Bootloader | Blob

beyes

Blob --- Boot Loader Object
是一款功能强大的 Bootloader 。其源代码公开，遵循 GPL 。Blob 既可用作简单的调试，也可启动 Linux kernel .Blob 最初是 Jan-Derk Bakker 和 Erik Mouw 为一块名为 LART ( Linux Advanced Radio Terminal ) 平台编写的，该平台使用处理器是 Intel 公司的 Strong ARM SA-1100 。现在 Blob 已被移植到了许多基于 ARM 的 CPU 上。

Blob 的启动过程也分为两个阶段： stage1 和 stage2 。

stage1 的连接脚本是 src/blob/start-ld-script 文件，其内容为：

OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")    /*OUTPUT_FORMAT 定义输出文件格式*/
OUTPUT_ARCH(arm)                 /*OUTPUT_ARCH 为设置输出文件的体系结构*/
ENTRY(_start)                              /*ENTRY括号里的符号被设置为入口地址,这里由 _start 符号指定,通常在 src/blob/start.S 中*/
SECTIONS
{
    . = 0x00000000;                       /*第1阶段代码从 0x0 开始, Blob 从这里启动*/

    . = ALIGN(4);
    .text : { *(.text) }

    . = ALIGN(4);
    .rodata : { *(.rodata) }

    . = ALIGN(4);
    .data : { *(.data) }

    . = ALIGN(4);
    .got : { *(.got) }

    . = ALIGN(4);
    .bss : { *(.bss) }
}

beyes

* Jump vector table as in table 3.1 in [1] */
.globl _start                                              /*输出全局符号*/
_start:    b    reset                                    /*Blob的入口处*/

/*ARM 的异常向量处理*/
    b    undefined_instruction
    b    software_interrupt
    b    prefetch_abort
    b    data_abort
    b    not_used
    b    irq
    b    fiq
... ... ...

/*stage2 部分运行的地址，通常在内存中，各种不同的平台有不同的定义，这些定义在 include/blob/arch/ 下*/
/* main memory starts at 0xc0000000 -->这个值根据平台的不同而不同*/
BLOB_START:    .word    BLOB_ABS_BASE_ADDR                 # 这里, BLOB_START 和 BLOB_ABS_BASE_ADDR 相同

/*复位运行代码 -- 这里的 CPU 为 Intel 的 PXA70*/

/* First, mask **ALL** interrupts */
mrs   r0,  cpsr              #读取状态寄存器的内容到 r0
bic     r0,  r0,  #0x1f     #0x1f 对应于状态寄存器 cpsr 的后 5 位，为设置模式位，这里先对 M[4:0] 位都清 0
orr      r0,  r0, #0x13    #所有中断关闭，设置进入 SVC32 模式
msr   cpsr, r0              #r0 中的值写回 cpsr

/*配置存储器等信息，包括 I/O 口，SDRAM 控制器以及各 Bank 存储模式等*/

bl  memsetup             
bl  ledinit                      #初始化发光二极管,针对不同硬件有不同实现，可以为空函数
......

/*从 Blob stage2 所在的内存开始测试连续的 1MB 空间是否可用*/

mov    r7,  #0x1000              #4k
mov    r6, r7, lsl #8               #r6 = 4k * 2^8 = 1024k = 1MB
ldr       r5, BLOB_START     #stage2 部分的开始地址装辱 r5

/*内存循环测试*/

mem_test_loop:
          mov   r0,  r5               
          bl        testram             # 进入内存测试函数
          teq      r0,  1                 # testram 的返回值在 r0 中，如果为 1，则表示内存有问题，一次测试 4k
         beq      badram           # 内存不可用处理函数

         add       r5,  r5,  r7                   # 移动到下一个 4k 单元
         subs     r6, r6,  r7                   # 是否测试完
         bne        mem_test_loop     # 没有测试完继续循环

       
/*计算 stage2 在 Flash 存储器中的位置并复制到内存中。这里，假设 Blob 的映像不会超过 64k，可根据实际需要扩大这个数值*/

relocate:
          adr      r0,  _start                                  #源起始地址到 r0
          add     r2,   r0,   #(64 * 1024)             #Blob映像的最大值
          add     r0,   r0,  #0x1000                     #跳过前 4kb,就是 stage2 的起始位置, stage1 的大小为 4kb
          ldr        r1,   BLOB_START       

/* 开始把 stage2 复制到内存，这时
*r0 = 源起始地址
*r1 = 目的地址
*r2 = 源结束地址
*/        

copy_loop:
          ldmia     r0!,  {r3-r10}                  # r0从 4k 开始, r3-r10 为数据中转寄存器
          stmia     r1!,  {r3-r10}                  # r3-r10 寄存器中的值复制到 r1 所指向的目的地址中
          cmp        r0, r2                             #源开始地址是否等于源结束地址
          ble          copy_loop                    #不等就继续复制数据

/*经过上面的步骤后，Blob 的 stage2 已经复制到内存中，跳转过去运行*/
 

            ldr     r0,  BLOB_START
            mov  pc, r0

这就是 stage1 的主体流程，完全由汇编语言写成，这部分程序工作时，也不需要堆栈空间。 stage1 主要完沉过了两个任务：配置处理器和复制 stage2 到内存并运行。复制以后的 FLASH 和 内存中的 BLOB 如下图所示：