ARM上电启动及Uboot代码分析

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5 Uboot异常处理

5.1 Uboot异常向量表

紧跟b reset后面的就是异常向量表，发生异常后pc会被自动置为相应的值，进入相应异常处理程序。

5.1.1 异常处理入口函数

5.1.2 异常处理函数跳转

/*

 * exception handlers

 */

      .align     5

undefined_instruction:

      get_bad_stack

      bad_save_user_regs

      bl    do_undefined_instruction

      .align     5

software_interrupt:

      get_bad_stack_swi

      bad_save_user_regs

      bl    do_software_interrupt

      .align     5

prefetch_abort:

      get_bad_stack

      bad_save_user_regs

      bl    do_prefetch_abort

      .align     5

data_abort:

      get_bad_stack

      bad_save_user_regs

      bl    do_data_abort

      .align     5

not_used:

      get_bad_stack

      bad_save_user_regs

      bl    do_not_used

#ifdef CONFIG_USE_IRQ        //如果在uboot中启用了用户中断，则跳入相应处理函

                         //数运行

      .align     5

irq:

      get_irq_stack

      irq_save_user_regs

      bl    do_irq

      irq_restore_user_regs

      .align     5

fiq:

      get_fiq_stack

      /* someone ought to write a more effective fiq_save_user_regs*/

      irq_save_user_regs

      bl    do_fiq

      irq_restore_user_regs

#else            //如果没有配置，则走另一条路径。

      .align     5

irq:

      get_bad_stack

      bad_save_user_regs

      bl    do_irq

      .align     5

fiq:

      get_bad_stack

      bad_save_user_regs

      bl    do_fiq

#endif /* CONFIG_USE_IRQ */

#endif /* CONFIG_SPL_BUILD*/

5.1.3 异常真正处理函数

// u-boot-2012.04.01\arch\arm\lib\Interrupts.c

void do_undefined_instruction (struct pt_regs *pt_regs)

{

      printf ("undefinedinstruction\n");

      show_regs (pt_regs);

      bad_mode ();

}

void do_software_interrupt (struct pt_regs *pt_regs)

{

      printf ("software interrupt\n");

      show_regs (pt_regs);

      bad_mode ();

}

void do_prefetch_abort (struct pt_regs *pt_regs)

{

      printf ("prefetchabort\n");

      show_regs (pt_regs);

      bad_mode ();

}

void do_data_abort (struct pt_regs *pt_regs)

{

      printf ("dataabort\n");

      show_regs (pt_regs);

      bad_mode ();

}

void do_not_used (struct pt_regs *pt_regs)

{

      printf ("notused\n");

      show_regs (pt_regs);

      bad_mode ();

}

void do_fiq (struct pt_regs *pt_regs)

{

      printf ("fastinterrupt request\n");

      show_regs (pt_regs);

      bad_mode ();

}

#ifndef CONFIG_USE_IRQ

void do_irq (struct pt_regs *pt_regs)

{

      printf ("interruptrequest\n");

      show_regs (pt_regs);

      bad_mode ();

}

#endif

void bad_mode (void)         //以上异常处理函数都跳转到bad_mode，该函数只是

                         //挂起CPU，木有具体处理。

{

      panic ("Resetting CPU ...\n");

      reset_cpu (0);

}

5.2 本章总结

总结uboot下异常处理流程，发现ARMv7下的uboot没有实现异常处理，ARM的其他架构有，有可能是因为uboot代码不够新的原因。Uboot中的ARM异常处理流程都相同。

结论

参考文献

[1]   

[2]   

[3]   

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问题总结及解答

1、对于加载时地址和运行时地址不同的段，运行时它是怎么跳转到运行时地址的？

答： 连接地址<==>运行地址

      存储地址<==>加载地址

（1）对于有操作系统时，运行地址与加载地址不同，在加载过程中装载器就把段加载到它应该去的连接地址处（也就是生成该段时的运行地址）

（2）对于uboot，运行地址与加载地址不同时，需要它自己（例如前4k代码）将自己加载到运行地址处执行。

Uboot.lds文件中起始地址是0x00，但是config.mk中的TEXT_BASE是0x57e00000，但是生成的uboot反汇编文件中，为什么start.s的第一条指令地址也是0x57e00000？不应该是0x00么？因为start.s的加载地址和运行地址都是0x00啊！？

答：Uboot.lds的0x00：

跟在SECTION后面的第一条

location counter，总是默认初始化为0。config.mk中的TEXT_BASE就是ROM在CPU上的地址，也就是说，不同的CPU已经规定了不同的ROM地址

2、关于为何不能直接用mov指令，而非要用adr伪指令？

把所有uboot代码拷贝到内存新地址处。

在分析uboot的start.S中，看到一些指令，比如：

adr r0, _start

觉得好像可以直接用mov指令实现即可，为啥还要这么麻烦地，去用ldr去实现？

关于此处的代码，为何要用adr指令：

adr r0, _start

其被编译器编译后，会被翻译成：sub r0, pc, #172

而不直接用mov指令直接将_start的值赋值给r0，类似于这样：

mov r0, _start

呢？

其原因主要是,

sub r0, pc, #172

这样的代码，所处理的值，都是相对于PC的偏移量来说的，这样的代码中，没有绝对的物理地址值，都是相对的值，利用产生位置无关代码。因为如果用mov指令：

mov r0, _start

那么就会被编译成这样的代码：

mov r0, 0x33d00000

如果用了上面这样的代码：

mov r0, 0x33d00000

那么，如果整个代码，即要执行的程序的指令，被移动到其他位置，那么

mov r0, 0x33d00000

这行指令，执行的功能，就是跳转到绝对的物理地址，而不是跳转到相对的_start的位置了，就不能实现我们想要的功能了，这样包含了绝对物理地址的代码，也就不是位置无关的代码了。

与此相对，这行指令：

sub r0, pc, #172

即使程序被移动到其他位置，那么该行指令还是可以跳转到相对PC往前172字节的地方，也还是我们想要的_start的位置，这样包含的都是相对的偏移位置的代码，就叫做位置无关代码。其优点就是不用担心你的代码被移动，即使程序的基地址变了，所有的代码的相对位置还是固定的，程序还是可以正常运行的。

关于，之所以不用上面的：

mov r0, 0x33d00000

类似的代码，除了上面说的，不是位置无关的代码之外，其还有个潜在的问题，那就是，关于mov指令的源操作数，此处即为0x33d00000，不一定是合法的mov 指令所允许的值。

【总结】

之所以用adr而不用mov，主要是为了生成地址无关代码，以及由于不方便判断一个数，是否是有效的mov的操作数。

3、为什么uboot代码需要relocate？

因为uboot启动时不在片外RAM中，为了加快运行，需要将uboot重新拷贝到RAM中运行。

附录

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