協處理器

協處理器一詞通常用來表示處理器的一個可選部件，負責處理指令集的某個擴充套件。
- CP1 是浮點協處理器，
- CP0 系統控制協處理器
- CP2 偶爾用來指定ISA擴充套件或者在幾個SoC應用中提供專用的暫存器；
- CP3 被MIPS32/64浮點指令佔用，很少用；

協處理器CP0

除了通常的運算功能，任何處理器都需要一些部件處理中斷，配置選項和監控片上快取記憶體(cache)和定時器功能。
CP0協處理器主要提供：
1）cpu的配置；
2）快取記憶體控制；
3）異常/中斷控制；
4）儲存管理單元控制；
5）雜項，如定時器，事件計數器，奇偶校驗，錯誤檢測；
在彙編中：
li t0, 0x10000004
mtc0 t0, $

\boot\uboot\board\atheros\common中的956x.S中
lowlevel_init： 在956x.S中定義，設定CPU，AHB，DDR,

uboot 作為bootloader的一種，用於引導作業系統順利啟動，本文記錄基於mips架構SDK中uboot的編譯過程和啟動流程

編譯過程

編譯過程可以分為三部分：

1.原始碼編譯

uboot編譯的方式是將各個目錄下的原始碼編譯成.o,然後通過mips-linux-uclibc-ar 命令建立成靜態庫，
./lib_bootstrap/libbootstrap.a
./cpu/mips/libmips.a
./board/atheros/board955x/libboard955x.a
./lib_mips/libmips.a
./lib_generic/libgeneric.a
./common/libcommon.a
./drivers/libdrivers.a
./rtc/librtc.a
./net/libnet.a
./post/libpost.a
./post/cpu/libcpu.a

2. 新增libbootstrap.a

首先將u-boot拷貝成u-boot.bin
mips-linux-uclibc-objcopy –gap-fill=0xff -O binary u-boot u-boot.bin 各個section之間填充0xff
然後編譯目錄lib_bootstrap，並生成libbootstrap.a，如下：
/home/project/plc_platform/board/model_qca_qca95xx/sdk/board956x/boot/u-boot/board/atheros/board955x/u-boot-bootstrap.lds -Ttext 0x9f000000 $UNDEF_SYM cpu/mips/start_bootstrap.o \
--start-group lib_bootstrap/libbootstrap.a board/atheros/board955x/libboard955x.a cpu/mips/libmips.a --end-group -L /home/project/plc_platform/board/model_qca_qca95xx/toolchain/gcc-4.3.3/build_mips/staging_dir/usr/bin/../lib/gcc/mips-linux-uclibc/4.3.3 -lgcc \
-Map bootstrap.map -o bootstrap
然後copy：
mips-linux-uclibc-objcopy --gap-fill=0xff -O binary bootstrap bootstrap.bin
這個libbootstrap.a包含了lzma解壓縮的api，還有彙編檔案start_bootstrap.S，這個檔案十分重要，後面的uboot執行流程有介紹。注意-Ttext 0x9f000000，這個表明這部分程式碼是在flash中執行的，0x9f000000是flash地址的基地址。

lzma壓縮和製作映象

執行的makefile:
u-boot.lzimg: $(obj)u-boot.bin System.map
@$(LZMA) e $(obj)u-boot.bin u-boot.bin.lzma
@./tools/mkimage -A mips -T firmware -C lzma \
-a 0x$(shell grep "T _start" $(TOPDIR)/System.map | awk '{ printf "%s", $$1 }') \ -e 0x$(shell grep "T _start" $(TOPDIR)/System.map | awk '{ printf "%s", $$1 }') \
-n 'u-boot image' -d $(obj)u-boot.bin.lzma [email protected]
分為兩個過程，一個是呼叫lzma壓縮，一個呼叫mkimage製作映象。
LZMA 4.57 Copyright (c) 1999-2007 Igor Pavlov 2007-12-06
Image Name: u-boot image
Created: Mon Mar 28 16:01:07 2016
Image Type: MIPS Linux Firmware (lzma compressed)
Data Size: 40037 Bytes = 39.10 kB = 0.04 MB
Load Address: 0x80010000
Entry Point: 0x80010000
cp -f /home/project/plc_platform/board/model_qca_qca95xx/build/../sdk/board956x/boot/u-boot/tuboot.bin
mkimage主要是給壓縮後的映象新增一個頭，這個頭的結構如下：

typedef struct image_header {
uint32_t ih_magic; /* Image Header Magic Number*/
uint32_t ih_hcrc; /* Image Header CRC Checksum*/
uint32_t ih_time; /* Image Creation Timestamp*/
uint32_t ih_size; /* Image Data Size*/
uint32_t ih_load; /* DataLoad Address*/
uint32_t ih_ep; /* Entry Point Address*/
uint32_t ih_dcrc; /* Image Data CRC Checksum*/
uint8_t ih_os; /* Operating System*/
uint8_t ih_arch; /* CPU architecture*/
uint8_t ih_type; /* Image Type*/
uint8_t ih_comp; /* Compression Type*/
uint8_t ih_name[IH_NMLEN]; /* Image Name*/
} image_header_t;

其中 uint32_t ih_load; /* DataLoad Address*/
uint32_t ih_ep; /* Entry Point Address
是兩個關鍵的地址，ih_load是解壓uboot到的目的地址，ih_ep是程式的入口地址。
到此，uboot編譯完成，最終的uboot.bin的結構如下：
++++++++++++++++++++++++++++++
|bootstrap.bin|image header|u-boot.lzimg |
++++++++++++++++++++++++++++++

上電初始化過程

彙編初始化

根據硬體特性程式從入口Entry（_start）開始執行，主要的操作在start_bootstrap.S中進行，主要的操作：
初始化時鐘，DDR，cache、禁止time中斷
CPU PLL CONFIG
SDRM或 DDR initialization
Initialize caches（bal mips_cache_reset），建立暫時棧空間
Initialize GOT pointer//為呼叫函式建立的符號表指標
進入第一個c函式bootstrap_board_init_f:
la t9, bootstrap_board_init_f
j t9

bootstrap_board_init_f

bootstrap_board_init_f先執行初始化函式指標陣列init_sequence，然後開闢一個臨時棧空間，在DDR的最高位置。然後計算臨時棧的起始位置
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
| |16B|128K uboot引數|gb_t|bd_t|malloc 128K|uboot的BSS&TEXT| 4K |
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
初始化一個臨時棧空間，然後呼叫bootstrap_relocate_code,最後要清cache，然後跳轉（不是很明白）
` bal mips_cache_flush
nop

/* Jump to where we’ve relocated ourselves.*/
addi t0, a2, in_ram - _start_bootstrap
j t0`
最後進入bootstrap_board_init_r

bootstrap_board_init_r

bootstrap_relocate_code在start_bootstrap.S中實現，將uboot的程式碼重定向到臨時棧空間棟執行，進入函式bootstrap_board_init_r，
bootstrap_board_init_r函式首先初始化128K的棧空間，然後將uboot的header取出來，檢查magic number和crc32校驗，通過後呼叫函式lzma_inflate解壓uboot：
i = lzma_inflate ((unsigned char )data, len, (unsigned char)ntohl(hdr->ih_load), &destLen);
解壓成功後，清除cache，跳入uboot的入口：fn = ntohl(hdr->ih_load)，既是0x80010000地址：
80010000 T _start
80010030 T relocate_code
80010094 t in_ram
80010100 T ath_set_tuning_caps
800101a0 T do_go
800102c0 T print_image_hdr
800106c8 T do_bootd
80010718 T fake_image_header
800107f0 T do_bootm
800109c0 T flash_sect_erase
80010bc8 T do_flerase
_start函式在start.S中,，執行以下操作
清空cache
清空BSS段
正式進入C環境（la t9 board_init_r）

board_init_r

board_init_r 主要執行以下的操作：
將前面臨時棧一些資料（gd、bd等）copy到RAM中預留的對應位置
設定系統模式（Init_System_Mode），這裡可以設定CPU時鐘
env_relocate
devices_init //i2c、LCD、keyboard ……
main_loop迴圈監聽，無人為干預，啟動系統（do_bootm）,有人為干預初始化乙太網其他相關操作。
main_loop中呼叫了parse_string_outer 通過執行命令bootm 0x9f010000 進入到函式do_bootm；

do_bootm

do_bootm：解壓縮kernel，呼叫do_bootm_linux

do_bootm_linux

do_bootm_linux：對kernel進行crc校驗，並和header中的crc欄位進行比較，設定環境變數，然後呼叫theKernel 進入kernel。

重要的巨集

CFG_PLL_720_600_200 cpu memory 和匯流排的頻率，對著這組配置，有一系列的巨集定義：
#define CPU_DDR_SYNC_MODE DDR_CTL_CONFIG_CPU_DDR_SYNC_SET(0)
\#define CPU_PLL_CONFIG_NINT_VAL CPU_PLL_CONFIG_NINT_SET(18)
\#define CPU_PLL_CONFIG_REF_DIV_VAL CPU_PLL_CONFIG_REFDIV_SET(1)
\#define CPU_PLL_CONFIG_RANGE_VAL CPU_PLL_CONFIG_RANGE_SET(1)
\#define CPU_PLL_CONFIG_OUT_DIV_VAL1 CPU_PLL_CONFIG_OUTDIV_SET(0)
\#define CPU_PLL_CONFIG_OUT_DIV_VAL2 CPU_PLL_CONFIG_OUTDIV_SET(0)
\#define CPU_PLL_DITHER_VAL CPU_PLL_DITHER_DITHER_EN_SET(0) | \
CPU_PLL_DITHER_NFRAC_MAX_SET(0x3f) | \
CPU_PLL_DITHER_NFRAC_MIN_SET(0) | \
CPU_PLL_DITHER_NFRAC_STEP_SET(1) | \
CPU_PLL_DITHER_UPDATE_COUNT_SET(0xf)

#define DDR_PLL_CONFIG_NINT_VAL DDR_PLL_CONFIG_NINT_SET(15)
#define DDR_PLL_CONFIG_REF_DIV_VAL DDR_PLL_CONFIG_REFDIV_SET(1)
#define DDR_PLL_CONFIG_RANGE_VAL DDR_PLL_CONFIG_RANGE_SET(1)
#define DDR_PLL_CONFIG_OUT_DIV_VAL1 DDR_PLL_CONFIG_OUTDIV_SET(0)
#define DDR_PLL_CONFIG_OUT_DIV_VAL2 DDR_PLL_CONFIG_OUTDIV_SET(0)
#define DDR_PLL_DITHER_VAL DDR_PLL_DITHER_DITHER_EN_SET(0) | \
DDR_PLL_DITHER_NFRAC_MAX_SET(0x3ff) | \
DDR_PLL_DITHER_NFRAC_MIN_SET(0) | \
DDR_PLL_DITHER_NFRAC_STEP_SET(1) | \
DDR_PLL_DITHER_UPDATE_COUNT_SET(0xf)

#define CPU_DDR_CLOCK_CONTROL_AHB_DIV_VAL CPU_DDR_CLOCK_CONTROL_AHB_POST_DIV_SET(2)
#define AHB_CLK_FROM_DDR CPU_DDR_CLOCK_CONTROL_AHBCLK_FROM_DDRPLL_SET(1)
#define CPU_AND_DDR_CLK_FROM_DDR CPU_DDR_CLOCK_CONTROL_CPU_DDR_CLK_FROM_DDRPLL_SET(0)
#define CPU_AND_DDR_CLK_FROM_CPU CPU_DDR_CLOCK_CONTROL_CPU_DDR_CLK_FROM_CPUPLL_SET(0)
#define CPU_DDR_CLOCK_CONTROL_DDR_POST_DIV CPU_DDR_CLOCK_CONTROL_DDR_POST_DIV_SET(0)
#define CPU_DDR_CLOCK_CONTROL_CPU_POST_DIV CPU_DDR_CLOCK_CONTROL_CPU_POST_DIV_SET(0)

問題分析

Setting 0x181162c0 to 0x60c02100
\## Booting image at 9f010000 ...
---- fileTag = 9f010000
text base = ffffffff
entry point = ffffffff
hdr->ih_load = 00000000
hdr->ih_ep = 00000000
Uncompressing Kernel Image at ffffffff ... Stream with EOS marker is not supportedLZMA ERROR 1 - must RESET board to recover
kernel的偏移位置錯了，應該是：export KERNEL_OFFSET=0x020000

嘗試更換新舊平臺的squashfs檔案系統，發現需要找lib下的zlib驅動，又嘗試整個kernel更換，發現編譯乙太網驅動失敗，標頭檔案找不到。
跟蹤出錯列印的函式呼叫棧，發現在unlzma出錯，研究make_flash原始碼：
[ 0.776000] Call Trace:
[ 0.776000] [<800f02c8>] unlzma+0xfb4/0x118c
終於知道問題所在，新平臺的檔案打包工具使用的壓縮方式是gzip，而不是lzma，在檔案buildFS_LZ中：
$SOURCE/util/mksquashfs4.0 $INSTALL_ROOT_FOR_BOARD $IMAGEPATH/$BOARD_TYPE-squashfs -noappend -always-use-fragments -all-root -b 1048576
關鍵是Z:\source\util目錄下的mksquashfs4是不支援lzma的，更換為舊的mksquashfs4.0就可以了。