S5PV210 | 微处理器启动流程

Posted 2023-05-11 大飞歌

S5PV210 | 微处理器启动流程

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目录

• S5PV210 | 微处理器启动流程
  • S5PV210启动概述
  • S5PV210的启动顺序
  • iROM（BL0）的启动顺序
  • V210启动流程图
  • 第一次启动失败时的iROM第二次启动顺序
  • 用于引导代码描述的标题信息数据
  • 编写校验和示例代码

• S5PV210启动概述

S5PV210支持从多种设备启动，如OneNAND、NAND、MMC等。S5PV210的启动框图如图所示，BL0是指S5PV210微处理器的IROM中固化的启动代码，BL1是指在IRAM自动从外存储器（NAND、SD、USB）中复制的uboot.bin二进制文件的头16KB代码，BL2是指在代码重定向后在内存中执行的UBOOT的完整代码。

三者之间的关系是：BL0将BL1加载到IRAM，然后BL1在IRAM中运行并将BL2加载到SDRAM，BL2加载嵌入式操作系统。BL是BootLoader的简称。

S5PV210上电将从IROM处执行固化的启动代码BL0，它对时钟等初始化、对启动设置进行判断，并从启动设备中复制BL1（最大16KB）到IRAM（地址0xD0020000处，其中0xD002 0000之前的16B存储BL1的校验信息和BL1中的尺寸）中，并对BL1进行校验，校验成功后转入BL1进行执行。BL1执行完成后，开始执行BL2，BL2加载内核，把OS在SDRAM中运行起来。

• S5PV210的启动顺序

①iROM可以进行初始引导：初始化系统时钟，设备专用控制器和引导设备。

②iROM引导代码可以将引导加载程序加载到SRAM。引导加载程序称为BL1。
然后，iROM在安全启动模式下验证BL1的完整性。

③将执行BL1：BL1将在SRAM上加载剩余的引导加载程序，称为BL2。
然后在安全启动模式下，BL1验证BL2的完整性。

④将执行BL2：BL2初始化DRAM控制器，然后将OS数据加载到SDRAM。

⑤最后，跳转到OS的起始地址。那将为使用系统创造良好的环境。

• iROM（BL0）的启动顺序

1.禁用看门狗定时器

2.初始化指令缓存

3.初始化堆栈区域（请参见“内存映射”）

4.初始化堆区域。（请参见“内存图”）

5.初始化块设备复制功能。（请参见“设备复制功能”）

6.初始化PLL并设置系统时钟。（请参阅“时钟配置”）

7.将BL1复制到内部SRAM区域（请参见“设备复制功能”）

8.验证BL1的校验和。
如果校验和失败，则iROM将尝试第二次启动。（SD / MMC通道2）

9.检查是否为安全启动模式。
如果安全密钥值是在S5PV210中写入的，则为安全启动模式。
如果是安全启动模式，请验证BL1的完整性。

10.跳转到BL1的起始地址。

• V210启动流程图

• 第一次启动失败时的iROM第二次启动顺序

• 用于引导代码描述的标题信息数据

• 编写校验和示例代码

for(count=0;count< dataLength;count+=1)

    buffer = (*(volatile u8*)(uBlAddr+count));
    checkSum = checkSum + buffer;

//-count 变量是unsigned int类型。
//-dataLength 变量是无符号的int类型。 它包含BL1的大小（字节）。
//-buffer 变量是无符号的短类型。 用于从BL1读取1字节数据。
//-checkSum 变量是unsigned int类型。 它包含BL1的总和。

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具体的实例代码(为BIN文件添加校验和文件头)：

/*******************************************************************
 *   > File Name: mkv210_image.c
 *   > Author: fly
 *   > Mail: [e-mail]
 *   > Create Time: 2021-06-17  4/24  12:03:22 +0800
 *   > Note: 将USB启动时使用的BIN文件制作得到SD启动的Image
 *          计算校验和，添加16字节文件头，校验和写入第8字节处
 *================================================================*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

#define ERR_STR                 strerror(errno)
#define SPL_HEADER_SIZE         (16)
#define SPL_HEADER              "@S5PV210$$$$****"
#define IMG_SIZE                (16*1204)

char *mk_getCheckSumFile(char *binName)

    static char checkSumFileName[128] = 0;
    snprintf(checkSumFileName, 128, "%s%s", binName, ".sd");
    return (char*)checkSumFileName;


long mk_getFileLen(FILE* fp)

    static long fileLen = 0;
    fseek(fp, 0L, SEEK_END);
    fileLen = ftell(fp);
    fseek(fp, 0L, SEEK_SET);
    return fileLen;


int main(int argc, char* argv[])

    FILE* fps, *fpd;
    long nbytes, fileLen;
    unsigned int checksum, count;
    char *BUF = NULL, *pBUF = NULL;
    int i;

    if(argc != 2)
        printf("Usage: %s <bin-file>\\n", argv[0]);exit(EXIT_FAILURE);
    

    /* 打开源BIN文件 */
    fps = fopen(argv[1], "rb");
    if (fps == NULL)
        printf("fopen %s err: %s\\n", argv[1], ERR_STR);
        exit(EXIT_FAILURE);
    

    /* 创建目标BIN文件 */
    fpd = fopen(mk_getCheckSumFile(argv[1]), "w+b");
    if (fpd == NULL)
        printf("fopen %s err: %s\\n", mk_getCheckSumFile(argv[1]), ERR_STR);
        fclose(fps);exit(EXIT_FAILURE);
    

    /* 获取源文件大小 */
    fileLen = mk_getFileLen(fps);
    if(fileLen < (IMG_SIZE - SPL_HEADER_SIZE))
        count = fileLen;
    else
        count = IMG_SIZE - SPL_HEADER_SIZE;
    

    BUF = (char *)malloc(IMG_SIZE);/* malloc 16KB BUF */
    if (BUF == NULL)
        printf("malloc err: %s\\n", ERR_STR);
        fclose(fps);fclose(fpd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    
    memcpy(&BUF[0], SPL_HEADER, SPL_HEADER_SIZE);
    nbytes = fread(BUF+SPL_HEADER_SIZE, 1, count, fps);

    /* 计算文件检验和 */
    pBUF = BUF + SPL_HEADER_SIZE;
    for(i = 0, checksum = 0; i< IMG_SIZE - SPL_HEADER_SIZE; i++)
    
        checksum += (0x000000FF) & *pBUF++;
    
    pBUF = BUF + 8;
    *((unsigned int *)pBUF) = checksum;

    /* 将校验和源文件写入目标文件 */
    fwrite(BUF, 1, IMG_SIZE, fpd);

    printf("the checksum 0x%08X for %ldbytes, output: %s\\n", \\
            checksum, fileLen, mk_getCheckSumFile(argv[1]));

    free(BUF);
    fclose(fps);
    fclose(fpd);

    return 0;

编译Makefile文件：

.PHONY: all clean

CC              = gcc
SRC             = $wildcard *.c
BIN             = $patsubst %.c, %, $(SRC)
CFLAGS  	    = -g -Wall
RM              = rm -rf

all:$(BIN)

$(BIN):%:%.c
        $(CC) -o $@ $^ $(CFALGS)

clean:
        $(RM) a.out $(BIN) .*.*.sw? *.sd

ARM处理器启动流程

S3C2440：

　　从nandflash启动的时候，上电之后，硬件自动将nandflash里bootloader的前4K代码复制到stepping stone(0地址)中，这4K的代码除了负责一些硬件初始化，还负责将bootloader剩下的代码复制到内存0x3000 0000中，然后4K运行完之后跳转到内存中继续运行剩下的bootloader，最后引导操作系统启动。

 

S3C6410：

　　s3c6410中零地址是一个映射区域(位于0地址)，6410可实现从SDRAM，IROM（包含SD卡启动和nandflash启动）中启动，从什么地方启动，就将其映射到映射区域中。

　　从nandflash启动的时候，上电之后，首先运行irom中的代码(可以看做是0地址)，irom中的代码是硬件厂商固化好的，这些代码主要负责一些硬件的初始化，还负责将bootloader中的前8K代码复制到stepping stone中(第一阶段)，在stepping stone中这8K代码运行完之后还将剩余的bootloader复制到内存0x5000 0000中运行(第二阶段)，最终引导操作系统启动。

 

S5PV210：

　　与6410相似，0地址处也是一个映射区域，从nandflash启动实际是从irom启动。

　　从nandflash启动的时候，上电之后，首先运行irom中的代码(可以看做是0地址)，irom中的代码是硬件厂商固化好的，这些代码主要负责一些硬件的初始化，还负责将bootloader中的第一阶段代码(BL1---16K)复制到stepping stone(96K)中，然后将BL2(一般容量为80k)复制到stepping stone中，此时若stepping stone中还装不下bootloader，则继续将剩余的bootloader复制到内存中运行，最后引导操作系统启动。