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f_Endman

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分享一个自己试着写的裸机BootLoader，和编写过程中的大坑

刚入门F1C没多久，自己写了个BootLoader玩，一定程度上参考了达克罗德大神的minimal。

我把代码尽量优化了，最终Boot0总共不到3KB，这里面大部分都是设置DDR控制器的代码，但由于DDR控制器的资料太少了，我没有头绪怎么去编写和优化，就只好照搬了达神的代码。

这个BootLoader有一个比较大的特点就是Boot0部分链接到了SRAM里，而其他程序链接到DDR里，在加载程序到DDR时只加载用户代码，这样应该使用绝对地址码也不会出错。实现这一点的链接脚本下文会提到。

在时钟的初始化中，我把ARM内核频率和DDR频率都设置为了408MHz，受DDR1限制再高就说不准会出问题了。

仿照达神的信息头，我写了一个简化版的，只有加载长度和校验和两个变量，校验和由我写的一个工具在编译时生成，加载长度通过链接脚本可以得知，在编译时进行字节对齐即可。

与BootLoader有关的代码都在Boot0里，还有一个引用的头文件是我自己编写的寄存器结构体（写这个老费劲了XD）文件，如果一定要移到别的工程里只需要移植这几个文件即可，需要注意的是链接脚本的修改，可以参考下文。代码整体实现了较高的内聚度和较低的耦合度。在用户代码中可以完全当BootLoader不存在，值得注意的是跳转到DDR时直接跳转到链接首地址，此后BootLoader就永久留在了SRAM里。

目前Boot0部分关闭了中断，如果需要使用中断可以在用户程序里把中断向量表啥的设置好，然后CPSR里把bit[7:6]都置零以开启中断。

在编写过程中遇到过的几个比较大的坑：

1. SRAM的地址和BROM是重合的，都是0x0开始，这与手册不一致，但影响不大，即使不知道也可以用位置无关码避免

2. 手动设置SP指针时尽量不要指向DDR以外的区域比如SRAM，因为某些玄学因素我设置SP指针在SRAM里后入栈出栈就会出问题，这时使用上电自动设置好的SP指针即可（上电后SP指针指向0x9FE4）

3. 硬件SPI的FIFO如果设置成字节读写，那就必须使用BYTE大小的指针读写，这其实是个比较低级的错误，但我查了好久。。Orz

4. 链接脚本中如果把两段代码链接到不同的内存区域，这两个内存区域之间没用的部分也会被写入生成的文件，导致编译完的文件有好几个G大。。解决办法也很简单，只需要指定SRAM段后第一个DDR段在生成文件中的相对地址即可，这需要用AT()关键字实现，下面是链接脚本的一部分：

MEMORY
{
    sram : ORIGIN = 0x00000000, LENGTH = 24K
    ddr  : ORIGIN = 0x80000000, LENGTH = 32M
}

SECTIONS
{
    .boot0 :
    {
        Obj/Boot0.o (.text)
        Obj/ClockInit.o (.text)
        Obj/DDRInit.o (.text)
        Obj/SPIFlashInit.o (.text)
        Obj/CodeLoader.o (.text)
    } > sram
    __boot0_size = SIZEOF(.boot0);

    __image_file_start = .;

    .text : AT(__image_file_start)       //就是这里，表示代码链接到DDR内，但编译时存放在文件的__image_file_start处
    {
        PROVIDE(__image_start = .);
        Obj/start.o (.text)
        Obj/main.o (.text)
        *(.text)
        *(.note.gnu.build-id)
    } > ddr

    ……………………

}

这个文件里我的用户程序初始化了串口，打印测试了Data段、RoData段和BSS段的读写，然后就一直闪灯，需要注意的是我用的是一个外接的LED接到了PA0上灌电流驱动，大家如果需要测试可以修改或是直接删掉。

编译只需要make就行。
伪目标recompile用来重新编译工程。
伪目标write用来写入SPI Flash，这会调用sunxi-fel，这个工具所需要的运行库似乎在Ubuntu18下apt-get不到，我重装了Ubuntu16才能使用
伪目标maketool用来编译那个加载信息头的程序，一般应该用不到
伪目标clean用来清理工程，不用多说

目前只支持SPI Flash启动，大家可以自己添加SDIO的驱动来从SD卡加载程序

我写这段代码使用的是VSCode，这里面有些关于VSCode的文件忽略掉就行。

代码中对寄存器的每一位操作都有非常详细的注释，觉得看手册晕的可以瞄一眼0v0

其实这段代码要说实用性多高估计也谈不上，发出来主要是跟大家共同学习一下，以后有新人入坑也能多一个参考，少踩点坑

工程下载：BootLoader.zip

达克罗德

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Re: 分享一个自己试着写的裸机BootLoader，和编写过程中的大坑

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三木同子

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Re: 分享一个自己试着写的裸机BootLoader，和编写过程中的大坑

这个可以用来启动 Kernel 吗？
UBoot 太复杂了

明月照我沟渠

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Re: 分享一个自己试着写的裸机BootLoader，和编写过程中的大坑

Q群看到有朋友用 u-boot的spl直接引导Linux, 但是不知道怎么玩.

Quotation

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Re: 分享一个自己试着写的裸机BootLoader，和编写过程中的大坑

不错，很精简。

f_Endman

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Re: 分享一个自己试着写的裸机BootLoader，和编写过程中的大坑

这个可以用来启动 Kernel 吗？
UBoot 太复杂了

没试过，应该够呛，这个写来主要是引导裸机程序用的

f_Endman

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Re: 分享一个自己试着写的裸机BootLoader，和编写过程中的大坑

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惊现大佬(ΩДΩ)

kesion

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Re: 分享一个自己试着写的裸机BootLoader，和编写过程中的大坑

厉害了，顺便也弄一个V3s的裸机开发程序吧，楼主

jkl

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Re: 分享一个自己试着写的裸机BootLoader，和编写过程中的大坑

感谢楼主分享，正在纠结这个！！！！！

f_Endman

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Re: 分享一个自己试着写的裸机BootLoader，和编写过程中的大坑

厉害了，顺便也弄一个V3s的裸机开发程序吧，楼主

我手上目前只有个荔枝派Nano，等以后有机会再研究研究Zero吧，就启动程序来说应该区别不会很大，你可以仿照我这个思路试试弄一个V3s的

zzm24

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Re: 分享一个自己试着写的裸机BootLoader，和编写过程中的大坑

有空我也开源我的BootLoader
IAR环境,SPI DMA读取kernel,然后直接启动kernel

有梦的地方

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Re: 分享一个自己试着写的裸机BootLoader，和编写过程中的大坑

有空我也开源我的BootLoader
IAR环境,SPI DMA读取kernel,然后直接启动kernel

爆炸性好消息，坐等.gif

f_Endman

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Re: 分享一个自己试着写的裸机BootLoader，和编写过程中的大坑

有空我也开源我的BootLoader
IAR环境,SPI DMA读取kernel,然后直接启动kernel

听上去很不错，期待一下

打盹的消防车

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Re: 分享一个自己试着写的裸机BootLoader，和编写过程中的大坑

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wapxiaoming

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Re: 分享一个自己试着写的裸机BootLoader，和编写过程中的大坑

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xjf

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szchen2006

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Re: 分享一个自己试着写的裸机BootLoader，和编写过程中的大坑

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三哥

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Re: 分享一个自己试着写的裸机BootLoader，和编写过程中的大坑

我也出现设置sp后程序出问题的情况，我启用了MMU，设置sp使用虚拟地址，这个地址映射到DDR物理地址上。但跑这段设置sp的代码程序就飞了

chenqy2018

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Re: 分享一个自己试着写的裸机BootLoader，和编写过程中的大坑

厉害，要是可以启动kernel就更好了，可以先试试直接启动未压缩的内核比较简单些，这块boot与kernel参数传递好直接跳转就可以了。

三木同子

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Re: 分享一个自己试着写的裸机BootLoader，和编写过程中的大坑

自己做了一块板，用这个可以出打印信息。

这个程序对自己做板子的用户来说，初期用来调试板子的一些基本功能非常有用，感谢。

最近编辑记录 三木同子 (2021-12-23 12:04:43)

zhong

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Re: 分享一个自己试着写的裸机BootLoader，和编写过程中的大坑

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l09046162

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234336283

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Re: 分享一个自己试着写的裸机BootLoader，和编写过程中的大坑

学习学习，是不是就当裸机运行一样