拷貝 stage2 到 RAM 中 - BootLoader_BootLoader是什么

3.1.3 拷貝 stage2 到 RAM 中

　　拷貝時要確定兩點：

　　(1) stage2 的可執行映象在固態存儲設備的存放起始地址和終止地址;

　　(2) RAM 空間的起始地址。

　　3.1.4 設置堆棧指針 sp

　　堆棧指針的設置是為了執行 C 語言代碼作好準備。通常我們可以把 sp 的值設置為(stage2_end-4)，也即在 3.1.2 節所安排的那個 1MB 的 RAM 空間的最頂端(堆棧向下生長)。

　　此外，在設置堆棧指針 sp 之前，也可以關閉 led 燈，以提示用戶我們準備跳轉到 stage2。

　　經過上述這些執行步驟后，系統的物理內存布局應該如下圖2所示。

　　3.1.5 跳轉到 stage2 的 C 入口點

　　在上述一切都就緒后，就可以跳轉到 Boot Loader 的 stage2 去執行了。

　　比如，在 ARM 系統中，這可以通過修改 PC 寄存器為合適的地址來實現。

　　3.2 Boot Loader 的stage2

　　正如前面所說，stage2 的代碼通常用 C 語言來實現，以便于實現更復雜的功能和取得更好的代碼可讀性和可移植性。

　　但是與普通 C 語言應用程序不同的是，在編譯和鏈接boot loader 這樣的程序時，我們不能使用 glibc 庫中的任何支持函數。其原因是顯而易見的。這就給我們帶來一個問題，那就是從那里跳轉進 main() 函數呢?直接把 main() 函數的起始地址作為整個 stage2 執行映像的入口點或許是最直接的想法。但是這樣做有兩個缺點：

　　1)無法通過main() 函數傳遞函數參數;

　　2)無法處理 main() 函數返回的情況。

　　一種更為巧妙的方法是利用 trampoline(彈簧床)的概念。也即，用匯編語言寫一段trampoline 小程序，并將這段 trampoline 小程序來作為 stage2 可執行映象的執行入口點。然后我們可以在 trampoline 匯編小程序中用 CPU 跳轉指令跳入 main() 函數中去執行;而當 main() 函數返回時，CPU 執行路徑顯然再次回到我們的 trampoline 程序。簡而言之，這種方法的思想就是：用這段 trampoline 小程序來作為main() 函數的外部包裹(external wrapper)。

　　下面給出一個簡單的 trampoline 程序示例(來自blob)：

　　.text

　　.globl _trampoline

　　_trampoline：

　　bl main

　　/* if main ever returns we just call it again */

　　b _trampoline

　　可以看出，當 main() 函數返回后，我們又用一條跳轉指令重新執行 trampoline 程序，當然也就重新執行 main() 函數，這也就是 trampoline(彈簧床)一詞的意思所在。

　　3.2.1初始化本階段要使用到的硬件設備

　　這通常包括：

　　(1)初始化至少一個串口，以便和終端用戶進行 I/O 輸出信息;

　　(2)初始化計時器等。

　　在初始化這些設備之前，也可以重新把 LED 燈點亮，以表明我們已經進入 main() 函數執行。

　　設備初始化完成后，可以輸出一些打印信息，程序名字字符串、版本號等。

　　3.2.2 檢測系統的內存映射(memory map)

　　所謂內存映射就是指在整個 4GB 物理地址空間中有哪些地址范圍被分配用來尋址系統的RAM 單元。

　　比如，在 SA-1100 CPU 中，從 0xC000，0000 開始的512M地址空間被用作系統的 RAM 地址空間，而在 Samsung S3C44B0X CPU 中，從 0x0c00，0000 到 0x1000，0000 之間的64M地址空間被用作系統的 RAM 地址空間。雖然 CPU 通常預留出一大段足夠的地址空間給系統 RAM，但是在搭建具體的嵌入式系統時卻不一定會實現 CPU 預留的全部 RAM 地址空間。也就是說，具體的嵌入式系統往往只把 CPU 預留的全部 RAM 地址空間中的一部分映射到 RAM 單元上，而讓剩下的那部分預留 RAM 地址空間處于未使用狀態。

　　由于上述這個事實，因此 Boot Loader 的 stage2 必須在它想干點什么 (比如，將存儲在 flash 上的內核映像讀到 RAM 空間中) 之前檢測整個系統的內存映射情況，也即它必須知道CPU 預留的全部 RAM 地址空間中的哪些被真正映射到 RAM 地址單元，哪些是處于 “unused” 狀態的。

　　(1) 內存映射的描述

　　可以用如下數據結構來描述 RAM 地址空間中的一段連續(continuous)的地址范圍：

　　typedef struct memory_area_struct {

　　u32 start; /* the base address of the memory region */

　　u32 size; /* the byte number of the memory region */

　　int used;

　　} memory_area_t;

　　這段 RAM 地址空間中的連續地址范圍可以處于兩種狀態之一：

　　(1)used=1，則說明這段連續的地址范圍已被實現，也即真正地被映射到 RAM 單元上。

　　(2)used=0，則說明這段連續的地址范圍并未被系統所實現，而是處于未使用狀態。

　　基于上述 memory_area_t 數據結構，整個 CPU 預留的 RAM 地址空間可以用一個 memory_area_t 類型的數組來表示，如下所示：

　　memory_area_t memory_map[NUM_MEM_AREAS] = {