P2020 ( e500核 ) 上电启动及uboot流程
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UBOOT
PowerPC体系结构2010-10-09 20:12
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? 系统上电到执行第一条指令前,需要经过配置PLL、Local Bus控制器、LAW、MMU等操作,这些配置完全是由Cpu根据芯片的默认值和芯片外部配置引脚的输入状态自动完成的。如: 1)??? Cpu根据cfg_sys_pll[0:2]的输入状态决定当前CPU的BBC对SYS_CLK的倍频参数; 2)??? Cpu根据cfg_ddr_pll[0:2] 的输入状态决定DDR的时钟频率(DDR2和DDR3不同); 3)??? Cpu根据cfg_core0_pll[0:2]/cfg_core1_pll[0:2]的输入状态决定当前CPU的cor0/cor1对CCB的倍频参数; 4)??? Cpu根据cfg_cpu0_boot和cfg_cpu1_boot的输入状态决定复位时执行boot代码的Core,如下图所示: 5)??? Cpu根据cfg_rom_loc[0:3]的输入状态决定Boot ROM的位置。 6)??? 其它根据外部输入状态决定的配置。 以上,对软件来说最重要的配置是Boot ROM位置的配置。Boot ROM位置与cfg_rom_loc[0:3]输入状态的关系如下图所示: 在硬件连接无误的情况下,P2020启动的配置为: cfg_cpu0_boot=1,core0启动; cfg_cpu1_boot=0,core1等待; cfg_rom_loc[0:3] =1110,从Local bus GPCM—16-bit ROM启动; 根据P2020的硬件手册,Cpu复位后执行的第一条指令的地址是0xFFFF,FFFC。因此,Cpu要能正确执行U-boot代码,至少需要下面几个条件: l???????? Local Access Window能正确转换U-boot代码的物理地址空间 l???????? Local Bus Control能正确转换U-boot代码的物理地址空间 l???????? MMU能正确转换U-boot代码的有效地址空间(e500核的MMU无法关闭) 首先,根据P2020手册,Local Access Window对Boot ROM的地址转换,不通过LAW寄存器配置。在复位时,映射0x0_FF80_0000到启动地址(硬件配置为Local bus GPCM),共8M空间。这样解决了第一个问题。 接着,P2020复位时Local Bus Control寄存器BRn/ORn有默认值为全0,设定了第0个Local Bus Bank的地址空间是从0x0000_0000开始的4G空间,且MSEL=GPCM。这样,所有映射到Local Bus上的地址都会使CS0有效。 然后,MMU在复位时也有默认值。实际上,虽然P2020的MMU有16个TLB1和512个TLB0,复位时仅TLB1的Entry0有效。Entry0将0xFFFF,F000开始的4k有效地址空间映射到0xFFFF,F000开始的4k物理地址空间中,TLB1的Entry0配置如下表所示: 有了以上的配置,P2020 Cpu复位时就能够从连接在Local Bus的CS0上的Nor Flash执行第一条指令了。具体过程如下: Cpu从0xFFFF,FFFC有效地址开始执行,先经过MMU转换得到物理地址0xFFFF,FFFC;然后,Local Access Window的特殊转换直接将0xFFFF,FFFC转换到Cpu的外围器件Local bus GPCM—16-bit ROM上;最后,由于Local Bus的CS0覆盖了4G空间,0xFFFF,FFFC直接被送到了Nor Flash(Boot Flash)的地址总线上。如果外接Boot Flash只有16M BYTE,则地址总线仅24位,0xFFFF,FFFC代表了Flash 0xFF,FFFC的地址。 /cpu/mpc85xx/u-boot.lds文件是连接器脚本文件,其中: .bootpg RESET_VECTOR_ADDRESS - 0xffc: { cpu/mpc85xx/start.o?????? (.bootpg) } :text = 0xffff 规定了/cpu/mpc83xx/start.s的_start_e500代码段放在Flash倒数4K的位置。 .resetvec RESET_VECTOR_ADDRESS: { ??????? *(.resetvec) } :text = 0xffff 规定了复位后从resetvec段开始取指令,这个resetvec段放在FFFFFFFC的位置,在/cpu/mpc85xx/resetvec.s中可以看到e500核从倒数第4个字节处取的是一条跳转指令为: b _start_e500 跳转到位于倒数4K位置的_start_e500标号处。 ??? _start_e500开始的代码会在空间1里建立一个4M的Entry映射,使用的是Entry15,这样就把所有的uboot代码都可以访问到了。然后再会跳到_start标号开始的地方,_start标号位于倒数512K的位置,在这之后的过程和e300核的start.s类似。 ??? E500核的u-boot的启动是从/cpu/mpc85xx/start.s中的_start_e500标号开始的,经历了/cpu/mpc85xx/start.s,/cpu/mpc85xx/cpu_init_early.c,/cpu/mpc85xx/cpu_init.c,/lib_ppc/Board.c等几个文件中的多个汇编和C函数,最后会在/lib_ppc/Board.c中的board_init_r函数中进入命令死循环,等待执行键入的命令。其具体的流程如下图所示: _start_e500函数初始化e500核心,清除指令和数据cache,有效指令和数据cache,设置中断向量,禁止中断响应,禁止看门狗,只允许machine check中断,设置为supervisor级别,无效指令和数据cache,设置HID0寄存器等,为系统创建一个干净可靠的初始环境。 MMU初步配置从前面P2020上电流程可以看出,上电之后,MMU只配置了4k空间,在这4k空间内必须初步配置MMU,使MMU能够映射u-boot真实的有效地址空间。下面这段代码将TLB1的Entry0配置为4M空间。 ?????? lis???? r6,FSL_BOOKE_MAS0(1,15,0)@h ???????? ori???? r6,r6,0)@l ???????? /* create a temp mapping in AS=1 to the 4M boot window */ ???????? lis???? r7,FSL_BOOKE_MAS1(1,1,BOOKE_PAGESZ_4M)@h ???????? ori???? r7,r7,BOOKE_PAGESZ_4M)@l ???????? lis???? r8,FSL_BOOKE_MAS2(TEXT_BASE & 0xffc00000,(MAS2_I|MAS2_G))@h ???????? ori???? r8,r8,(MAS2_I|MAS2_G))@l ???????? /* The 85xx has the default boot window 0xff800000 - 0xffffffff */ ???????? lis???? r9,FSL_BOOKE_MAS3(0xffc00000,(MAS3_SX|MAS3_SW|MAS3_SR))@h ???????? ori???? r9,r9,(MAS3_SX|MAS3_SW|MAS3_SR))@l ???????? mtspr?? MAS0,r6 ???????? mtspr?? MAS1,r7 ???????? mtspr?? MAS2,r8 ???????? mtspr?? MAS3,r9 ???????? isync ???????? msync ???????? tlbwe ??? 经过以上配置,u-boot代码就可以使用TEXT_BASE定义的有效地址空间了。但是,这时的Local Bus Bank的配置还是默认值。后面的代码会重新修改MMU映射,将u-boot映射到LAW分配的空间里。 Dcache中分配空间做堆栈程序跑到这里,就要进入第一个C函数了。C函数的运行至少需要栈空间,但这时,RAM还没有初始化,只能在Dcache中锁定一定的空间,用做C的栈空间。 switch_as函数在Dcache中锁定16k的空间。 下面的几行代码将堆栈指针指向刚刚分配好的Dcache空间。 ?????? /* Setup the stack in initial RAM,could be L2-as-SRAM or L1 dcache*/ ???????? lis????? r1,CONFIG_SYS_INIT_RAM_ADDR@h ???????? ori???? r1,r1,CONFIG_SYS_INIT_SP_OFFSET@l ???????? li?????? r0,0 ???????? stwu r0,-4(r1) ???????? stwu r0,-4(r1)????????????? /* Terminate call chain */ cpu_init_f函数该函数是系统执行的第一个C语言的函数,主要是做一些CPU 寄存器的初始化,其中最重要的部分是初始化Local Access Windows的值、Local Bus上的片选BR,OR的值和配置MMU的LTB1、LTB0。这些值需要在/include/configs/P2020DS.h中配置好。 board_init_f函数该函数为板级初始化的第一个函数,会对板子上很多硬件外设做初始化,其中最重要的为init_sequence数组,该数组里面包含了很多板级的硬件初始化函数,在board_init_f函数中会依次的调用该数组中的函数去初始化各个硬件,该数组如下: init_fnc_t *init_sequence[] = { #if defined(CONFIG_BOARD_EARLY_INIT_F) ???????? board_early_init_f, #endif #if defined(CONFIG_MPC85xx) || defined(CONFIG_MPC86xx) ???????? probecpu, #endif #if !defined(CONFIG_8xx_CPUCLK_DEFAULT) ???????? get_clocks,????????? /* get CPU and bus clocks (etc.) */ #if defined(CONFIG_TQM8xxL) && !defined(CONFIG_TQM866M) / && !defined(CONFIG_TQM885D) adjust_sdram_tbs_8xx, #endif ???????? init_timebase, #endif #ifdef CONFIG_SYS_ALLOC_DPRAM #if !defined(CONFIG_CPM2) dpram_init,217)">#endif #if defined(CONFIG_BOARD_POSTCLK_INIT) board_postclk_init,217)">#endif ???????? env_init,217)">#if defined(CONFIG_8xx_CPUCLK_DEFAULT) get_clocks_866,??????????? /* get CPU and bus clocks according to the environment variable */ sdram_adjust_866,?????? /* adjust sdram refresh rate according to the new clock */ init_timebase,217)">#endif ???????? init_baudrate, ???????? serial_init, ???????? console_init_f, ???????? display_options,217)">#if defined(CONFIG_8260) prt_8260_rsr, prt_8260_clks,217)">#endif /* CONFIG_8260 */ #if defined(CONFIG_MPC83xx) ???????? prt_83xx_rsr, #endif ???????? checkcpu,217)">#if defined(CONFIG_MPC5xxx) prt_mpc5xxx_clks,217)">#endif /* CONFIG_MPC5xxx */ #if defined(CONFIG_MPC8220) prt_mpc8220_clks,217)">#endif ???????? checkboard, ???????? INIT_FUNC_WATCHDOG_INIT #if defined(CONFIG_MISC_INIT_F) misc_init_f,217)">#endif ???????? INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET #if defined(CONFIG_HARD_I2C) || defined(CONFIG_SOFT_I2C) ???????? init_func_i2c, #endif #if defined(CONFIG_HARD_SPI) ???????? init_func_spi,217)">#ifdef CONFIG_POST post_init_f,217)">#endif ???????? INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET ???????? init_func_ram,217)">#if defined(CONFIG_SYS_DRAM_TEST) testdram,217)">#endif /* CONFIG_SYS_DRAM_TEST */ ???????? INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET ???????? NULL,????????????????????????? /* Terminate this list */ }; 有阴影的部分在本系统内不采用。可以看到时钟,串口,控制台,内存等初始化函数的调用。 relocate_code函数到目前为止,boot代码都是在Flash中运行,但是代码最终是要到RAM中运行的,在上面的board_init_f函数中已经将RAM初始化好了,具备了在RAM中运行程序的能力,现在relocate_code函数需要做两个事情: 1)??? 从Flash中拷贝u-boot的代码到RAM; 2)??? 记下现在执行代码的偏移,跳转到RAM中相应的位置执行。 board_init_r函数??? 该函数为板级初始化的第二阶段,主要是初始化PCI,PCIE,网口,Flash等设备,关闭看门狗,把前面借dcache做堆栈的空间解锁,还给cache。在一切设备都初始化好后,便会进main_loop的死循环中。 (编辑:李大同) 【声明】本站内容均来自网络,其相关言论仅代表作者个人观点,不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利,请及时与联系站长删除相关内容! |