02.uboot分析之源碼第一階段
之前寫的硬件相關的裸機源碼的流程和uboot差不多。之前的實驗主要完成以下操作：
(1)初始化：關看門狗，初始化時鐘，初始化sdram。
(2)程序很大時，把程序從nandflash拷貝到sdaram。
(3)調用C函數必須設置棧sp
.globl _start /*跳轉到reset*/ _start: b reset ldr pc, _undefined_instruction ldr pc, _software_interrupt ldr pc, _prefetch_abort ldr pc, _data_abort ldr pc, _not_used ldr pc, _irq ldr pc, _fiq _undefined_instruction: .word undefined_instruction _software_interrupt: .word software_interrupt _prefetch_abort: .word prefetch_abort _data_abort: .word data_abort _not_used: .word not_used _irq: .word irq _fiq: .word fiq .balignl 16,0xdeadbeef reset: /* * set the cpu to SVC32 mode 管理模式 */ mrs r0,cpsr bic r0,r0,#0x1f orr r0,r0,#0xd3 msr cpsr,r0 /* turn off the watchdog 關看門狗*/ #if defined(CONFIG_S3C2400) # define pWTCON 0x15300000 # define INTMSK 0x14400008 /* Interupt-Controller base addresses */ # define CLKDIVN 0x14800014 /* clock divisor register */ #elif defined(CONFIG_S3C2410) # define pWTCON 0x53000000 # define INTMOD 0X4A000004 # define INTMSK 0x4A000008 /* Interupt-Controller base addresses */ # define INTSUBMSK 0x4A00001C # define CLKDIVN 0x4C000014 /* clock divisor register */ #endif #if defined(CONFIG_S3C2400) || defined(CONFIG_S3C2410) ldr r0, =pWTCON mov r1, #0x0 str r1, [r0] /* * mask all IRQs by setting all bits in the INTMR - default 關中斷 */ mov r1, #0xffffffff ldr r0, =INTMSK str r1, [r0] # if defined(CONFIG_S3C2410) ldr r1, =0x3ff ldr r0, =INTSUBMSK str r1, [r0] # endif /* * we do sys-critical inits only at reboot, * not when booting from ram! * CPU初始化 */ #ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT /*讀地址指令 如果是上電后運行，代碼是從nandflash自動拷貝到sdram，則r0為0.如果是通過下載器下載到sdram，則r0為他的鏈接地址0x33f8000*/ adr r0, _start /* r0 <- current position of code */ ldr r1, _TEXT_BASE /* test if we run from flash or RAM */ /*不相等則證明sdram還沒有被初始化。*/ cmp r0, r1 /* don't reloc during debug */ blne cpu_init_crit #endif #ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT cpu_init_crit: /* * flush v4 I/D caches 關flash */ mov r0, #0 mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0 /* flush v3/v4 cache */ mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0 /* flush v4 TLB */ /* * disable MMU stuff and caches 清mmu */ mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 bic r0, r0, #0x00002300 @ clear bits 13, 9:8 (--V- --RS) bic r0, r0, #0x00000087 @ clear bits 7, 2:0 (B--- -CAM) orr r0, r0, #0x00000002 @ set bit 2 (A) Align orr r0, r0, #0x00001000 @ set bit 12 (I) I-Cache mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 /* * before relocating, we have to setup RAM timing * because memory timing is board-dependend, you will * find a lowlevel_init.S in your board directory. */ mov ip, lr /*初始化存儲控制器，初始化之后內存才可以使用*/ bl lowlevel_init mov lr, ip mov pc, lr #endif /* CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT */ /* Set up the stack 設置棧 */ /*棧會一直減下去，指向不同的位置*/ stack_setup: ldr r0, _TEXT_BASE /* upper 128 KiB: relocated uboot r0=0x33f80000 */ sub r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN /* malloc area r0 =r0-CFG_MALLOC_LEN */ sub r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* bdinfo r0 =r0-CFG_GBL_DATA_SIZE */ #ifdef CONFIG_USE_IRQ /*r0=r0-(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)*/ sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ） #endif sub sp, r0, #12 /* leave 3 words for abort-stack r0=r0-12 */ #ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT /*調用初始化時鐘的C函數*/ bl clock_init #endif /*把代碼從flash讀到sdram鏈接地址*/ relocate: /* relocate U-Boot to RAM */ adr r0, _start /* r0 <- current position of code */ ldr r1, _TEXT_BASE /* test if we run from flash or RAM */ cmp r0, r1 /* don't reloc during debug */ beq clear_bss ldr r2, _armboot_start ldr r3, _bss_start sub r2, r3, r2 /* r2 <- size of armboot */ /*清楚BSS段，初始化為0的靜態變量或者全局變量*/ clear_bss: ldr r0, _bss_start /* find start of bss segment */ ldr r1, _bss_end /* stop here */ mov r2, #0x00000000 /* clear */ ldr pc, _start_armboot /*調用c函數start_armboot*/ _start_armboot: .word start_armboot
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小結：設置管理模式，關看門狗，屏蔽中斷，sdram的初始化，設置棧，設置時鐘，代碼重定位，清除bss段(之前的都稱為uboot的第一階段)，調用C函數start_armboot(第二階段開始)。
BSS段清零的原因是因為這個段是BSS
要說為什么要有BSS的話，歷史就比較久遠了。 BSS段我所知道的起源是Unix最初的時候（當然，不排除可能有更早的情況）。變量分兩種：局部變量、全局變量。
根據C語法的規定，局部變量不設置初始值的時候，其初始值是不確定的，局部變量（不含靜態局部變量）的存儲位置位于棧上，具體位置不固定。
全局變量（和靜態局部變量）有專門數據段存儲，初始值是0，具體位置是固定的。
其實說到底，就兩種，一種是位置固定（數據段里），一種是位置不固定的（棧上）。
要知道，早期的計算機存儲設備是很貴的，而很多時候，數據段里的全局變量都是0（或者沒有初始值），那么存儲這么多的0到目標文件里其實是沒有必要的。所以為了節約空間，在生成目標文件的時候，就把沒有初始值（實際就是0）的數據段里的變量都放到BSS段里，這樣目標文件就不需要那么大的體積里（節約磁盤空間）。只有當目標文件被載入的時候，加載器負責把BSS段清零（一個循環就可以搞定）。 之后，這個規則慢慢的成為一個標準配置，大多數編譯器也就都支持了BSS段。
然后解釋幾個問題： Q:為什么局部變量初始值不是0？ A:局部變量初始值也可以是零（在某些語言中就是），但這實際上需要消耗硬件指令去完成，有些時候這種清零的動作意義不大，對于編譯器來說也是一種負擔，每次調用函數都要消耗指令去清零，負擔太大。要知道全局變量在內存中只有一份，局部變量（非靜態）可以是多份的，前者一次清零就可以了，后者多次清零，負擔太大。
Q:如果BSS不清零可不可以？ A:可以，如果編譯器規定BSS段不清零，也是可以的，但這樣的話C語言語法就要改了：未初始化的全局變量和靜態局部變量，其值是未知的。甚至其它語言也要跟著改語法。
所以，BSS段清零的原因是因為這個段是BSS 現在存儲介質這么便宜了，是不是BSS已經沒有必要了？當然不是了，介質便宜僅限于PC和數碼產品這一塊，嵌入式行業永遠都不存在存儲介質沒有限制的情況。
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