Uboot start.S源码深度解析：CPU模式、中断与异常处理

"Uboot中start.S源码的指令级的详尽解析" 本文将深入剖析UBoot引导加载程序中的start.S源码，讲解其在启动过程中执行的关键指令和相关知识点，帮助读者理解嵌入式系统启动流程的核心机制。start.S是UBoot的入口点，负责初始化硬件环境，为后续C代码的运行做准备。 1.1. 本文内容 本文旨在详细解释start.S源码中的每一条指令，分析其功能和作用，包括CPU模式设置、看门狗关闭、中断管理、堆栈设置、bss段清除以及异常中断处理等环节。 1.2. 本文目标 目标是让读者能够理解UBoot启动过程中的关键步骤，掌握汇编语言在嵌入式系统初始化中的应用，以及了解相关硬件接口的工作原理。 1.3. 代码来源 start.S源码来自UBoot项目，是开源社区维护的代码库。 1.4. 内容组织形式 文章按照源码执行顺序，逐行解读，结合相关硬件知识进行解释。 1.5. 阅读前提 读者需具备基础的ARM汇编语言知识，对ARM处理器架构有一定了解，同时对嵌入式系统和UBoot有一定的认识。 1.6. 声明 本文为技术分享，旨在教育和学习，无商业目的。 2. start.S详解 2.1. 设置CPU模式 在启动之初，CPU通常处于复位模式，需要切换到适当的模式，如SVC（Supervisor）模式，以提供更安全的运行环境。 2.2. 关闭看门狗 看门狗定时器是一种硬件机制，用于防止系统死锁。在初始化阶段关闭它是为了避免不必要的系统重启。 2.3. 关闭中断 在系统启动初期，关闭中断可以确保初始化过程的顺序性和一致性，避免中断事件影响到关键的初始化步骤。 2.4. 设置堆栈sp指针 堆栈指针（sp）设置为一个合适的地址，为后续运行的C代码提供工作空间，用于存储函数调用时的返回地址和临时变量。 2.5. 清除bss段 bss段存放未初始化的全局变量和静态变量，启动时将其清零，确保所有内存空间在程序运行前处于已知状态。 2.6. 异常中断处理 配置异常向量表，设置异常处理程序，以便系统在遇到异常时能正确响应。 3. 相关知识点详解 3.1. 设置SVC模式的原因 SVC模式是操作系统常用的管理模式，提供了更高的权限，适合系统初始化和任务调度。 3.2. watchdog介绍 3.2.1. watchdog是硬件定时器，当系统未在预设时间内对其复位，会触发系统重启，以防止系统挂死。 3.2.2. 在初始化时关闭watchdog是因为系统此时正处于不稳定状态，不希望被意外的中断导致重启。 3.3. ARM7的PC=PC+8 在ARM处理器中，每条指令通常占用4个字节，因此PC指针每次自增8（4字节*2，因为ARM是Little Endian，地址按低字节先访问）。 3.4. ARM寄存器别名与APCS 3.4.1. ARM寄存器有多种别名，如R0-R15，方便不同场景下的使用。 3.4.2. APCS（ARM Procedure Call Standard）是ARM的调用约定，规定了函数调用时的参数传递、寄存器使用及堆栈操作。 3.5. C语言与堆栈 3.5.1. 保存现场/上下文：函数调用时，为了保留当前状态，需要保存返回地址和寄存器值，堆栈就承担了这个角色。 3.5.1.1. 上下文是指执行某一任务时，CPU寄存器中的信息，包括程序计数器、状态寄存器等。 3.5.2. 传递参数：C语言通过堆栈传递函数参数，便于实现参数的压入和弹出。 3.5.3. 示例分析：通过实例解释函数调用过程中的堆栈变化。 3.6. adr伪指令 adr伪指令用于生成相对地址，常用于定位数据或代码在内存中的位置，比mov指令更灵活。 3.7. mov指令操作数范围 mov指令可以操作16位或32位的立即数，具体范围取决于具体指令格式。 4. 引用 文中涉及的图表包括各种指令语法、寄存器位域结构等，提供了详细的硬件接口信息。 通过本文的详尽解析，读者可以深入了解UBoot启动过程中的关键步骤，为理解和开发嵌入式系统打下坚实的基础。