCON;

125 S3C24X0_REG32 UPLLCON;

126 S3C24X0_REG32 CLKCON;

127 S3C24X0_REG32 CLKSLOW;

128 S3C24X0_REG32 CLKDIVN;

129 #ifdef CONFIG_S3C2440

130 S3C24X0_REG32 CAMDIVN;

131 #endif

132 } /*__attribute__((__packed__))*/ S3C24X0_CLOCK_POWER;

...

845 /* CLOCK & POWER MANAGEMENT */

846 #define rLOCKTIME (*(volatile unsigned *)0x4C000000)

847 #define rMPLLCON (*(volatile unsigned *)0x4C000004)

848 #define rUPLLCON (*(volatile unsigned *)0x4C000008)

849 #define rCLKCON (*(volatile unsigned *)0x4C00000C)

850 #define rCLKSLOW (*(volatile unsigned *)0x4C000010)

851 #define rCLKDIVN (*(volatile unsigned *)0x4C000014)

852 #define rCAMDIVN (*(volatile unsigned *)0x4C000018)

S3C2440还有一些寄存器与S3C2410不同，在后续遇到时将进行修改。

S3C24X0_GPIO：在/include/s3c24x0.h中定义，在前面已经添加了S3C2440的GPIO寄存器：

------- /include/s3c24x0.h -------

385 /* I/O PORT (see manual chapter 9) */

386 typedef struct {

...

470 #ifdef CONFIG_S3C2440

471 S3C24X0_REG32 GPACON;

472 S3C24X0_REG32 GPADAT;

473 S3C24X0_REG32 res1[2];

474 S3C24X0_REG32 GPBCON;

475 S3C24X0_REG32 GPBDAT;

476 S3C24X0_REG32 GPBUP;

477 S3C24X0_REG32 res2;

478 S3C24X0_REG32 GPCCON;

479 S3C24X0_REG32 GPCDAT;

480 S3C24X0_REG32 GPCUP;

481 S3C24X0_REG32 res3;

482 S3C24X0_REG32 GPDCON;

483 S3C24X0_REG32 GPDDAT;

484 S3C24X0_REG32 GPDUP;

485 S3C24X0_REG32 res4;

486 S3C24X0_REG32 GPECON;

487 S3C24X0_REG32 GPEDAT;

488 S3C24X0_REG32 GPEUP;

489 S3C24X0_REG32 res5;

490 S3C24X0_REG32 GPFCON;

491 S3C24X0_REG32 GPFDAT;

492 S3C24X0_REG32 GPFUP;

493 S3C24X0_REG32 res6;

494 S3C24X0_REG32 GPGCON;

495 S3C24X0_REG32 GPGDAT;

496 S3C24X0_REG32 GPGUP;

497 S3C24X0_REG32 res7;

498 S3C24X0_REG32 GPHCON;

499 S3C24X0_REG32 GPHDAT;

500 S3C24X0_REG32 GPHUP;

501 S3C24X0_REG32 res8;

502

503 S3C24X0_REG32 MISCCR;

504 S3C24X0_REG32 DCLKCON;

505 S3C24X0_REG32 EXTINT0;

506 S3C24X0_REG32 EXTINT1;

507 S3C24X0_REG32 EXTINT2;

508 S3C24X0_REG32 EINTFLT0;

509 S3C24X0_REG32 EINTFLT1;

510 S3C24X0_REG32 EINTFLT2;

511 S3C24X0_REG32 EINTFLT3;

512 S3C24X0_REG32 EINTMASK;

513 S3C24X0_REG32 EINTPEND;

514 S3C24X0_REG32 GSTATUS0;

515 S3C24X0_REG32 GSTATUS1;

516 S3C24X0_REG32 GSTATUS2;

517 S3C24X0_REG32 GSTATUS3;

518 S3C24X0_REG32 GSTATUS4;

519 #endif

520 } /*__attribute__((__packed__))*/ S3C24X0_GPIO;

通过设置MPLLCON和UPLLCON来改变时钟频率：

修改时钟设置宏定义如下：

------- /board/mini2440/mini2440.c -------

33 //#define FCLK_SPEED 1

34 #define FCLK_SPEED 200

...

44 #elif FCLK_SPEED==200

45 #define M_MDIV 0x5C

46 #define M_PDIV 0x1

47 #define M_SDIV 0x2

...

50 //#define USB_CLOCK 1

51 #define USB_CLOCK 48

...

61 #elif USB_CLOCK==48

62 #define U_M_MDIV 0x38

63 #define U_M_PDIV 0x2

64 #define U_M_SDIV 0x2

在board_init函数中通过时钟设置的宏定义对时钟频率进行修改：

------- /board/mini2440/mini2440.c -------

83 /* to reduce PLL lock time, adjust the LOCKTIME register */

84 clk_power->LOCKTIME = 0xFFFFFF;

86 /* the CLKDIVN register, FCLK:HCLK:PCLK=4:2:1 */

87 clk_power->CLKDIVN = 0x3;

88 __asm__(

89 "mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0n"

90 "orr r0, r0, #0xC0000000n"

U-Boot 移植 MINI2440开发板

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