895191537NiosII的Boot過程分析論文

1、1 2幾種常見的boot方式12.1從epcs串行存貯器中boot12.2從外部cfi 并行flash中boot13從epcs中boot13.1epcs控制器的bootloader分析23.2epcs控制器33.3epcs串行存貯器件54從并行flash中boot54.1并行flash配置控制器54.2直接在flash中運(yùn)行程序54.3在ram中運(yùn)行程序65bootloader解讀75.1boot_loader.s解讀85.2boot_loader_epcs_bits.s解讀105.3boot_loader_cfi_bits.s解讀216crt0.s解讀231 概述nios ii 的boot過

2、程要經(jīng)歷兩個(gè)過程。1. fpga器件本身的配置過程。fpga器件在外部配置控制器或自身攜帶的配置控制器的控制下配置fpga的內(nèi)部邏輯。如果內(nèi)部邏輯中使用了nios ii，則配置完成的fpga中包含有nios ii軟核cpu。2. nios ii本身的引導(dǎo)過程。一旦fpga配置成功后，nios ii 就被邏輯中的復(fù)位電路復(fù)位，從reset地址開始執(zhí)行代碼。nios ii 的reset地址可以在sopc builder的“nios ii morecpusetting”頁表中設(shè)置。2 幾種常見的boot方式2.1 從epcs串行存貯器中boot這種boot方式，fpga的配置數(shù)據(jù)和nios ii的程

3、序都存放在epcs器件中。fpga配置數(shù)據(jù)放在最前面，程序放在后面，程序可能有多個(gè)段，每個(gè)段前面都插有一個(gè)“程序記錄”。一個(gè)“程序記錄”由2個(gè)32位的數(shù)據(jù)構(gòu)成，一個(gè)是32位的整數(shù)，另一個(gè)是32位的地址，分別用于表示程序段本身的長度和程序段的運(yùn)行時(shí)地址。這個(gè)“程序記錄”用于幫助bootloader把各個(gè)程序段搬到程序執(zhí)行時(shí)真正的位置。epcs是串行存貯器，nios ii 不能直接從epcs中執(zhí)行程序，它實(shí)際上是執(zhí)行epcs控制器的片內(nèi)rom的代碼（即bootloader），把epcs中程序的搬到ram中執(zhí)行。2.2 從外部cfi 并行flash中boot這種boot方式還可以分為2種情況。1.

4、程序直接在flash中運(yùn)行。這種情況程序不需要另外的bootloader，nios ii 復(fù)位時(shí)reset地址（指向flash內(nèi)部）開始執(zhí)行程序，程序必須有啟動(dòng)代碼用于搬移.rwdata段（因?yàn)?rwdata段是可讀寫的不能存放在flash中），同時(shí)如果.rodata段和.exceptions段連接時(shí)沒有指定在flash中話（比如在ram中），也會(huì)被搬到ram中，并對.bss段清零，設(shè)置棧的指針。這些工作都在crt0.s中完成。2. 程序在ram（包括on-chip ram，sdram，ssram泛指一般的ram）中運(yùn)行。這種情況需要有一個(gè)專門的bootloader，它把存放在flash中的各

5、個(gè)程序段搬到程序執(zhí)行時(shí)各個(gè)段真正的位置。3 從epcs中boot要支持nios ii從epcs中boot首先要求fpga器件要支持主動(dòng)串行配置。altera的cyclone，cyclone ii和stratix ii系列的fpga支持主動(dòng)串行配置。直到nios ii 5.1版本，nios ii 從epcs中boot在stratix ii系列的fpga上實(shí)現(xiàn)上仍有問題。所以這種方式主要用于cyclone和cyclone ii系列的器件。為了實(shí)現(xiàn)這種boot方式，用戶必須在sopc builder中添加一個(gè)epcs控制器，無須給它分配管腿，quartus ii 會(huì)自動(dòng)給它分配到專用管腿上。添完ep

6、cs控制器后，sopc builder會(huì)給它分配一個(gè)base address，這個(gè)地址是epcs控制器本身攜帶的片上rom在nios ii系統(tǒng)中的基地址，這個(gè)rom存有一小段bootloader代碼，用于引導(dǎo)整個(gè)過程。所以，必須在sopc builder的“nios ii morecpusetting”頁表中把reset地址設(shè)置為這個(gè)基地址，使得nios ii 復(fù)位后從這個(gè)地址開始執(zhí)行以完成整個(gè)引導(dǎo)過程。3.1 epcs控制器的bootloader分析epcs控制器帶有一塊片內(nèi)rom，內(nèi)有bootloader代碼，nios ii 就靠這段代碼完成boot過程。它把epcs里的nios ii程序

7、映象復(fù)制到ram中，然后跳轉(zhuǎn)到ram中運(yùn)行。由于程序映象是由elf2flash輸出的，bootloader對被搬運(yùn)的程序映象的位置和結(jié)構(gòu)的解讀必須和elf2flash工具一致。fpga的配置數(shù)據(jù)從epcs偏移為0的地址開始存放，緊挨著配置數(shù)據(jù)后面是一個(gè)32位的整數(shù)，指示程序段的長度，接著是一個(gè)32位的地址，指示程序執(zhí)行時(shí)該程序段的地址，我們把這個(gè)長度和地址一起稱為“程序記錄”，“程序記錄”隨后就是程序段映象。一個(gè)程序可能有多個(gè)程序段，所以也就有多個(gè)“程序記錄”和程序段映象。bootloader必須知道fpga配置數(shù)據(jù)的長度以讀取配置數(shù)據(jù)后面的內(nèi)容，不同型號的fpga的配置數(shù)據(jù)長度是不同的，所以

8、必須讀取配置數(shù)據(jù)的頭部信息獲取配置數(shù)據(jù)的長度，進(jìn)而逐個(gè)讀取程序段映象的長度和運(yùn)行時(shí)地址，然后把程序段映象搬到目的運(yùn)行時(shí)地址。為了存取epcs，bootloader構(gòu)造了一些位置無關(guān)匯編代碼。epcs的存貯布局如下所示：剩余空間4字節(jié)的最后一個(gè)“程序記錄”的目的地址域a0x00000000，4字節(jié)的最后一個(gè)“程序記錄”的長度域lln個(gè)字節(jié)的第n個(gè)程序段映象4字節(jié)的第n個(gè)程序段的目的地址an4字節(jié)的第n個(gè)程序段的長度lnl2個(gè)字節(jié)的第2個(gè)程序段映象4字節(jié)的第2個(gè)程序段的目的地址a24字節(jié)的第2個(gè)程序段的長度l2length+8length+l+7l1字節(jié)的第1個(gè)程序段映象length+4lengt

9、h+74字節(jié)的第1個(gè)程序段目的地址a1lengthlength+34字節(jié)的第1個(gè)程序段長度l10length-1fpga配置數(shù)據(jù)，長度為length當(dāng)bootloader讀取到l時(shí)，l0，表示前面所有的程序記錄已經(jīng)處理完畢，這個(gè)是最后的程序記錄就直接跳到地址a的地方執(zhí)行。顯然a必須是程序的入口地址。如果l0xffffffff（即-1），那么就忽略a并停機(jī)，這樣，即使是一個(gè)只有fpga配置數(shù)據(jù)而沒有程序的epcs也是安全的。當(dāng)一個(gè)epcs只有配置數(shù)據(jù)而沒有程序的時(shí)候，sof2flash會(huì)在配置數(shù)據(jù)的末尾增加4個(gè)字節(jié)的0xff使bootloader不會(huì)有誤動(dòng)作。bootloader的工作流程如下：

10、3.2 epcs控制器epcs控制器手冊沒有對epcs進(jìn)行詳細(xì)的說明只是建議用戶使用altera的hal函數(shù)來存取。其實(shí)epcs控制器由兩個(gè)獨(dú)立的部件構(gòu)成：1.rom。大小是512個(gè)字節(jié)，也就是128 words。盡管epcs控制器手冊表述了rom的大小是1k字節(jié)，實(shí)際上直到nios ii 5.1 epcs控制器的rom仍然是512個(gè)字節(jié)，因此手冊中給出的寄存器偏移地址都需要修正。2.spi master控制器。epcs串行存貯器的接口符合spi標(biāo)準(zhǔn)。nios ii 可以通過spi master來存取epcs串行存貯器。這兩個(gè)部件的地址（從nios ii 的角度看，以字節(jié)為單位）安排如下：偏移

11、地址寄存器r/w位描述31.00x000boot rom memoryrboot loader code epcs_controller_boot_rom.hexor epcs_controller_boot_rom.dat0x0040x1fc0x200rx datar31.8 (not implemented)rx data(7.0)0x204tx dataw31.8 (not implemented)tx data(7.0)0x208statusr/w31.11109876543210eoperrdytrdytmttoeroe0x20ccotrolr/w31.11109876543210i

12、eopieirrdyitrdyitoeiroe0x210reserved-0x214slaver enabler/w31.161514133210ss_15ss_14ss_13ss_3ss_2ss_1ss_00x218end of packetr/w31.8 (not implemented)end of character(7.0)l rx data寄存器nios ii從rx data寄存器中讀出從epcs中接收到的數(shù)據(jù)。當(dāng)接收移位寄存器收到滿8位的數(shù)據(jù)，status寄存器的rrdy位被置1，同時(shí)數(shù)據(jù)被傳入rx data寄存器。讀取rx data寄存器會(huì)把rrdy位清掉，而往rx data寫

13、則沒有影響。l tx data寄存器nios ii把要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫到tx data寄存器。status寄存器中的trdy位置1表示tx data寄存器準(zhǔn)備好接收來自nios ii的新數(shù)據(jù)。tx data被寫了之后，trdy位就被置0，直到數(shù)據(jù)從tx data轉(zhuǎn)移到發(fā)送移位寄存器又會(huì)被重新置為1。l status寄存器status寄存器包含有指示當(dāng)前狀態(tài)的位。幾乎每一位都和control寄存器的一個(gè)中斷允許位相關(guān)。nios ii任何時(shí)候都可以讀取status寄存器，不會(huì)影響該寄存器的值。往status寄存器寫將清除roe，toe和e這些位。下表描述了各個(gè)位的含義：位名稱含義3roe接收溢出錯(cuò)誤。

14、當(dāng)rx data寄存器數(shù)據(jù)滿的時(shí)候（rrdy為1），接收移位寄存器又往rx data寄存器寫，那roe位將被置1。而新的數(shù)據(jù)會(huì)覆蓋老的數(shù)據(jù)。往status寄存器寫可以把roe位清0。4toe發(fā)送溢出錯(cuò)誤。如果tx data寄存器數(shù)據(jù)還沒有被轉(zhuǎn)移到發(fā)送移位寄存器（trdy為0），又往tx data寄存器寫，那toe就會(huì)被置為1。新的數(shù)被忽略。往status寄存器寫可以清toe為0。5tmt發(fā)送移位寄存器空。如果一個(gè)發(fā)送過程正在進(jìn)行中，那tmt為0；如果發(fā)送移位寄存器為空，則tmt為1。6trdy發(fā)送器準(zhǔn)備好接收新的發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)tx data寄存器空的時(shí)候，trdy為1。7rrdy接收器準(zhǔn)備好送出

15、接收到的數(shù)。當(dāng)rx data寄存器滿的時(shí)候，rrdy為1。8e有錯(cuò)誤產(chǎn)生。它是toe和roe的邏輯或。只要toe或roe中有一個(gè)為1，那它也為1。它給程序提供了一個(gè)判斷有錯(cuò)誤發(fā)生的方便的途徑。往status寄存器寫可以把e位清0。9eop包結(jié)束標(biāo)志。該標(biāo)志在下列情況下被置1：1. 一個(gè)eop字節(jié)被寫入tx data寄存器2. 一個(gè)eop字節(jié)從rx data寄存器中讀出eop字節(jié)就是end of packet寄存器中的end of character字節(jié)。往status寄存器寫可以把eop位清0。l control寄存器control寄存器控制spi master的操作。nios ii可以在任何

16、時(shí)候讀取control寄存器而不改變它的值。大部分control寄存器的位（iroe，itoe，itrdy，irrdy和ie）控制status寄存器相應(yīng)位的中斷。比如當(dāng)iroe設(shè)為1，就允許當(dāng)status中的roe為1時(shí)產(chǎn)生中斷。只有當(dāng)control寄存器和stauts寄存器中的相應(yīng)位都為1的情況下，spi master才會(huì)產(chǎn)生中斷。位名稱含義3iroe允許roe條件滿足時(shí)產(chǎn)生中斷。4itoe允許toe條件滿足時(shí)產(chǎn)生中斷。6itrdy允許trdy條件滿足時(shí)產(chǎn)生中斷。7irrdy允許rrdy條件滿足時(shí)產(chǎn)生中斷。8ie允許e條件滿足時(shí)產(chǎn)生中斷。9ieop允許eop條件滿足時(shí)產(chǎn)生中斷。10sso強(qiáng)制

17、slave enable寄存器器中為1的位對應(yīng)的ss_n有效，即輸出電平0。l slave enable寄存器slave enable寄存器中的某一位置1表示相應(yīng)的ss_n信號可以被驅(qū)動(dòng)有效（即在control寄存器中寫sso位為1，或者有數(shù)據(jù)寫入tx data寄存器準(zhǔn)備開始傳送數(shù)據(jù)）。slave enable寄存器可以多位為1，但是需要有其它邏輯來處理多個(gè)spi slave的沖突問題。l end of packet寄存器end of packet寄存器包含end of character，當(dāng)某一avalon master讀出的rx data寄存器字節(jié)和end of character一樣，或

18、者寫入tx data的字節(jié)和end of character一樣時(shí)，spi master產(chǎn)生eop標(biāo)志。如果該avalon master支持endofpacket信號，則會(huì)中斷傳輸。epcs控制器在例化spi master時(shí)使用下列參數(shù)：數(shù)據(jù)位8位；spi時(shí)鐘sclk頻率20mhz；mosi（asdo）在sclk的下降沿處輸出；miso（data0）在sclk上升沿處采樣；sclk的初始相位為0；msb先輸出，lsb后輸出；目標(biāo)延遲100us（即ss_n輸出為低到sclk開始驅(qū)動(dòng)輸出時(shí)鐘脈沖的延遲為100us）。3.3 epcs串行存貯器件altera的器件手冊對epcs器件有完整清楚的表述。

19、在read byte，read status和read silicon id操作時(shí)，發(fā)出命令后，所要的數(shù)據(jù)會(huì)馬上從epcs的data管腿移出。所以epcs控制在發(fā)出命令后繼續(xù)發(fā)送虛擬數(shù)據(jù)（比如0或隨便什么值），在發(fā)送虛擬數(shù)據(jù)的同時(shí)接收epcs送出的數(shù)據(jù)，就可以獲取所要的數(shù)據(jù)。spi接口的發(fā)送和接收是同時(shí)的，為了接收數(shù)據(jù)，你必須發(fā)送點(diǎn)什么，盡管這些數(shù)據(jù)是對方不需要的，同樣在你發(fā)送命令或數(shù)據(jù)的同時(shí)也會(huì)收到點(diǎn)什么，盡管這些也不一定是你需要的。4 從并行flash中boot4.1 并行flash配置控制器nios ii應(yīng)用常常把nios ii 程序和fpga配置數(shù)據(jù)都存放在flash中。這就需要一個(gè)配

20、置控制器來驅(qū)動(dòng)flash輸出配置數(shù)據(jù)完成fpga的配置。配置控制器可以用一片cpld來實(shí)現(xiàn)。flash除了可以存貯fpga配置數(shù)據(jù)和nios ii程序外還可以存貯其它數(shù)據(jù)（比如只讀文件系統(tǒng)）。flash中的配置數(shù)據(jù)區(qū)還可以分為兩個(gè)區(qū)，一個(gè)用于用戶邏輯，另一個(gè)用于出廠邏輯。當(dāng)用戶邏輯配置失敗后，就會(huì)自動(dòng)使用出廠邏輯，保證任何時(shí)候都有一個(gè)配置可以工作。另外，配置控制器還可以接收來自nios ii 的重配置請求，并驅(qū)動(dòng)fpga重新配置，完成fpga的現(xiàn)場升級。stratix開發(fā)板的配置控制安排偏移量為0的地方存放nios ii程序，而fpga用戶配置邏輯從偏移量0x600000開始，出廠配置則從偏移

21、量0x700000開始。stratix開發(fā)板的并行flash配置控制器其實(shí)是一個(gè)地址序列生成器，地址生成器的輸入時(shí)鐘是板上時(shí)鐘的4分頻（比如，板上的晶振時(shí)鐘是50mhz，則地址生成器的時(shí)鐘就是12.5mhz）。上電的時(shí)候，由上電復(fù)位芯片提供的復(fù)位信號復(fù)位，地址生成器初始化為用戶邏輯的配置數(shù)據(jù)的偏移量（比如stratix板是0x600000），然后開始計(jì)數(shù)并驅(qū)動(dòng)地址由低往高增長，使flash送出對應(yīng)地址的配置數(shù)據(jù)。配置控制器監(jiān)測fpga的config_done信號，一旦發(fā)現(xiàn)fpga配置完成就停止計(jì)數(shù)，并置flash的地址和其它控制線為高阻，以免影響nios ii對flash的操作。fpga配置完

22、成后，內(nèi)部邏輯開始生效，復(fù)位nios ii，nios ii開始從reset地址執(zhí)行程序。4.2 直接在flash中運(yùn)行程序嵌入式應(yīng)用有時(shí)希望程序能夠直接在flash中運(yùn)行，以節(jié)約ram空間，降低成本。為了使程序直接在flash中運(yùn)行，可以在sopc builder中設(shè)置reset地址在flash中，連接程序的時(shí)候可以指定程序的.text段和.rodata段存放在flash中，而讓.rwdata和堆棧放在ram中（這2個(gè)段都是可讀寫的，不能放在flash中）。同時(shí)還可以在sopc builder中指定exception地址到flash中，也可以節(jié)約一點(diǎn)ram空間。由于最后的flash映象文件.f

23、lash文件（.flash文件其實(shí)是.srec格式的文件）中沒有bss段，所以程序的開始必須在ram中建立bss段并清0，同時(shí)也把.rwdata段從flash中拷貝到ram中（.rwdata段在程序運(yùn)行的時(shí)候必須在ram中），并設(shè)置好棧，建立好c程序的工作環(huán)境然后調(diào)用c用戶入口函數(shù)。這些工作都是由crt0.s來完成的。下面是crt0.s在flash中運(yùn)行的工作流程：4.3 在ram中運(yùn)行程序程序在flash運(yùn)行通常比在ram中慢，所以有時(shí)也希望程序能夠在ram中運(yùn)行。nios ii的reset地址仍然指向flash中（reset地址不能指向ram，ram在上電復(fù)位時(shí)還沒有被初始化），在連接程序

24、的時(shí)候可以把每個(gè)段都指定到ram中，在sopc builder中也可以把exception部分指定到ram中。這樣連接生成的可執(zhí)行文件.elf文件就是適合在ram中運(yùn)行的程序。但在實(shí)際應(yīng)用中這個(gè)程序最終存放在flash中，所以需要有一段bootloader代碼，用于把flash中的程序映象拷貝到ram中運(yùn)行。工具elf2flash能夠根據(jù)情況自動(dòng)給你的程序在生成.flash文件時(shí)添加“程序記錄”和bootloader。elf2flash判斷其后隨參數(shù)reset地址（就是nios ii的reset地址）和程序的入口地址是不是一樣，如果一樣就不添加“程序記錄”和bootloader，如果不一樣就添

25、加。這個(gè)bootloader根據(jù)各個(gè)“程序記錄”把程序映象拷貝到到ram中并從ram中執(zhí)行。和epcs一樣，每個(gè)“程序記錄”由兩個(gè)32位的數(shù)據(jù)組成，一個(gè)是程序的長度，一個(gè)目的執(zhí)行地址（即程序的運(yùn)行地址）。stratix 開發(fā)板上flash中的存貯分布如下：0x7000000x7fffff出廠邏輯safe logic0x6000000x6fffff用戶邏輯user logic剩余空間4字節(jié)的最后一個(gè)“程序記錄”的目的地址域a0x00000000，4字節(jié)的最后一個(gè)“程序記錄”長度域lln個(gè)字節(jié)的第n個(gè)程序段映象4字節(jié)的第n個(gè)程序段的目的地址an4字節(jié)的第n個(gè)程序段的長度lnl2個(gè)字節(jié)的第2個(gè)程序段

26、映象4字節(jié)的第2個(gè)程序段的目的地址a24字節(jié)的第2個(gè)程序段的長度l2length+8length+l+7l1字節(jié)的第1個(gè)程序段映象length+4length+74字節(jié)的第1個(gè)程序段的目的地址a1lengthlength+34字節(jié)的第1個(gè)程序段的長度l10length-1bootloaderbootloader的工作流程如下：運(yùn)行完bootloader后仍然要執(zhí)行crt0.s，但此時(shí)crt0.s的流程和程序在flash中直接運(yùn)行的情況有一些區(qū)別：它沒有初始化指令cache，也不會(huì)企圖去裝載別的段，這些步驟已經(jīng)在bootloader中完成。程序映象已經(jīng)包含這些段，在搬移程序映象的同時(shí)也裝載了相應(yīng)

27、的段（.rodata段，.rwdata段和.exceptions段），程序映象中不包含.bss段和棧，所以仍然需要清.bss段以及設(shè)置棧指針和全局指針。bootloader沒有存取存貯器數(shù)據(jù)，因此沒有初始化數(shù)據(jù)cache，所以crt0.s仍然要初始化數(shù)據(jù)cache。5 bootloader解讀altera提供了兩個(gè)bootloader程序，一個(gè)用于從epcs器件中boot，另一個(gè)用于從flash器件中boot。它們的匯編源碼和makefile都在c:alterakits ios2_51componentsaltera_nios2sdksrcoot_loader_sources目錄中。其中boo

28、t_loader.s是公共部分，而boot_loader_epcs_bits.s則用于從epcs器件中boot，boot_loader_cfi_bits.s用于從flash中boot。5.1 boot_loader.s解讀#ifdef epcs #define find_payload sub_find_payload_epcs/ 查找epcs中數(shù)據(jù)負(fù)荷子程序 #define read_int sub_read_int_from_flash_epcs/ 從epcs中讀取一個(gè)32位word #define streaming_copy sub_streaming_copy_epcs/ 從epcs

29、中拷貝流的子程序 #define close_device sub_epcs_close/ 關(guān)閉epcs器件的子程序#else #define find_payload sub_find_payload_cfi/ 查找cfi并行flash中數(shù)據(jù)負(fù)荷的子程序 #define read_int sub_read_int_from_flash_cfi/ 從cfi并行flash中讀取一個(gè)32位的word #define streaming_copy sub_streaming_copy_cfi/ 從cfi并行flash中拷貝流的子程序#endif#include boot_loader.h .glob

30、al reset .global _start .global main .global end_of_boot_copierreset:_start:main: / 清除cpu的狀態(tài)寄存器禁止中斷，這個(gè)動(dòng)作在硬件復(fù)位的時(shí)候其實(shí)已經(jīng)自動(dòng)完成。. wrctl status, r_zero / 沖刷指令cache. / nios ii 最多支持64kbytes的指令cache，所以只初始化了64kbytes的指令cache movhi r_flush_counter,%hi(0x10000)cache_loop: initi r_flush_counter / 沒有必要初始化數(shù)據(jù)cache, bo

31、otloader不存取存貯器數(shù)據(jù) addi r_flush_counter, r_flush_counter,-32 bne r_flush_counter, r_zero, cache_loop / 沖刷流水線 flushp / r_flash_ptr = find_payload(); / 調(diào)用查找數(shù)據(jù)負(fù)荷子程序?qū)ふ覕?shù)據(jù)負(fù)荷 nextpc return_address_less_4 br find_payload / 拷貝. / / 在循環(huán)的開始，寄存器r_flash_ptr 包含“程序記錄”的地址。 / / 1) 讀取“程序記錄”的長度域（4-bytes）(r_data_size) /

32、2) 讀取“程序記錄”的目的地址域（4-bytes）(r_dest) / 3) 循環(huán): / 拷貝 r_data_size 個(gè)字節(jié), 一次一個(gè)字節(jié): *r_dest+ = *r_flash_ptr+ / 把0xffffffff裝入r_halt_record，用于測試是否要停機(jī)。 subi r_halt_record, r_zero, 1per_record_loop: /讀取“程序記錄”的長度域，r_data_size = read_int(r_flash_ptr+)。 nextpc return_address_less_4 br read_int mov r_data_size, r_rea

33、d_int_return_value / 讀取“程序記錄”的目的地址域，r_dest = read_int(r_flash_ptr+)。 nextpc return_address_less_4 br read_int mov r_dest, r_read_int_return_value / 測試長度域是否為0 / 如果是就直接運(yùn)行程序 beq r_data_size, r_zero, last_program_record / 如果長度域?yàn)?1（0xffffffff），就停機(jī)。halt_record_forever: beq r_data_size, r_halt_record, halt

34、_record_forever / 使用拷貝流子程序搬移數(shù)據(jù) nextpc return_address_less_4 br streaming_copy / 程序運(yùn)行到這里，表明已經(jīng)處理了當(dāng)前的“程序記錄”了， / 而且知道這不是最后一個(gè)“程序記錄”因?yàn)樗拈L度域不為0， / 這就意味著要處理下一個(gè)“程序記錄”。 br per_record_looplast_program_record: / 處理完最后一個(gè)程序記錄后就要把控制權(quán)轉(zhuǎn)給實(shí)際的運(yùn)行程序. / r_dest是實(shí)際程序的入口地址 / 在中止boot-loader之前要關(guān)閉epcs器件，如果不做這一步， / 會(huì)導(dǎo)致hal的open()

35、調(diào)用要花好幾秒鐘才能打開epcs器件#ifdef epcs nextpc return_address_less_4 br close_device#endif / 跳轉(zhuǎn)到目的地址運(yùn)行程序 callr r_destafterlife: / 程序跑到這里表明有問題。 br afterlife .end5.2 boot_loader_epcs_bits.s解讀/ 從epcs串行flash設(shè)備讀取字節(jié)的子過程/ 通過寄存器和epcs打交道獲取字節(jié)數(shù)#include boot_loader.h .global sub_find_payload_epcs .global sub_read_int_fro

36、m_flash_epcs .global sub_streaming_copy_epcs .global sub_epcs_close/ epcs控制和狀態(tài)寄存器的偏移量#define epcs_rxdata_offset 0x00#define epcs_txdata_offset 0x04#define epcs_status_offset 0x08#define epcs_control_offset 0x0c/ epcs的位掩碼#define epcs_status_tmt_mask 0x20#define epcs_status_trdy_mask 0x40#define epcs_

37、status_rrdy_mask 0x80#define epcs_control_sso_mask 0x400/ epcs命令#define epcs_command_read 0x03 .text/ 查找epcs的數(shù)據(jù)負(fù)荷/ 過程：/ - 在偏移量為0的地方打開epcs器件（fpga配置數(shù)據(jù)在這里）/ - 分析配置數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)負(fù)荷開始的地址/ - 關(guān)閉epcs/ - 在數(shù)據(jù)負(fù)荷的開始的地址再次打開epcs/sub_find_payload_epcs: / 修正并存貯返回地址 addi r_findp_return_address, return_address_less_4, 4 / /

38、計(jì)算epcs控制/狀態(tài)寄存器塊的地址 / 它在離本段代碼的開頭偏移量為512個(gè)字節(jié)的地方 / 因?yàn)檫@段代碼必須在512字節(jié)邊界處， / 我們簡單地把當(dāng)前地址園整到下一個(gè)512個(gè)地址的邊界。 / / | / | 為了調(diào)試，你可以定義epcs_regs_base / | 作為epcs寄存器基地址。否則就假設(shè)下一個(gè)512字節(jié)邊界。 / | nextpc r_findp_temp#ifdef epcs_regs_base movhi r_epcs_base_address, %hi(epcs_regs_base) addi r_epcs_base_address, r_epcs_base_addres

39、s, %lo(epcs_regs_base)#else ori r_epcs_base_address, r_findp_temp, 511 addi r_epcs_base_address, r_epcs_base_address, 1#endif / / 在偏移量為0的地方打開epcs器件 / movi r_flash_ptr, 0 nextpc return_address_less_4 br sub_epcs_open_address / / 分析器件配置數(shù)據(jù)順序讀出字節(jié)直到下面任一個(gè)條件滿足 / 1) 我們找到0xa6 （其實(shí)應(yīng)該是0x56，因?yàn)槲覀儧]有把位序顛倒過來） / 當(dāng)我們找

40、到它時(shí)表示我們找到配置數(shù)據(jù)，可以接著算出它的長度。 / 2) 我們找到不是xff字節(jié)，在這種情況我們根本沒有在配置數(shù)據(jù)里查找 / 我們假定我一定是在一個(gè)boot loader記錄。跳過整個(gè)配置數(shù)據(jù)長度的計(jì)算 / 開始裝載。 / 3) 我們在任意長的時(shí)間內(nèi)找到的都是0xff。我們猜測flash是空的沒有其它可利用資源 / / 搜索隨意的一大塊字節(jié) movi r_findp_count, 0x400 / 我們要找的模板是0x56 movi r_findp_pattern, 0x56 / 在我們找到0x56之前唯一可以接受的字節(jié)是0xff movi r_findp_temp, 0xfffp_look

41、_for_56_loop: nextpc return_address_less_4 br sub_read_byte_from_flash_epcs / 我們發(fā)現(xiàn)模板了嗎？ beq r_read_byte_return_value, r_findp_pattern, fp_found_sync / 我們發(fā)現(xiàn)非0xff的字節(jié)了嗎？ bne r_read_byte_return_value, r_findp_temp, fp_short_circuit / 更新循環(huán)計(jì)數(shù)器開始循環(huán) subi r_findp_count, r_findp_count, 1 bne r_findp_count, r_

42、zero, fp_look_for_56_loop / 我們沒有找到模板或其它匹配的字節(jié)，掛起。 / 先關(guān)閉epcs器件 nextpc return_address_less_4 br sub_epcs_closefp_hang: br fp_hangfp_found_sync: / 同步模板后面緊跟著的4個(gè)字節(jié)是我們感興趣 nextpc return_address_less_4 br sub_read_int_from_flash_epcs / 這4個(gè)字節(jié)是配置的長度，它們的字節(jié)順序是little-endian，但位序是反的。 nextpc return_address_less_4 br

43、 sub_read_int_from_flash_epcs / 把長度放到r_flash_ptr 中 mov r_flash_ptr, r_read_int_return_value / 此時(shí)我們獲得了長度但是在epcs器件中quarts / 以相反的位序存貯字節(jié) / / 我們先把4位組反過來，再把2位組反過來，然后再把所有的位反過來。 / 就象這樣： / / 76543210 4位組反序- 32107654 兩位組反序 - 10325476 位反序 - 01234567 / / 下面是整個(gè)循環(huán)的進(jìn)行機(jī)制 / 你會(huì)注意到這個(gè)反序過程只展示了一次 / 不用擔(dān)心，所有的字節(jié)都會(huì)被反序 / / (x

44、 = unknown, . = zero) / / byte temp mask count / - - - - / 初始態(tài) 76543210 xxxxxxxx 00001111 4 / / 1 temp = byte & mask 76543210 .3210 00001111 4 / 2 temp = count xxxx7654 3210. 00001111 4 / 4 byte &= mask .7654 3210. 00001111 4 / 5 byte |= temp 32107654 3210. 00001111 4 / 6 count = 1 32107654 3210. 00

45、001111 2 / 7 temp = mask count 32107654 00111100 00001111 2 / 8 mask = temp 32107654 00111100 00110011 2 / / loop on (count != 0) / / temp = byte & mask 32107654 .10.54 00110011 2 / temp = count xx321076 10.54. 00110011 2 / byte &= mask .32.76 10.54. 00110011 2 / byte |= temp 10325476 10.54. 0011001

46、1 2 / count = 1 10325476 10.54. 00110011 1 / temp = mask count 10325476 01100110 00110011 1 / mask = temp 10325476 01100110 01010101 1 / / loop on (count != 0) / / temp = byte & mask 10325476 .0.2.4.6 01010101 1 / temp = count x1032547 0.2.4.6. 01010101 1 / byte &= mask .1.3.5.7 0.2.4.6. 01010101 1

47、/ byte |= temp 01234567 0.2.4.6. 01010101 1 / count = 1 01234567 0.2.4.6. 01010101 0 / temp = mask count 01234567 01010101 01010101 0 / mask = temp 01234567 01010101 00000000 0 / / 初始化mask movhi r_revbyte_mask, 0x0f0f addi r_revbyte_mask, r_revbyte_mask, 0x0f0f / 裝入count movi r_findp_count, 4fp_reve

48、rse_loop: / 屏蔽高一半的位把結(jié)果裝入temp寄存器 and r_findp_temp, r_flash_ptr, r_revbyte_mask / 1 / 把temp中的位左移4位 sll r_findp_temp, r_findp_temp, r_findp_count / 2 / 把ptr中字節(jié)右移4位 srl r_flash_ptr, r_flash_ptr, r_findp_count / 3 / 屏蔽掉高4位 and r_flash_ptr, r_flash_ptr, r_revbyte_mask / 4 / 把ptr和temp中的位組合起來 or r_flash_ptr, r_flash_ptr, r_findp_temp / 5 / 更新移位計(jì)數(shù)器 srli r_findp_count, r_findp_count, 1 / 6 / 左移mask 2位 sll r_findp_temp, r_re