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CE5.0 - eboot匯編Startup.s中MMU設置流程詳細分析

  1. CE5.0 - eboot匯編Startup.s中MMU設置流程詳細分析  
  2. 以下為SMDK開發板startup.s部分啟動代碼.  
  3. ;-------------------------------------------------------------------------------  
  4. MemoryMap EQU 0x2a4  
  5. BANK_SIZE EQU 0x00100000 ; 1MB per bank in MemoryMap array  
  6. BANK_SHIFT EQU 20  
  7.   
  8. ; Define RAM space for the Page Tables:  
  9. ;  
  10. PHYBASE EQU 0x30000000 ; physical start  
  11. PTs EQU 0x30010000 ; 1st level page table address (PHYBASE + 0x10000)  
  12.                                         ; save room for interrupt vectors.  
  13. ;------------------------------------------------------------------------------  
  14. ; Copy boot loader to memory  
  15.         ands r9, pc, #0xFF000000 ; see if we are in flash or in ram  
  16. //如果高8字節非0,那麼說明pc已經在ram,否則說明現在pc位於reset之後的0x00000000地址區間[luther.gliethttp]   
  17.         bne %f20 ; go ahead if we are already in ram//高8字節非0,說明eboot已在DDR中,跳到下面的20標號   
  18.   
  19.         ; This is the loop that perform copying.  
  20.         ldr r0, = 0x38000 ; offset into the RAM   
  21.         add r0, r0, #PHYBASE ; add physical base //eboot最終的物理地址為0x30038000,這也就是PLATFORM/SMDK2440A/Src/Bootloader/Eboot_usb/boot.bib中定義的   
  22. //eboot鏈接地址EBOOT 8c038000 00016800 RAMIMAGE //一個.bib允許由一個RAMIMAGE類型段,生成一個對應的.bin文件,之後由romimage.exe生成.nb0同時填充eboot的pTOC全局變量指針[luther.gliethttp]   
  23.         mov r1, r0 ; (r1) copy destination  
  24. //因為s3c2440在nand啟動時,會將nand中前4k數據讀取到s3c2440內部的4k ram中,同時ram映射成0地址,cpu   
  25. //跳轉到ram開始執行從nand讀取的前4k代碼數據,於是讀取位於ram中0地址之後的4k數據就等同於讀取了nand的前4k數據[luther.gliethttp].   
  26.         ldr r2, =0x0 ; (r2) flash started at physical address 0  
  27.         ldr r3, =0x10000 ; counter (0x40000/4)//循環讀取4k字節   
  28. 10 ldr r4, [r2], #4  
  29.         str r4, [r1], #4  
  30.         subs r3, r3, #1  
  31.         bne %b10  
  32.         ; Restart from the RAM position after copying.  
  33.         mov pc, r0 //跳轉到物理地址0x30038000重新執行上面的reset代碼,再次執行時因為已經位於ram,所以將執行上面的bne %f20語句[luther.gliethttp]   
  34.         nop //為流水線添加可能存在的指令最大空取次數   
  35.         nop  
  36.         nop  
  37.         ; Shouldn't get here.  
  38.         b       .  
  39.         INCLUDE oemaddrtab_cfg.inc  //這就是eboot的mmu映射表,位於PLATFORM/SMDK2440A/Src/Inc/oemaddrtab_cfg.inc   
  40. /* 
  41.         EXPORT  g_oalAddressTable[DATA] 
  42. g_oalAddressTable 
  43.         DCD     0x80000000, 0x32000000, 32      ; 32 MB DRAM BANK 6 
  44.         DCD     0x82000000, 0x08000000, 32      ; 32 MB SROM(SRAM/ROM) BANK 1 
  45.         DCD     0x84000000, 0x10000000, 32      ; nGCS2: PCMCIA/PCCARD 
  46.         DCD     0x86000000, 0x18000000, 32      ; 32 MB SROM(SRAM/ROM) BANK 3 
  47.         DCD     0x88000000, 0x20000000, 32      ; 32 MB SROM(SRAM/ROM) BANK 4 
  48.         DCD     0x8A000000, 0x28000000, 32      ; 32 MB SROM(SRAM/ROM) BANK 5 
  49.         DCD     0x8C000000, 0x30000000, 32      ; 32 MB DRAM BANK 6 
  50.         DCD     0x90800000, 0x48000000,  1      ; Memory control register 
  51.         DCD     0x90900000, 0x49000000,  1      ; USB Host register 
  52.         DCD     0x90A00000, 0x4A000000,  1      ; Interrupt Control register 
  53.         DCD     0x90B00000, 0x4B000000,  1      ; DMA control register 
  54.         DCD     0x90C00000, 0x4C000000,  1      ; Clock & Power register 
  55.         DCD     0x90D00000, 0x4D000000,  1      ; LCD control register 
  56.         DCD     0x90E00000, 0x4E000000,  1      ; NAND flash control register 
  57.         DCD     0x90F00000, 0x4F000000,  1      ; Camera control register 
  58.         DCD     0x91000000, 0x50000000,  1      ; UART control register 
  59.         DCD     0x91100000, 0x51000000,  1      ; PWM timer register 
  60.         DCD     0x91200000, 0x52000000,  1      ; USB device register 
  61.         DCD     0x91300000, 0x53000000,  1      ; Watchdog Timer register 
  62.         DCD     0x91400000, 0x54000000,  1      ; IIC control register 
  63.         DCD     0x91500000, 0x55000000,  1      ; IIS control register 
  64.         DCD     0x91600000, 0x56000000,  1      ; I/O Port register 
  65.         DCD     0x91700000, 0x57000000,  1      ; RTC control register 
  66.         DCD     0x91800000, 0x58000000,  1      ; A/D convert register 
  67.         DCD     0x91900000, 0x59000000,  1      ; SPI register 
  68.         DCD     0x91A00000, 0x5A000000,  1      ; SD Interface register 
  69.         DCD     0x92000000, 0x00000000, 32      ; 32 MB SROM(SRAM/ROM) BANK 0 
  70.         DCD     0x00000000, 0x00000000,  0      ; end of table 
  71. */   
  72.         ; Compute physical address of the OEMAddressTable.  
  73. 20      add     r11, pc, #g_oalAddressTable - (. + 8)  
  74.         ldr     r10, =PTs                ; (r10) = 1st level page table  
  75. 0x20000000  
  76.         ; Setup 1st level page table (using section descriptor)       
  77.         ; Fill in first level page table entries to create "un-mapped" regions  
  78.         ; from the contents of the MemoryMap array.  
  79.         ;  
  80.         ;   (r10) = 1st level page table  
  81.         ;   (r11) = ptr to MemoryMap array  
  82. //PTR的地址大家都選在了DDR開始的offset處,ce為64k偏移,linux也是這樣做的   
  83. //然後第1級MMU入口為pc地址的高14位(過濾掉低18位)[luther.gliethttp]   
  84. //比如0x80000000地址對應的第1級MMU入口偏移為0x80000000 >> 18 = 0x2000   
  85.         add     r10, r10, #0x2000       ; (r10) = ptr to 1st PTE for "unmapped space"  
  86. //r10存放0x80000000虛擬地址在PTR中的對應地址   
  87.         mov     r0, #0x0E               ; (r0) = PTE for 0: 1MB cachable bufferable //有高速緩存C和寫緩沖B   
  88.         orr     r0, r0, #0x400          ; set kernel r/w permission  
  89. 25      mov     r1, r11                 ; (r1) = ptr to MemoryMap array  
  90.           
  91. 30      ldr     r2, [r1], #4            ; (r2) = virtual address to map Bank at  
  92.         ldr     r3, [r1], #4            ; (r3) = physical address to map from  
  93.         ldr     r4, [r1], #4            ; (r4) = num MB to map  
  94.         cmp     r4, #0                  ; End of table?  
  95.         beq     %f40    //表示cachable地址0x80000000~0xa0000000映射MMU創建完畢,表結尾,前跳到40標號,創建對應的uncached映射MMU[luther.gliethttp]   
  96.         ldr     r5, =0x1FF00000  
  97.         and     r2, r2, r5              ; VA needs 512MB, 1MB aligned.  //對va虛擬地址進行512M對齊[luther.gliethttp]   
  98. //也就是r2的上限值不能超過0x20000000即512M,因為r10現在指向1級映射表的0x80000000虛擬地址,   
  99. //又因為0x80000000+0x20000000=0xa0000000開始地址存放的是uncached地址,所以這裡要做512M數據限制[luther.gliethttp]   
  100.         ldr     r5, =0xFFF00000  
  101.         and     r3, r3, r5              ; PA needs 4GB, 1MB aligned.    //對pa物理地址進行4G對齊   
  102.         add     r2, r10, r2, LSR #18  
  103.         add     r0, r0, r3              ; (r0) = PTE for next physical page //在MMU控制flag基礎上追加映射到的pa物理地址[luther.gliethttp]   
  104. 35      str     r0, [r2], #4            //存到r2對應的PTR偏移中   
  105.         add     r0, r0, #0x00100000     ; (r0) = PTE for next physical page //1M遞增,因為1<<18=256K,而每一個pte描述4k頁,所以最終描述256k*4k=1M地址空間[luther.gliethttp]   
  106.         sub     r4, r4, #1              ; Decrement number of MB left   
  107.         cmp     r4, #0  
  108.         bne     %b35                    ; Map next MB   //遍歷到該region結束   
  109.         bic     r0, r0, #0xF0000000     ; Clear Section Base Address Field  
  110.         bic     r0, r0, #0x0FF00000     ; Clear Section Base Address Field//清空r0中的地址信息[lutehr.gliethttp]   
  111.         b       %b30                    ; Get next element  //繼續創建oemaddrtab_cfg.inc描述的下一region[luther.gliethttp]   
  112. //創建對應的0xa0000000開始的uncached映射MMU表    
  113. 40      tst     r0, #8        
  114. //比較C高速緩存是否仍然置位,如果仍然置位了,那麼說明還沒有執行uncached創建,如果C位已經清0,那麼說明,uncached循環也執行完畢了,所以跳回到25標號繼續創建[luther.gliethttp]   
  115.         bic     r0, r0, #0x0C           ; clear cachable & bufferable bits in PTE//清除B寫緩沖和C高速緩存[luther.gliethttp]   
  116.         add     r10, r10, #0x0800       ; (r10) = ptr to 1st PTE for "unmapped uncached space"//r10現在對應0x80000000虛擬地址的PTR起始地址,hex(0x20000000>>18)為0x800,   
  117. //所以r10 = r10 + 0x800;之後r10指向了0xa0000000虛擬地址對應的PTR起始地址[luther.gliethtp]   
  118.         bne     %b25                    ; go setup PTEs for uncached space  
  119. //ok,現在0x80000000 cachable空間和0xa0000000 uncached空間都已經創建完畢了[luther.gliethttp]   
  120.         sub     r10, r10, #0x3000       ; (r10) = restore address of 1st level page table//該句好像有問題,不過還好後面用到r10之前,又對r10進行了重新賦值,所以也更說明,該句操作無意義[luther.gliethttp]   
  121. //接下來為虛擬0地址建立cachable和uncached映射[lutehr.gliethttp]   
  122.         ; Setup mmu to map (VA == 0) to (PA == 0x30000000).  
  123.         ldr     r0, =PTs                ; PTE entry for VA = 0  
  124.         ldr     r1, =0x3000040E         ; uncache/unbuffer/rw, PA base == 0x30000000//以C,B均開啟的方式映射虛擬地址0到pa物理地址0x30000000   
  125.         str     r1, [r0]  
  126.         ; uncached area.  
  127.         add     r0, r0, #0x0800         ; PTE entry for VA = 0x0200.0000 , uncached//接下來的0x2000000虛擬地址被映射為虛擬0地址的uncached起始地址[luther.gliethttp]   
  128.         ldr     r1, =0x30000402         ; uncache/unbuffer/rw, base == 0x30000000//以C,B均不開啟的方式映射虛擬地址0到pa物理地址0x30000000   
  129.         str     r1, [r0]  
  130. //經過上面設置可以看到   
  131. //虛擬地址0對應0x30000000的cachable   
  132. //虛擬地址0x2000000對應0x30000000的uncached.[luther.gliethttp]   
  133.         ; Comment:  
  134.         ; The following loop is to direct map RAM VA == PA. i.e.   
  135.         ;   VA == 0x30XXXXXX => PA == 0x30XXXXXX for S3C2400  
  136.         ; Fill in 8 entries to have a direct mapping for DRAM  
  137.         ;  
  138.         ldr     r10, =PTs               ; restore address of 1st level page table  
  139.         ldr     r0,  =PHYBASE           //PHYBASE為0x30000000,將虛擬地址映射到相同的物理地址   
  140.         add     r10, r10, #(0x3000 / 4) ; (r10) = ptr to 1st PTE for 0x30000000 //就是(0x30000000 >> 16) >> 2即(0x30000000 >> 16) / 4 [luther.gliethttp]   
  141. //現在r10指向了和DDR地址相等的PA地址對應的PTR地址處   
  142.         add     r0, r0, #0x1E           ; 1MB cachable bufferable  
  143.         orr     r0, r0, #0x400          ; set kernel r/w permission  
  144.         mov     r1, #0   
  145.         mov     r3, #64                 //映射64M空間,因為我們的物理DDR只有64M(見上面的oemaddrtab_cfg.inc表圖),不能大於512,因為下面只支持到512次循環(r1為循環次數,每循環1次,創建1M空間映射表)[luther.gliethtp]   
  146. 45      mov     r2, r1                  ; (r2) = virtual address to map Bank at  
  147.         cmp     r2, #0x20000000:SHR:BANK_SHIFT  //0x20000000>>20=512M,   
  148.         add     r2, r10, r2, LSL #BANK_SHIFT-18 //add r2, r10, r2, 4即r2 = r10 + r2*4;正好為PTR操作時的4字節對齊邊界[luther.gliethttp]   
  149.         strlo   r0, [r2]                        //如果還沒有操作到512M,那麼填充PTR,如果現在映射操作已經操作過了512M大小,那麼忽略   
  150.         add     r0, r0, #0x00100000     ; (r0) = PTE for next physical page  
  151.         subs    r3, r3, #1  
  152.         add     r1, r1, #1  
  153.         bgt     %b45  
  154.         ldr     r10, =PTs               ; (r10) = restore address of 1st level page table  
  155.         ; The page tables and exception vectors are setup.  
  156.         ; Initialize the MMU and turn it on.  
  157.         mov     r1, #1  
  158.         mcr     p15, 0, r1, c3, c0, 0   ; setup access to domain 0  
  159.         mcr     p15, 0, r10, c2, c0, 0  
  160.         mcr     p15, 0, r0, c8, c7, 0   ; flush I+D TLBs    //flush所有MMU相關空間   
  161.         mov     r1, #0x0071             ; Enable: MMU       //設置打開MMU標志到r1   
  162.         orr     r1, r1, #0x0004         ; Enable the cache  //設置打開cache標志到r1   
  163.         ldr     r0, =VirtualStart       //取出VirtualStart編譯期間得到的虛擬地址值,在0x30038000~0x30038000+eboot_size之間[luther.gliethtp]   
  164.         cmp     r0, #0                  ; make sure no stall on "mov pc,r0" below //執行該比較,使r0踏實的讀入VirtualStart數值   
  165.         mcr     p15, 0, r1, c1, c0, 0   //將MMU設置標志寫入p15協處理器,生效設置[luther.gliethttp]   
  166.         mov     pc, r0                  ;  & jump to new virtual address //跳轉過去,此刻之後MMU已經打開,所有允許操作的虛擬地址都在PLATFORM/SMDK2440A/Src/Inc/oemaddrtab_cfg.inc中定義[luther.gliethttp]   
  167.         nop  
  168.         ; MMU & caches now enabled.  
  169.         ;   (r10) = physcial address of 1st level page table  
  170.         ;  
  171. VirtualStart  
  172.         mov     sp, #0x8C000000         //設置棧空間,從這裡來看,sp棧頂對應的DDR物理地址為0x30030000,然後向下生長,從boot.bib中   
  173. /* 
  174. MEMORY 
  175. ;   Name     Start     Size      Type 
  176. ;   -------  --------  --------  ---- 
  177.     ARGS     8c020800  00000800  RESERVED 
  178.     BINFS    8c021000  00005000  RESERVED 
  179.     RAM      8c026000  00006000  RAM     
  180.     STACK    8c02c000  00004000  RESERVED  //0x2c000+0x4000=0x30000 保留該16K地址空間用作eboot的sp棧空間 
  181.     EBOOT    8c038000  00016800  RAMIMAGE 
  182. */  
  183. 可以看到sp棧空間由.bib保留,位於0x30030000~0x3002c000,棧sp從0x30030000開始向下生長[luther.gliethttp]  
  184.         add     sp, sp, #0x30000        ; arbitrary initial super-page stack pointer  
  185.         b       main //跳轉到main主函數,  

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