)
9.5 lowlevel_init.S 分析
在9.4 cpu_init_crit 引入文章末尾我们引出了 armv7 架构下的 lowlevel_init.S
/* * A lowlevel_init function that sets up the stack to call a C function to perform further init. */从注释中我们可以得知这个函数的作用：
设置栈去调用 C 函数来执行进一步的初始化
为什么 lowlevel_init.S 唯一的核心任务是 Setup a temporary stack（设置临时栈）？
因为 C 语言的运行依赖于栈（Stack）。无论是局部变量的分配、函数调用时的参数传递，还是返回地址（LR）的入栈，如果没有一个合法的栈空间，CPU 只要跳入 C 语言函数就会立刻崩溃（跑飞）。
此时 DDR 还没初始化，所以这个“临时栈”通常被指向 SoC 内部的 SRAM（也叫 IRAM），这是一个不需要任何配置，上电即用的极速存储空间。
9.5.1 设置临时栈
/* * Setup a temporary stack. Global data is not available yet. */#ifdefined(CONFIG_SPL_BUILD)&&defined(CONFIG_SPL_STACK)/* 如果当前是在编译 SPL（体积更小的二级引导程序） */ldr sp,=CONFIG_SPL_STACK#else/* 如果是在编译正常的 U-Boot 镜像（主程序） */ldr sp,=CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR#endifbic sp,sp,#7/* 8-byte alignment for ABI compliance */#ifdefCONFIG_SPL_DMmov r9,#0#else含义：
设置一个临时的栈，全局数据暂不可用
作用：
在没有任何外部内存（DDR）支持的情况下，利用 SoC 内部资源搭建起 C 语言运行所需的最小化环境。
ldr sp, =…：
这是一个加载指令。它把预先计算好的物理地址（比如 0x0091FF00 这种在 SRAM 里的地址）写入到 CPU 的 SP 寄存器中。
CPU 有了栈：
- 可以调用 C 函数了。
- 可以处理复杂的嵌套逻辑了。
- 可以从汇编语言转向C语言了
bic sp,sp,#7/* 8-byte alignment for ABI compliance */指令解析：
BIC 是位清除指令。#7 的二进制是 111。这行代码的作用是将 sp 寄存器数值的低 3 位强行清零。
2 字节对齐：需被 2 (2 1 2^121) 整除→ \rightarrow→低 1 位为 0。
4 字节对齐：需被 4 (2 2 2^222) 整除→ \rightarrow→低 2 位为 0。
8 字节对齐：需被 8 (2 3 2^323) 整除→ \rightarrow→低 3 位为 0。
所以这行代码的作用就是让栈帧必须 8 字节对齐
物理意义：
在 ARM 架构中，C 语言的调用约定（ABI）要求栈指针必须是 8 字节对齐的。
效率：
现代 CPU 存取 64 位数据（如 double 或 long long）时，如果地址是对齐的，速度最快。
稳定性：
某些指令（如浮点运算或特殊的 LDRD/STRD 指令）在操作未对齐的地址时，会直接触发硬件异常。
9.5.2 SPL/U-Boot 分支
#ifdefCONFIG_SPL_DMmov r9,#0#else/* * Set up global data for boards that still need it. This will be * removed soon. */#ifdefCONFIG_SPL_BUILDldr r9,=gdata#elsesub sp,sp,#GD_SIZE bic sp,sp,#7mov r9,sp#endif#endif在设置好栈（SP）之后，U-Boot 开始为它最重要的全局管理机构——Global Data (gd) 划分空间，在 U-Boot 中，gd 结构体记录了整个系统的关键信息（如时钟频率、内存容量、重定向偏移等）。因为此时 DDR 还没好，所以 gd 也必须放在 SRAM 里。
SPL 模式（小镜像模式）：直接让寄存器 r9 指向一个预先定义好的静态变量 gdata
为什么 SPL 模式要“指向一个预定义好的静态变量”？
在 SPL 模式下（也就是引导程序的最初阶段），硬件环境非常简陋：
内存非常小：SoC 内部的 SRAM 可能只有 32KB 或 64KB。
工期短、任务重：SPL 的唯一使命就是初始化 DDR，然后把正式版 U-Boot 搬到 DDR 里运行。
为什么要用“静态变量”而不是“动态划范围”？
节省开销：动态计算（比如从栈顶减去一个大小）需要额外的指令。而在编译时直接给 gdata 分配一个固定的地址，指令只需要一条 ldr 就够了。
结构简单：SPL 的逻辑非常固定。既然我知道 SRAM 里哪块地方是空的，我直接在那定义静态变量给全局数据用，既直观又不容易出错。
gdata是什么？
C 语言源码里通常被定义为一个结构体变量，它代表了这块空间的起始点。
既然 gdata 是一个结构体，它本身就占用了一定长度的字节（由 sizeof(struct global_data) 决定）。从 r9 开始往后的这一整块连续内存，都是属于这个结构体的。
所以，并不是只写在 r9 那一个点上，而是根据结构体的定义，像填表一样，把数据填入从 r9 开始往后的那一整片预留区域里。
正式版 U-Boot 模式：动态内存锚定策略
在正式版 U-Boot 启动阶段，硬件环境比 SPL 稍显复杂，为了保证内存利用率的最大化，系统采用了“动态割地”的策略来安置全局数据区。
- 将当前的栈指针（SP）向下移动一个 GD_SIZE 的偏移量。
SUB <目标寄存器>, <第一操作数>, <第二操作数>。
sub：Subtraction（减法）的缩写。
sp (目标)：计算结果存回 sp（栈指针寄存器）。
sp (操作数1)：读取当前的栈指针位置。
#GD_SIZE (操作数2)：# 前缀代表立即数，说明是一个常量，它的具体数值是由编译器计算出来的 struct global_data 结构体的大小（单位：字节）。
翻译：把当前的栈顶地址减去 GD_SIZE 这么大的字节数，然后把新的地址作为新的栈顶。
在 SRAM 极其有限的空间内，并不预留固定地址，而是直接从“临时堆栈”的顶端强行截取一块空间。这块空间被专门封存，作为 global_data 结构体的物理载体，实现了栈与全局数据的“背靠背”共生，防止了内存碎片的产生。- 将地址的低 3 位清零，必须确保新的栈顶（SP）依然符合 8 字节对齐 的规矩，否则后续 C 语言运行会报错。
- 把当前切割出来的这块空间的起始地址（即对齐后的新 SP）赋值给 r9 寄存器。，在 ARM 架构中，r9 它被约定为全局数据指针。从此以后，无论是汇编还是 C 语言，只要通过 gd->xxx 访问变量，底层逻辑都是以 r9 为基准进行偏移寻址。r9 成了连接硬件底层与高级 C 逻辑的唯一纽带。
这段代码的作用：
该流程通过对栈空间的动态切分，完成了全局数据区（Global Data）的物理内存分配。它不仅确立了 gd 在内存中的“家”，更通过 r9 寄存器建立了访问这个“中央数据库”的唯一通行证，为与C语言的对接提供了接口
9.5.3 push {ip, lr}
/* * Save the old lr(passed in ip) and the current lr to stack */push{ip,lr}现场保护：最后的“备份”动作
push：压栈指令。
在刚刚割好并对齐的栈空间里，存入两个地址
ip：start.S 前就由调用者提前存入 ip 的值
lr：上一次改变 lr 寄存器的指令是 start.S 文件中的 bl cpu_init_crit 。bl表示跳转并链接，硬件会自动修改 lr，存入返回地址。
物理定义在 ARMv7 架构（i.MX6ULL 所属架构）中：
l r lrlr(Link Register /r 14 r14r14)：
连接寄存器。
其硬件逻辑是：当 CPU 执行bl (Branch with Link) 指令时，硬件会自动将紧随其后的那条指令地址（即返回地址）写入l r lrlr。
i p ipip(Intra-Procedure-call scratch register /r 12 r12r12)：
过程调用间暂存寄存器。
它是通用寄存器，没有硬件自动写入逻辑。在汇编开发中，它通常被约定用于在函数切换时临时转存数据。
i p ipip的数据来源（跨文件协议）
虽然在你当前的 lowlevel_init.S 文件以及更之前的 start.S 中都没有看到对i p ipip的赋值，但在 U-Boot 的调用链中存在以下硬性约定：
在start.S之前，调用者就已经执行：mov ip, lr
此时，i p ipip存储的是比 start.S 更高层级的“总回路”地址
l r lrlr的状态变化
当 CPU 执行权转移到 cpu_init_crit 时：此时的l r lrlr存储的是 cpu_init_crit 执行完后应该返回的地址，虽然随后在 cpu_init_crit 函数中执行了 b lowlevel_init，但由于 b 指令不具备“链接”功能，它不会修改l r lrlr。因此，此时的l r lrlr依然指向 start.S。。
即将发生的动作：接下来的 bl s_init 指令是一个跳转指令。执行 bl 的瞬间，硬件会用 s_init 之后的指令地址覆盖掉l r lrlr中的旧值。
push {ip, lr} 的数据保护逻辑
由于接下来要进入 C 语言环境（s_init），寄存器中的值是不安全的。
存i p ipip：保存了回到比 start.S 更高层级（总回路）的路径。
存l r lrlr：保存了回到 start.S（即 bl cpu_init_crit 的下一行）的路径。
总结：
“通过 push 动作，我们将受硬件指令（bl）影响而变得‘易失’的寄存器路标，转化为了 SRAM 中‘稳固’的内存记录，从而保障了 C 语言函数调用后的路径溯源。”
9.5.4 bl s_init
/* * Call the very early init function. This should do only the * absolute bare minimum to get started. It should not: * * - set up DRAM * - use global_data * - clear BSS * - try to start a console * * For boards with SPL this should be empty since SPL can do all of * this init in the SPL board_init_f() function which is called * immediately after this. */bl s_init调用极早期初始化函数（s_init）。该函数应仅执行启动所需的“绝对最小化”操作。它不应该执行以下操作：
- set up DRAM初始化内存（DRAM）：此时内存控制器尚未配置，外部 DDR 芯片处于不可用状态。
- use global_data使用全局数据（gd）：虽然汇编中已将 r9 指向了 gd 区域，但该结构体尚未被填充有效内容，访问将导致逻辑错误。
- clear BSS清理 BSS 段：BSS 段存储的是未初始化的全局变量。此时 BSS 还没被清零，意味着你在 C 语言里定义的未初始化全局变量（如 static int flag;）里面全是随机的垃圾值。
- try to start a console尝试启动控制台：串口（UART）驱动尚未加载，此时调用 printf 等打印函数会导致程序崩溃。
对于带有 SPL（二级引导程序）的单板，此函数通常为空。因为 SPL 会在紧随其后的 board_init_f() 函数中完成所有这些初始化工作。
在 U-Boot 的函数中，s_init 属于 Low Level Init（低级初始化）阶段。
位置：它是汇编环境向 C 环境交接后的第一站。
职责：执行芯片级（而非板级）的最小硬件补丁。
移植要点：如果移植的是 i.MX6ULL 这种成熟芯片，这个函数你基本不用改。它是厂商（NXP/Freescale）已经写好的底层固件逻辑。
s_init 是 U-Boot 架构中定义的一个 SOC 级初始化接口。它在汇编设置好栈后立即被调用，运行在 DRAM 初始化之前。
它的核心作用是执行芯片级的紧急硬件修复（如关闭看门狗或修复时钟 Bug）。在移植 i.MX6ULL 时，我们只需确保它存在即可，因为它主要处理芯片通用的底层限制，而不涉及具体的板级外设开发。
9.5.5 pop {ip, pc}
pop{ip,pc}这是 lowlevel_init 汇编函数的最后一条指令
物理动作：
精准的出栈：
从栈顶（你刚才割出的 SRAM 空间）弹出第一个 4 字节数据，放入i p ipip。
从栈顶弹出第二个 4 字节数据，放入p c pcpc(程序计数器)。
第一个出栈的（给i p ipip）：是 start.S 之前调用者备份的那个原始地址。
第二个出栈的（给p c pcpc）：是 start.S 执行 bl cpu_init_crit 时产生的返回地址。
关键在于p c pcpc的改变：
在 ARM 架构中，一旦你往p c pcpc里写入一个地址，CPU 下一个时钟周期就会直接去那个地址取指令。
结果：CPU 并没有回到 cpu_init_crit 函数的结尾，而是直接跳转到了 start.S 中 bl cpu_init_crit 的下一句 继续执行。
为什么还要保存i p ipip？
栈对齐（硬件需求）：
ARM 架构要求进入 C 环境前栈须 8 字节对齐。压入两个 4 字节寄存器（i p ipip和l r lrlr）能完美保持栈平衡。
数据保险（软件协议）：
i p ipip中存有更早期的“总回路”地址。由于 C 语言函数（s_init）会无条件破坏i p ipip寄存器，必须通过压栈将其保护在 SRAM 中，待返回时通过 pop 还原，防止后续流程“迷路”。
