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自己寫 bootloader，或者移植 uboot ，需要知道的一些信息

1 內核在 nandflash 中的地址，是 uImage 還是 zImage ,我這里用的是 uImage ,在 nandflash 里的 0x60000處，uImage 是用來支持 uboot 啟動的，不過我們自己寫的話用 uImage 也沒關系，因為 uImage 就是在 zImage 的基礎上加了一個 64 字節的頭部，用來告訴 uboot 內核的信息，比如版本號、加載地址、鏈接地址、編譯時間等。uboot 會獲取到這個頭部，干一些事情。我們自己寫的話，直接跳到 uImage 啟示地址 + 64 的地方去執行就OK 。
2 內核的鏈接地址：0x30008000 ,這個連接地址實際上應該說是“真正”內核的鏈接地址，如果是 uImage ，不應該包含它的頭部。知道什么意思了吧，使用 uImage 時，我們應當將整個 uImage 拷貝到 0x30008000 - 64 的地方去，也就是 0x30007fc0 。
3 bootloader 的連接地址：uboot的鏈接地址一般為 0x3ff80000 處，我們自己寫的也用這個地址好了。說到這里，必須得提一下，對于2440來說，不管是 nand 啟動，還是 nor 啟動，剛上電的時候我們的 bootloader 并不是運行在鏈接地址處，那么這時候跑在非鏈接地址處的這些指令就得有特殊要求——位置無關碼。我個人做法，在將自身代碼拷貝到鏈接地址處之前，能用匯編寫的盡量不用C寫，因為用匯編我們自己可以分得清哪些是位置無關碼，迫不得已的情況下用C寫，寫完看反匯編，看看那些跳轉指令是否依賴于當前PC值。
4 標記 tag 的地址，2440 常用的做法是放在 0x30000100 處，我們同樣也放在這里。其實放那都行，地址會作為參數傳遞給內核的。tag的放置方法，可以參考 uboot ，必須以 ATAG_CORE 類型的開頭，以 ATAG_NONE 類型的結尾。
5 啟動內核時傳遞給內核的參數，3個，第一個默認0，第三個是前邊提到的 tag 的地址，第二個是機器ID。內核中所有支持的“機器”或者稱作開發板、單板都用一個 MACHINE_START 宏來定義，這個宏的作用就是填充一個 machine_desc 類型的結構體，填充的過程中會對它的 .nr 成員賦值，這個 nr 就是所謂的機器ID。
6 內核剛啟動時會打印一些信息，但是那時候內核自己并不會初始化串口，也為了方便自己調試，bootloader里需要初始化串口。
熟悉以上6條，自己寫一個 bootloader 就十分簡單了

第一階段：

硬件初始化

1 關看門狗

2 設置時鐘

3 初始化SDRAM

4 重定位：bootloader可能大于4K，把flash中的bootloader拷貝到SDRAM中。

5 跳轉到main

第二階段：

軟件初始化

6 初始化串口，內核啟動打印參數

7 設置啟動參數，供內核啟動時解析使用

8 跳轉啟動內核

實現第一階段

初始化硬件操作

關看門狗

設置時鐘

設置SDRAM

初始化NAND FLASH

硬件初始化 start.S


#define S3C2440_MPLL_200MHZ     ((0x5c<<12)|(0x01<<4)|(0x02))
#define S3C2440_MPLL_400MHZ     ((0x5c<<12)|(0x01<<4)|(0x01))
#define MEM_CTL_BASE    0x48000000

.text
.global _start
_start:

/* 1. 關看門狗 */
    ldr r0, =0x53000000
    mov r1, #0
    str r1, [r0]

/* 2. 設置時鐘 */
    ldr r0, =0x4c000014
    //  mov r1, #0x03;            // FCLK:HCLK:PCLK=1:2:4, HDIVN=1,PDIVN=1
    mov r1, #0x05;            // FCLK:HCLK:PCLK=1:4:8
    str r1, [r0]

    /* 如果HDIVN非0，CPU的總線模式應該從“fast bus mode”變為“asynchronous bus mode” */
    mrc p15, 0, r1, c1, c0, 0       /* 讀出控制寄存器 */ 
    orr r1, r1, #0xc0000000         /* 設置為“asynchronous bus mode” */
    mcr p15, 0, r1, c1, c0, 0       /* 寫入控制寄存器 */

    /* MPLLCON = S3C2440_MPLL_200MHZ */
    ldr r0, =0x4c000004
    ldr r1, =S3C2440_MPLL_400MHZ
    str r1, [r0]

    /* 啟動ICACHE */
    mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0   @ read control reg
    orr r0, r0, #(1<<12)
    mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0   @ write it back


/* 3. 初始化SDRAM */
    ldr r0, =MEM_CTL_BASE
    adr r1, sdram_config     /* sdram_config的當前地址 */
    add r3, r0, #(13*4)
1:
    ldr r2, [r1], #4
    str r2, [r0], #4
    cmp r0, r3
    bne 1b

/* 4. 重定位 : 把bootloader本身的代碼從flash復制到它的鏈接地址去 */
    ldr sp, =0x34000000

    bl nand_init

    mov r0, #0
    ldr r1, =_start
    ldr r2, =__bss_start
    sub r2, r2, r1
    
    bl copy_code_to_sdram
    bl clear_bss
    
/* 5. 執行main */
    ldr lr, =halt
    ldr pc, =main
halt:
    b halt

sdram_config:
    .long 0x22011110     //BWSCON
    .long 0x00000700     //BANKCON0
    .long 0x00000700     //BANKCON1
    .long 0x00000700     //BANKCON2
    .long 0x00000700     //BANKCON3  
    .long 0x00000700     //BANKCON4
    .long 0x00000700     //BANKCON5
    .long 0x00018005     //BANKCON6
    .long 0x00018005     //BANKCON7
    .long 0x008C04F4     // REFRESH
    .long 0x000000B1     //BANKSIZE
    .long 0x00000030     //MRSRB6
    .long 0x00000030     //MRSRB7

Rom初始化


/* NAND FLASH控制器 */
#define NFCONF (*((volatile unsigned long *)0x4E000000))
#define NFCONT (*((volatile unsigned long *)0x4E000004))
#define NFCMMD (*((volatile unsigned char *)0x4E000008))
#define NFADDR (*((volatile unsigned char *)0x4E00000C))
#define NFDATA (*((volatile unsigned char *)0x4E000010))
#define NFSTAT (*((volatile unsigned char *)0x4E000020))

/* GPIO */
#define GPHCON              (*(volatile unsigned long *)0x56000070)
#define GPHUP               (*(volatile unsigned long *)0x56000078)

/* UART registers*/
#define ULCON0              (*(volatile unsigned long *)0x50000000)
#define UCON0               (*(volatile unsigned long *)0x50000004)
#define UFCON0              (*(volatile unsigned long *)0x50000008)
#define UMCON0              (*(volatile unsigned long *)0x5000000c)
#define UTRSTAT0            (*(volatile unsigned long *)0x50000010)
#define UTXH0               (*(volatile unsigned char *)0x50000020)
#define URXH0               (*(volatile unsigned char *)0x50000024)
#define UBRDIV0             (*(volatile unsigned long *)0x50000028)

#define TXD0READY   (1<<2)


void nand_read(unsigned int addr, unsigned char *buf, unsigned int len);


int isBootFromNorFlash(void)
{
    volatile int *p = (volatile int *)0;
    int val;

    val = *p;
    *p = 0x12345678;
    if (*p == 0x12345678)
    {
        /* 寫成功, 是nand啟動 */
        *p = val;
        return 0;
    }
    else
    {
        /* NOR不能像內存一樣寫 */
        return 1;
    }
}

void copy_code_to_sdram(unsigned char *src, unsigned char *dest, unsigned int len)
{   
    int i = 0;
    
    /* 如果是NOR啟動 */
    if (isBootFromNorFlash())
    {
        while (i < len)
        {
            dest[i] = src[i];
            i++;
        }
    }
    else
    {
        //nand_init();
        nand_read((unsigned int)src, dest, len);
    }
}

void clear_bss(void)
{
    extern int __bss_start, __bss_end;
    int *p = &__bss_start;
    
    for (; p < &__bss_end; p++)
        *p = 0;
}

void nand_init(void)
{
#define TACLS   0
#define TWRPH0  1
#define TWRPH1  0
    /* 設置時序 */
    NFCONF = (TACLS<<12)|(TWRPH0<<8)|(TWRPH1<<4);
    /* 使能NAND Flash控制器, 初始化ECC, 禁止片選 */
    NFCONT = (1<<4)|(1<<1)|(1<<0);  
}

void nand_select(void)
{
    NFCONT &= ~(1<<1);  
}

void nand_deselect(void)
{
    NFCONT |= (1<<1);   
}

void nand_cmd(unsigned char cmd)
{
    volatile int i;
    NFCMMD = cmd;
    for (i = 0; i < 10; i++);
}

void nand_addr(unsigned int addr)
{
    unsigned int col  = addr % 2048;
    unsigned int page = addr / 2048;
    volatile int i;

    NFADDR = col & 0xff;
    for (i = 0; i < 10; i++);
    NFADDR = (col >> 8) & 0xff;
    for (i = 0; i < 10; i++);
    
    NFADDR  = page & 0xff;
    for (i = 0; i < 10; i++);
    NFADDR  = (page >> 8) & 0xff;
    for (i = 0; i < 10; i++);
    NFADDR  = (page >> 16) & 0xff;
    for (i = 0; i < 10; i++);   
}

void nand_wait_ready(void)
{
    while (!(NFSTAT & 1));
}

unsigned char nand_data(void)
{
    return NFDATA;
}

void nand_read(unsigned int addr, unsigned char *buf, unsigned int len)
{
    int col = addr % 2048;
    int i = 0;
        
    /* 1. 選中 */
    nand_select();

    while (i < len)
    {
        /* 2. 發出讀命令00h */
        nand_cmd(0x00);

        /* 3. 發出地址(分5步發出) */
        nand_addr(addr);

        /* 4. 發出讀命令30h */
        nand_cmd(0x30);

        /* 5. 判斷狀態 */
        nand_wait_ready();

        /* 6. 讀數據 */
        for (; (col < 2048) && (i < len); col++)
        {
            buf[i] = nand_data();
            i++;
            addr++;
        }
        
        col = 0;
    }

    /* 7. 取消選中 */       
    nand_deselect();
}

#define PCLK            50000000    // init.c中的clock_init函數設置PCLK為50MHz
#define UART_CLK        PCLK        //  UART0的時鐘源設為PCLK
#define UART_BAUD_RATE  115200      // 波特率
#define UART_BRD        ((UART_CLK  / (UART_BAUD_RATE * 16)) - 1)

/*
 * 初始化UART0
 * 115200,8N1,無流控
 */
void uart0_init(void)
{
    GPHCON  |= 0xa0;    // GPH2,GPH3用作TXD0,RXD0
    GPHUP   = 0x0c;     // GPH2,GPH3內部上拉

    ULCON0  = 0x03;     // 8N1(8個數據位，無較驗，1個停止位)
    UCON0   = 0x05;     // 查詢方式，UART時鐘源為PCLK
    UFCON0  = 0x00;     // 不使用FIFO
    UMCON0  = 0x00;     // 不使用流控
    UBRDIV0 = UART_BRD; // 波特率為115200
}

/*
 * 發送一個字符
 */
void putc(unsigned char c)
{
    /* 等待，直到發送緩沖區中的數據已經全部發送出去 */
    while (!(UTRSTAT0 & TXD0READY));
    
    /* 向UTXH0寄存器中寫入數據，UART即自動將它發送出去 */
    UTXH0 = c;
}

void puts(char *str)
{
    int i = 0;
    while (str[i])
    {
        putc(str[i]);
        i++;
    }
}

void puthex(unsigned int val)
{
    /* 0x1234abcd */
    int i;
    int j;
    
    puts("0x");

    for (i = 0; i < 8; i++)
    {
        j = (val >> ((7-i)*4)) & 0xf;
        if ((j >= 0) && (j <= 9))
            putc('0' + j);
        else
            putc('A' + j - 0xa);
        
    }
    
}

鏈接文檔

SECTIONS {
    . = 0x33f80000;
    .text : { *(.text) }
    
    . = ALIGN(4);
    .rodata : {*(.rodata*)} 
    
    . = ALIGN(4);
    .data : { *(.data) }
    
    . = ALIGN(4);
    __bss_start = .;
    .bss : { *(.bss)  *(COMMON) }
    __bss_end = .;
}

軟件初始化

從NAND FLASH里把內核讀入內存 0x60000+64（64K的頭部）
內核地址0x30008000（內核中配置好的地址）nand_read的實現內核和UBOOT約定好在某個地址存放啟動參數，比如此處是0x30000100開始存放啟動參數，uboot將參數存放到0x30000100開始的地方，內核啟動時會從這里取出參數。實現代碼如下：
下面幾個函數，都向地址內寫入了
1 參數代號
2 本參數所占內存大小
3 參數內容
4 每個參數設置最后都指向了下一參數設置地址
5 設置啟動參數


#include "setup.h"

extern void uart0_init(void);
extern void nand_read(unsigned int addr, unsigned char *buf, unsigned int len);
extern void puts(char *str);
extern void puthex(unsigned int val);


static struct tag *params;

void setup_start_tag(void)
{
    params = (struct tag *)0x30000100;

    params->hdr.tag = ATAG_CORE;
    params->hdr.size = tag_size (tag_core);

    params->u.core.flags = 0;
    params->u.core.pagesize = 0;
    params->u.core.rootdev = 0;

    params = tag_next (params);
}

void setup_memory_tags(void)
{
    params->hdr.tag = ATAG_MEM;
    params->hdr.size = tag_size (tag_mem32);
    
    params->u.mem.start = 0x30000000;
    params->u.mem.size  = 64*1024*1024;
    
    params = tag_next (params);
}

int strlen(char *str)
{
    int i = 0;
    while (str[i])
    {
        i++;
    }
    return i;
}

void strcpy(char *dest, char *src)
{
    while ((*dest++ = *src++) != '\0');
}

void setup_commandline_tag(char *cmdline)
{
    int len = strlen(cmdline) + 1;
    
    params->hdr.tag  = ATAG_CMDLINE;
    params->hdr.size = (sizeof (struct tag_header) + len + 3) >> 2;

    strcpy (params->u.cmdline.cmdline, cmdline);

    params = tag_next (params);
}

void setup_end_tag(void)
{
    params->hdr.tag = ATAG_NONE;
    params->hdr.size = 0;
}


int main(void)
{
    void (*theKernel)(int zero, int arch, unsigned int params);
    volatile unsigned int *p = (volatile unsigned int *)0x30008000;

    /* 0. 幫內核設置串口: 內核啟動的開始部分會從串口打印一些信息,但是內核一開始沒有初始化串口 */
    uart0_init();
    
    /* 1. 從NAND FLASH里把內核讀入內存 */
    puts("Copy kernel from nand\n\r");
    nand_read(0x60000+64, (unsigned char *)0x30008000, 0x200000);
    puthex(0x1234ABCD);
    puts("\n\r");
    puthex(*p);
    puts("\n\r");

    /* 2. 設置參數 */
    puts("Set boot params\n\r");
    setup_start_tag();
    setup_memory_tags();
    setup_commandline_tag("noinitrd root=/dev/mtdblock3 init=/linuxrc console=ttySAC0");
    setup_end_tag();

    /* 3. 跳轉執行 */
    puts("Boot kernel\n\r");
    theKernel = (void (*)(int, int, unsigned int))0x30008000;
    theKernel(0, 362, 0x30000100);  
    /* 
     *  mov r0, #0
     *  ldr r1, =362
     *  ldr r2, =0x30000100
     *  mov pc, #0x30008000 
     */

    puts("Error!\n\r");
    /* 如果一切正常, 不會執行到這里 */

    return -1;
}

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