### Uboot中start.S源码的指令级详尽解析_v1.6
#### 正文之前
本文档针对Uboot启动过程中的关键组件——`start.S`文件进行了深入的解析，旨在帮助读者理解Uboot启动过程中的底层细节，特别是与处理器相关的初始配置。
#### 1.1 本文内容
本文主要围绕Uboot中`start.S`文件进行展开，对其中涉及的重要指令进行了详细的解读，并对其背后的原理进行了探讨。
#### 1.2 本文目标
- **深入理解**：帮助读者深入理解Uboot启动过程中的关键步骤。
- **技术细节**：提供技术层面的细节，包括但不限于处理器模式、中断管理等。
- **实践指导**：通过具体的代码实例，指导读者如何分析和调试启动过程中的问题。
#### 1.3 代码来源
本文所分析的`start.S`代码来自Uboot项目，具体版本为v1.6。
#### 1.4 关于本文内容的组织形式
文章分为几个主要部分：
- **start.S详解**：详细解析每个阶段的功能。
- **相关知识点详解**：对`start.S`涉及到的关键概念进行深入讲解。
- **总结**：总结`start.S`的主要作用及其对Uboot启动过程的影响。
#### 1.5 阅读此文所要具有的前提知识
- **嵌入式系统基础知识**：了解基本的嵌入式系统架构。
- **处理器知识**：熟悉ARM处理器的工作原理，特别是ARM7系列。
- **汇编语言基础**：具备一定的汇编语言编程经验。
#### 1.6 声明
本文所有内容均基于公开资料整理而成，如有错误或遗漏之处，欢迎指正。
#### 2. start.S详解
##### 2.1 设置CPU模式
在Uboot启动过程中，首先需要设置CPU的工作模式。通常情况下，Uboot会将CPU设置为SVC模式，这是一种特权模式，可以访问系统的全部资源，方便后续进行系统初始化操作。
- **重要性**：确保系统能够顺利地进行后续的初始化工作。
- **实现方式**：通过修改CPSR寄存器来改变CPU的工作模式。
##### 2.2 关闭看门狗
- **定义**：看门狗定时器是一种硬件机制，用于监控系统的运行状态。如果系统出现故障或挂起，看门狗定时器将会触发系统复位。
- **原因**：在系统初始化阶段，为了避免不必要的系统复位，需要先关闭看门狗定时器。
##### 2.3 关闭中断
- **目的**：在进行系统初始化的过程中，通常需要暂时关闭中断，以防止外部事件干扰系统的正常启动流程。
- **实现**：通过设置中断屏蔽寄存器(INTMSK)来禁用全局中断。
##### 2.4 设置堆栈sp指针
- **功能**：设置一个初始的堆栈指针(sp)，用于存放函数调用时的返回地址以及局部变量等。
- **重要性**：确保程序正确执行，并能准确地保存和恢复上下文。
##### 2.5 清除bss段
- **背景**：bss段通常包含未初始化的数据区域，为了确保程序的一致性和安全性，需要在程序启动前将其清零。
- **方法**：通过循环指令对bss段进行清零操作。
##### 2.6 异常中断处理
- **定义**：定义异常中断处理程序，确保当异常发生时能够被正确捕获并处理。
- **实现**：设置中断向量表，指向相应的异常处理程序。
#### 3. start.S的总结
##### 3.1 start.S各个部分的总结
- **初始化设置**：包括设置CPU模式、关闭看门狗、关闭中断等，为后续的初始化过程奠定基础。
- **堆栈和内存管理**：设置堆栈指针，清除bss段，确保内存区域的正确使用。
- **异常处理**：定义异常中断处理程序，提高系统的健壮性。
##### 3.2 Uboot中的内存的Layout
- **内存分配**：描述Uboot启动过程中内存的布局，包括ROM、RAM等区域的分配情况。
- **布局意义**：合理的内存布局有助于提高程序的运行效率，同时也能更好地利用有限的资源。
#### 4. 相关知识点详解
##### 4.1 如何查看C或汇编的源代码所对应的真正的汇编代码
- **工具推荐**：使用GCC等编译器提供的工具如`gcc -S`选项来查看C代码转换后的汇编代码。
- **实践意义**：帮助开发者理解编译器如何将高级语言转化为机器可识别的指令，对于优化代码性能具有重要意义。
##### 4.2 uboot初始化中，为何要设置CPU为SVC模式而不是设置为其他模式
- **原因**：SVC模式是一种特权模式，能够访问系统的所有资源，这对于系统初始化来说是必要的。
- **优势**：在SVC模式下，开发者可以更加自由地配置系统资源，从而更好地完成初始化任务。
##### 4.3 什么是watchdog，为何在要系统初始化的时候关闭watchdog
- **概念**：看门狗定时器是一种硬件机制，用于监视系统的运行状态。
- **必要性**：在初始化阶段关闭看门狗可以避免因意外触发导致系统重启，影响初始化流程。
##### 4.4 为何ARM7中PC=PC+8
- **解释**：在ARM7架构中，指令长度固定为32位，因此程序计数器(PC)在执行完一条指令后会自动加8，以便指向下一指令。
- **原因**：这种设计简化了指令的寻址方式，提高了指令执行效率。
##### 4.5 ARM寄存器的别名+APCS
- **寄存器别名**：ARM体系结构中的某些寄存器具有多个别名，这主要是为了支持不同的指令集。
- **APCS**：即ARM Procedure Call Standard，是一套用于规范函数调用的标准，包括了参数传递方式、堆栈使用规则等。
##### 4.6 为何C语言（的函数调用）需要堆栈，而汇编语言却不需要堆栈
- **原因**：C语言中函数调用需要保存和恢复函数上下文，堆栈提供了便利的方式；而在汇编语言中，这些操作可以直接由程序员控制，因此不一定需要堆栈。
- **上下文**：指的是函数执行时的环境，包括寄存器的值、栈指针等信息。
#### 5. 引用
- **参考资料**：本章节列举了编写本文时参考的相关文献和技术文档，以供进一步研究。
通过以上内容的详细介绍，我们可以看到Uboot启动过程中涉及的复杂性和细节之多。从设置CPU模式到关闭看门狗，再到设置堆栈指针，每一个步骤都至关重要。此外，相关知识点的深入探讨也有助于读者更全面地理解启动过程中的技术细节。希望本文能够为嵌入式系统的开发人员提供有价值的参考。
