《uboot教程 Exynos4412》-第3章-汇编之源码分析（1）

阳阳天

在第一章中，介绍了Exynos4412的iROM、启动方式、源码组成等；在第二章中，介绍
uboot 编译等。通过前面对编译的详细分析，了解到 uboot 源码中有以下几个文件是非常重
& B/ z/ N, d: k0 n( k3 p" n1 X要的：
2 o3 t  n/ |5 U$ ]8 H“cpu/ARM_cortexa9/start.S”
5 Q6 t7 ]9 g* \: W3 t! w6 j“board/samsung/smdkc210/lowlevel_init_SCP.S 或者 lowlevel_init_POP.S”
# L; B8 x- l# G6 x& I“include/configs/itop_4412_android.h 或者 itop_4412_ubuntu.h”
其中“cpu/arm_cortexa9/start.S”是 uboot 代码入口文件，分析 uboot 一般是从
“start.S”文件开始，“lowlevel_init_SCP.S”文件是内存初始化、时钟初始化和串口初始化
- h' L# c+ S, K等的文件，start.S 文件在运行过程中会跳到这个文件中。
“itop_4412_android.h 或者 itop_4412_ubuntu.h”文件是重要的配置头文件，里面的
宏配置，会影响以上文件如何编译和运行，包括在下一章节中 uboot 源码的 C 语言部分，很
6 J4 }: b, d$ F% Q' y; v, m, O多代码编译和运行都会受到这个头文件的影响。
本章主要内容是，从“start.S”文件开始分析所有汇编代码，截止于 uboot 开始执行 C
- u0 a* ?7 q0 g* {/ V代码。其中涉及到很多不常用概念，需要我们去了解和掌握；涉及到汇编语法，需要我们去了
* B2 y  v/ t8 C* \* p' y解。
3.1 分析 uboot 汇编源码必要的知识和学习方法汇总
. {* {6 H9 w) b" x本小节，结合 datasheet 介绍 4412 的物理地址概念，这部分和单片机中类似；介绍汇编
0 p9 r1 W- `6 T% N* e7 N1 U语法如何学习以及要掌握到什么程度；汇编部分调试方法。
( U" Q1 `& ~. f5 y9 G3.1.1 4412 的物理地址和虚拟地址介绍
6 @# w0 h6 S" M) f- w0 B0 y" g如果用户学习过迅为的 linux 驱动教程，其中有一期，专门介绍物理地址和虚拟地址的概
5 n. d' O6 ?* X1 `2 M念。几乎在所有现代操作系统中，物理地址都是通过 MMU（内存管理单元）映射为虚拟地
" m# @3 Z5 J6 y; `* o( X$ _址。但是在 uboot 汇编部分，还是直接操作物理地址的。
物理地址的概念。
MPU 地址总线传来的地址，由硬件电路控制其具体含义。物理地址中很大一部分是留给
4 b0 _, B, S# T5 w! L内存条中的内存的。物理地址空间，一部分给内存用，一部分给总线用，这是由硬件设计来决
定的，因此在 32 bits 地址线的处理器中，物理地址空间是 2 的 32 次方，即 4GB，但物理
RAM 一般不能上到 4GB，因为还有一部分要给总线用（总线上还挂着别的许多设备）。
- N7 n) |% V1 R! l& j1 W对于有单片机基础的用户来说，物理地址还是比较好理解，例如在 51 单片机中，P0.0 表
6 {/ E8 t% z1 G! F0 g示小灯的输出寄存器，给这个寄存器写 1 小灯灭，写 0 小灯亮，寄存器 P0.0 的地址就是物理
地址。
$ ^4 z4 B+ l. ?- s( e

1. <p>P0 = 0xfe；//小灯亮</p><p>P0 = 0xff；//小灯灭</p>

复制代码

P0 在 51 寄存器头文件中，有一个宏定义它的实际地址，也就是物理地址。
在 4412 中，物理地址太多了，根本没有办法全部介绍，2000 多页的 datasheet 中大部
分都是介绍寄存器，一个一个介绍是无法实现的。但是我们有必要掌握和理解其中的寄存器框
) B/ @# z, P* q& H架和典型寄存器。
在 4412datasheet 第三章“Memory Map”中，如下图所示，这是 4412 全部基地址的描述。
( r7 j: _, Q, @4 U$ ~/ D0 @! d0 O
- M1 B  @$ u- l3 M' v4 n5 w注意上表中，0x4000_0000~0xA000_0000，0xA000_0000~0x0000_0000 这两个地址
区间，这两个区间是 DMC 内存控制器的寻址地址，也就是内存的物理地址。实际上 4412 最
大支持的内存可以达到 3G，32 位处理器理论上可以支持 2 的 32 次方（最大 4G），如上表
+ i& P2 s/ a+ B所示，其中 1G 的地址给了 iROM、iRAM 等等这些 MPU 内部寄存器使用，所以 32 位 MPU
, G* e9 l: V8 q- T* z" ]是不可能达到 4G 内存的。
8 @5 W2 A& {9 H现代操作系统普遍采用虚拟内存管理（Virtual Memory Management）机制，这需要
MMU（Memory Management Unit）的支持。MMU 通常是 CPU 的一部分，如果处理器
没有 MMU，或者有 MMU 但没有启用，CPU 执行单元发出的内存地址将直接传到芯片引脚
; `% u' J& n  e8 u上，被内存芯片（物理内存）接收，这称为物理地址（Physical Address），如果处理器启用
) k. r; P% \0 R# P了 MMU，CPU 执行单元发出的内存地址将被 MMU 截获，从 CPU 到 MMU 的地址称为虚拟
地址（Virtual Address），而 MMU 将这个地址翻译成另一个地址发到 CPU 芯片的外部地址
: d3 i3 v& r; _引脚上，也就是将虚拟地址映射成物理地址。通过内存管理单元，可以实现 4G 的虚拟内存。
* v/ c) E' e8 D: I, j6 Q在 uboot 代码中，需要多次用到以上地址的概念，其中内存管理单元被开启或者关闭，
所以有必要先介绍一下这几个地址的概念。
3.1.2 关于汇编语法
如果学习过单片机课程，会发现大部分都是使用 C 语言去编码，汇编使用的非常少了。
那么还有必要去学习汇编么？其实是没有必要的，因为在 uboot 中汇编代码量非常少，以
* D& C) u* F  \4412 的 uboot 源码为例，其中有效的汇编代码不足 200 行，我们根本不需要为了读懂 200
* P  K; l& Y4 B2 s, N7 d行代码专门去学习一门编程语言。
作者这里建议，首先我们的目标是一定要把这些代码读明白，如果不明白会影响后面 C
* z( L9 ]" H; o: m; k2 M5 ]8 Q& ]6 d0 A代码的阅读，以及 uboot 的移植；其次，我们要弄清楚每一行有效汇编代码的语法。
现在我们已经知道汇编是从“cpu/arm_cortexa9/start.S”这个文件开始执行，那么我们
就从第一行代码的语法开始学习，代码执行到或者跳到哪一行，我们就学习这一行代码的语
5 g3 ?$ d* m3 @8 V; l法。
- H$ z) B- U" F, H4 j! }在手册的附录部分，我们会依次介绍汇编代码中出现的语法，大家也可以通过互联网学习
每一行执行的汇编语法。
3.1.3 uboot 汇编代码初始化串口之前的简易调试方法
$ z2 Q  W. p* R# U+ n, S6 j+ T在前面教程中我们介绍过，从 A9 开始，开发板一般都不配 jtag，jtag 价格昂贵，在 A9
之前，由于引导程序 uboot 必须通过 jtag 来烧写，但是在 A9 处理器上，大部分都是支持 tf
2 c; w) l. E+ H$ N. ^8 p卡引导，这样可以免去 jtag 的费用，烧写变的简单高效。
那么没有 jtag，对于 uboot 的调试，我们没法单步调试，如果有一行代码我们不是很确
定到底执行了没，或者跳到哪一行。如果代码已经执行到串口初始化阶段，当然是可以通过串
口打印字符来实现，在串口初始化之前，其实可以通过控制 LED 灯来跟踪代码。
) Q5 y9 }( @( r# O: h. T以下是开发板上两个小灯控制的代码，可以将小灯点亮。
" q+ R) b: b) a7 n2 e& c! v点亮 LED2 灯：ldr r0, =0x11000104 /* GPL2(0) */
; c0 A1 x0 x# Gldr r1, =0x00000001 /* GPL2(0 output high） */
/ m' A4 T: _% h* T  [: Qstr r1, [r0]
ldr r0, =0x11000100 /* GPL2(0) */
( E5 G& g$ w: Y- l5 Q3 ^3 A/ kldr r1, =0x00000001 /* GPL2(0 output high） */
# I3 @8 l( _+ A" I: `str r1, [r0]
点亮 LED3：
+ r  N# d4 h: k9 J9 P9 [0 Cldr r0, =0x11000060
! K4 f$ ~! m% Uldr r1, =0x00000010
, |6 r% I* P- k) F3 \str r1, [r0]
% A4 H5 S7 g' p$ wldr r0, =0x11000064
ldr r1, =0x00000002
str r1, [r0]
这里简单介绍下这几行汇编代码的含义。
ldr r0, =0x11000104
ldr 是将 0x11000104 值赋给 r0 寄存器。这个值地址为 GPL2DAT。
ldr r1, =0x00000001
ldr 是取 0x11000104 地址的值赋给 r1 寄存器。
3 X2 r3 ~0 l$ l$ D# mstr r1, [r0]
str 是将 r1 的值写入到 r0 数值对应物理地址寄存器中。将 0x00000001 写入到
0x11000104 地址寄存器中，0x11000104 地址是 GPL2DAT 寄存器。
2 q. t# o7 g- W4 q2 s' B, mldr r0, =0x11000100 /* GPL2(0) */
; ^* J+ a) d! @, C2 ildr r1, =0x00000001 /* GPL2(0 output high） */
; p/ I4 V' i! ^- e# n" |str r1, [r0]
' F, G) E; w, c* L将 0x00000001 写入到 0x11000100 地址寄存器中，0x11000100 地址是 GPL2CON 寄
7 m7 M$ ~/ J5 m& C2 T存器。执行这两步就可以将 LED2 点亮。
  ]0 A: `1 \5 G. L$ L点亮 LED3 和点亮 LED2 类似。
在串口初始化之前可以通过点灯来实现调试，串口初始化之后可以通过打印字符来跟踪调
6 x" d- w* e% w' B' F: `) r; q试代码。

3 S. G$ }0 s$ y# f4 M4 z2 r

( u9 o+ u4 K: j' L% V5 |

wu68aq

好东东必须顶。