轉載：ARM上電啟動及Uboot代碼分析

網上關于ARM的bootloader（以Uboot為例）的啟動順序的資料有好多，但是對于Uboot的地址映射、體系結構級操作介紹很少，都是直接開始Start.s代碼的閱讀。本文擬詳細分析Uboot從上電，到第一條指令的執行，同時分析代碼對于cache、TLB等部件的操作過程。

以下內容以u-boot-2012.04.01源碼為例，從網上很容易下載該版本。

1 ARM上電取第一條指令流程
1.1 上電后的第一條指令在哪里？
首先明確：對于ARM芯片，啟動時pc值由CPU設計者規定，不同的ARM CPU有不同的值，例如S3C2440芯片上電后PC值被硬件設計者規定為0x0；其他ARM芯片不一定是0x0。

第一章講述的上電取第一條指令過程以S3C2440為例，該芯片是ARMv4T架構，其他芯片在原理上類似。

S3C2440的啟動時讀取的第一條指令是在內存0x00地址處，不管是從nand flash還是nor flash啟動。

但是上電后內存中是沒有數據的，那么0x00地址處的指令是如何放進去的？針對不同的flash（nandflash、norflash），操作方式是不同的，下面講述從nandflash和norflash啟動的不同流程。

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1.1.1 ?norflash和nandflash的異同
nandflash：價格低，容量大，適合大容量數據存儲，地址線和數據線共用I/O線，所有信息都通過一條線傳送，類比于PC的硬盤，

norflash：價格貴，容量小，適合小容量的程序或數據存儲，類似硬盤，但是能在其中運行程序；有獨立地址線、數據線

sdram：主要用于程序執行時的程序存儲、執行或計算，類比于PC的內存；

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綜上：norflash比較適合頻繁隨即讀寫的場合，通常用于存儲代碼并直接在其中運行。nandflash用于存儲資料。

只要知道以上大概區別就行。以下說明ARM從兩種flash啟動方式的異同。

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1.1.1.1 ?ARM從nandFlash啟動
若從nandflash啟動，上電后nandflash控制器自動把nandflash存儲器中的0——4K內容加載到芯片內的起步石（Steppingstone，起步石這個機制是處理器中集成的功能，對程序員透明），即內部SRAM緩沖器中，同時把內部SRAM的起始地址設置為0x0（不同的CPU上電后的PC值不盡相同，對不同的CPU該值也不盡相同），然后把這段片內SRAM映射到nGCS0片選的空間，進而CPU開始從內部SRAM的0x0處開始取得第一條指令，該過程全部是硬件自動完成，不需要程序代碼控制。

或許你有個疑問，為什么不能直接把nandflash映射到0x0地址處？非要經過內部SRAM緩沖？

答案是，nandflash根本沒有地址線，沒法直接映射，必須使用SRAM做一個載體，通過SRAM把剩余的nandflash代碼（即剩余的uboot啟動代碼）復制到SDRAM中運行。

若想從nandflash啟動，那么uboot最核心的代碼必須放在前4k完成。這4k代碼要完成ARM CPU的核心配置以及將剩余的代碼拷貝到SDRAM中（若從norflash啟動則沒有4k這個大小的限制，但是還會在完成最主要的設置后進入SDRAM中運行）。

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1.1.1.2 ARM從norflash啟動
若從norflash啟動，則norflash直接被映射到內存的0x0地址處（就是nGCS0，這里就不需要片內SRAM來輔助了，所以片內SRAM的起始地址不變，還是0x40000000），然后cpu從0x00000000開始執行（也就是在Norfalsh中執行）。

??????需要說明的是，uboot代碼段（.text段）起始位置必須是與上電后PC值一致，即編譯uboot時，TEXT_BASE宏必須設置成0x0?，反匯編uboot文件后，文本段第一條指令的地址也是0.

總結：

1、從norflash還是從nandflash啟動，是由ARM的OM1和OM0引腳組合決定

2、不管從norflash還是nandflash啟動，S3C2440上電后的pc值為0x0

3、如果某芯片上電后PC值不是0x0，假如是0x38ff0000，那么從norflash啟動時，硬件就要自動將其映射到0x38ff0000地址處；如果從nandflash啟動，那么硬件就要自動將nandflash中的前4K內容加載到0x38ff0000地址處。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【基础】ARM芯片上电取第一条指令流程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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