没有操作系统硬件启动
第01节_XIP的概念
who runs programe？ 我们常说运行程序，程序通过cpu运行，保存在存储设备上。
存储设备有多种,如下分类
|----hard dsik
|----sd card
|----Flash
|----Nor Flash
|----Nand FLash
无论是哪一种存储设备，内部的抽象结构是一样的，如下图所示
比如，第0个存储空间存放的0x31这个数据，第一个存储空间存放的0x30这个数据
如何访问存储空间，通过访问每行左上角的编号去访问里面的数据，称这些编号为地址，而编号对应的数值，称为数据
如何访问存储设备(就是为了读写某一个存储空间)？
- 发出地址
- 读数据(从设备里面范围给CPU)/写数据(从CPU发给存储设备)
地址和数据如何传输？
如果地址和数据直接来自CPU，或者说数据直接发给CPU，那么这个存储设备，我们就称为XIP device(cpu可以直接访问存储设备)
按照正常的执行流程，cpu和存储设备之间还会有内存控制器
U盘的内部存储结构
如何访问U盘的内部存储结构 U盘对外只有5条线，cpu不可能直接发数据给u盘的，中间需要引入一个USB控制器 cpu可以直接访问到usb控制器，通过usb控制器发送符合U盘传输协议的信息，间接的访问U盘数据。所以usb设备不是XIP device
如何识别一个存储设备是否是XIP设备？
- CPU可以直接寻址的设备。
- 看是否有分开的地址总线和数据总线。
CPU通过SPI控制器才能得到spiflash中的数据，所以,spi flash不是XIP device.
对于SD card也是类似的，CPU需要通过SD/MMC Controller才能把地址发给SD card， 也必须通过SD/MMC Controller得到里面的数据并执行，所以SDcard不是XIP device
第02节_嵌入式系统硬件组成
一句话引出整个嵌入式系统: 支持多种设备启动
问题引出:
- a.系统支持SPI FLASH启动.这意味着可以运行SPI FLASH上的代码.
the system can boot from spi flash,so it needs to run code on spi flash
- b.但是SPI FLASH不是XIP设备, cpu无法直接执行里面的代码
but the spi flash isn't xip device,cpu can't run code on spi flash directly
那么问题来了：
CPU如何执行SPI FLASH上的代码?
一上电, CPU执行的第1个程序、第1条指令在哪里?
答案:
- a.ARM板子支持多种启动方式：XIP设备启动、非XIP设备启动等等。
比如：Nor Flash、SD卡、SPI Flash, 甚至支持UART、USB、网卡启动。
这些设备中，很多都不是XIP设备。
问：既然CPU无法直接运行非XIP设备的代码，为何可以从非XIP设备启动？
答：上电后，CPU运行的第1条指令、第1个程序，位于片内ROM中，它是XIP设备。
这个程序会执行必要的初始化，
比如设置时钟、设置内存；
再从"非XIP设备"中把程序读到内存；
最后启动这上程序。
猜测: ARM芯片内部有很多部件，这是一个片上系统(System on chip),比如有：
cpu rom ram memory controller --- ddr sd/mmc controller --- sd card spi controller --- spi flash usb controller --- usb storage device uart controller ...... interrtupt controller
b. 跟PC的类比:
CPU ---- 单独的芯片 启动设备 ---- BIOS芯片 DDR ---- 单独的可拔插式模块 存储设备 ---- SATA硬盘，可拔插 usb controller ...
第03节_SOC框架
tu 1.............................
主芯片内部有ROM，ROM程序协助从非XIP设备启动。
以SD卡启动为例。
CPU只能运行XIP设备中的程序
ROM程序做什么？
显然：ROM需要把SD卡上的程序读到内存里(片内RAM或是片外的DDR)
ROM程序要做的事情：
- a. 初始化硬件
初始化时钟，提高CPU、外设速度
初始化内存：DDR需要初始化才能使用
初始化其他硬件，比如看门狗、SD卡控制器等
- b. 从外设把程序复制到内存,拷贝过程无外乎三个要素:
src(源) dest(目的) len(长度)
| | |
| | |->长度需要指定
| |---->拷贝到ram 或者DDR只需要指定一个地址即可
| |b.2 内存那么大，把程序从SD卡等设备，复制到内存哪个位置？复制多长？
| |-->烧写在SD卡等设备上的程序，含有一个头部信息，里面指定了内存地址和长度；或
| |-->不给客户选择，程序被复制到内存固定的位置，长度也固定。
|---->从哪一个设备拷贝代码
|b.1支持那么多的启动方式，SD卡、SPI FLASH、USB DISK，怎么选择？
|-->通过跳线，选择某个设备；或
|-->通过跳线，选择一个设备列表，按列表顺序逐个尝试或
|-->不让客户选择，按固定顺序逐个尝试
b.3 程序在SD卡上怎么存？
原始二进制(raw bin),
或
作为一个文件保存在分区里
解释如下图：假设为1GB SD卡，在512前面的地方有分区表，表示U盘或者SD卡分为几个区
tu2...............
可以把程序或者头部加程序烧写在某一个地址处 row.bin，也可以作为一个文件通过window访问拷贝到某个分区内file.bin
使用那种方式来保存启动代码，由Boot Rom能力决定
如果Boot Rom能力比较强，可以识别分区，解析文件系统，那么他可以读取分区里的程序，就可以支持文件方式存储那些启动程序
如果Boot Rom能力比较弱，只能读取SD卡 U盘里的原始数据，没有能力去解析分区，解析文件系统，那么就支持raw bin方式
- c. 执行新程序：跳到目的地执行程序
