Uboot启动流程.docx
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Uboot启动流程
U-Boot启动过程
问题：
u-boot 入口点？
C语言是main. U-boot是lds链接器脚本
开发板上电后，执行U-Boot的第一条指令，然后顺序执行U-Boot启动函数。
看一下board/smdk2410/u-boot.lds这个链接脚本，可以知道目标程序的各部分链接顺序。
第一个要链接的是cpu/arm920t/start.o，那么U-Boot的入口指令一定位于这个程序中。
下面分两阶段介绍启动流程：
第一阶段
1．cpu/arm920t/start.S
这个汇编程序是U-Boot的入口程序，开头就是复位向量的代码。
_start:
breset//复位向量
ldrpc,_undefined_instruction
ldrpc,_software_interrupt
ldrpc,_prefetch_abort
ldrpc,_data_abort
ldrpc,_not_used
ldrpc,_irq//中断向量，在程序执行中发生中断了，CPU会跳转到这里来
ldrpc,_fiq//中断向量
…
/*theactualresetcode*/
reset:
//复位启动子程序
/*设置CPU为SVC32模式*/
mrsr0,cpsr
bicr0,r0,#0x1f
orrr0,r0,#0xd3
msrcpsr,r0
/*关闭看门狗*/
…………
relocate:
/*把U-Boot重新定位到RAM*/
adrr0,_start/*r0是代码的当前位置*/
ldrr1,_TEXT_BASE/*_TEXT_BASE是RAM中的地址*/
cmpr0,r1/*比较r0和r1，判断当前是从Flash启动，还是RAM*/
beqstack_setup/*如果r0等于r1，跳过重定位代码*/
/*准备重新定位代码*/
ldrr2,_armboot_start
ldrr3,_bss_start
subr2,r3,r2/*r2得到armboot的大小*/
addr2,r0,r2/*r2得到要复制代码的末尾地址*/
copy_loop:
/*重新定位代码*/
ldmiar0!
{r3-r10}/*从源地址[r0]复制*/
stmiar1!
{r3-r10}/*复制到目的地址[r1]*/
cmpr0,r2/*复制数据块直到源数据末尾地址[r2]*/
blecopy_loop
/*初始化堆栈等*/
stack_setup:
ldrr0,_TEXT_BASE/*上面是128KiB重定位的u-boot*/
subr0,r0,#CFG_MALLOC_LEN/*向下是内存分配空间*/
subr0,r0,#CFG_GBL_DATA_SIZE/*然后是bdinfo结构体地址空间*/
#ifdefCONFIG_USE_IRQ
subr0,r0,#（CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ）
#endif
subsp,r0,#12/*为abort-stack预留3个字*/
clear_bss:
ldrr0,_bss_start/*找到bss段起始地址*/
ldrr1,_bss_end/*bss段末尾地址*/
movr2,#0x00000000/*清零*/
clbss_l:
strr2,[r0]
/*bss段地址空间清零循环...*/
addr0,r0,#4
cmpr0,r1
bneclbss_l
/*跳转到start_armboot函数入口，_start_armboot字保存函数入口指针*/
ldrpc,_start_armboot
_start_armboot:
.wordstart_armboot//start_armboot函数在lib_arm/board.c中实现
//不要求背住，只要求了解
第二阶段
2．lib_arm/board.c
start_armboot是U-Boot执行的第一个C语言函数，完成系统初始化工作，进入主循环，处理用户输入的命令。
3．init_sequence[]
init_sequence[]数组保存着基本的初始化函数指针。
init_fnc_t*init_sequence[]={
cpu_init,/*基本的处理器相关配置--cpu/arm920t/cpu.c*/
board_init,/*基本的板级相关配置--board/smdk2410/smdk2410.c*/
interrupt_init,/*初始化中断处理--cpu/arm920t/s3c24x0/interrupt.c*/
env_init,/*初始化环境变量--common/cmd_flash.c*/
init_baudrate,/*初始化波特率设置--lib_arm/board.c*/
serial_init,/*串口通讯设置--cpu/arm920t/s3c24x0/serial.c*/
console_init_f,/*控制台初始化阶段1--common/console.c*/
display_banner,/*打印u-boot信息--lib_arm/board.c*/
dram_init,/*配置可用的RAM--board/smdk2410/smdk2410.c*/
display_dram_config,/*显示RAM的配置大小--lib_arm/board.c*/
NULL,
};
voidstart_armboot（void）
{
/*顺序执行init_sequence数组中的初始化函数*/
for（init_fnc_ptr=init_sequence;*init_fnc_ptr;++init_fnc_ptr）{
if（（*init_fnc_ptr）（）!
=0）{
hang（）;
}
}
/*配置可用的Flash*/
size=flash_init（）;
display_flash_config（size）;
/*_armboot_start在u-boot.lds链接脚本中定义*/
mem_malloc_init（_armboot_start-CFG_MALLOC_LEN）;
/*配置环境变量*/
env_relocate（）;
/*从环境变量中获取IP地址*/
gd->bd->bi_ip_addr=getenv_IPaddr（"ipaddr"）;
/*以太网接口MAC地址*/
……
devices_init（）;/*获取列表中的设备*/
jumptable_init（）;
console_init_r（）;/*完整地初始化控制台设备*/
enable_interrupts（）;/*使能中断处理*/
/*通过环境变量初始化*/
if（（s=getenv（"loadaddr"））!
=NULL）{
load_addr=simple_strtoul（s,NULL,16）;
}
/*main_loop（）循环不断执行*/
for（;;）
{
main_loop（）;/*主循环函数处理执行用户命令--common/main.c*/
}
//这里在u-boot超级终端演示，获取用户命令，然后去解析执行
命令实现
U-Boot作为Bootloader，具备多种引导内核启动的方式。
常用的go和bootm命令可以直接引导内核映像启动。
U-Boot与内核的关系主要是内核启动过程中参数的传递。
1．go命令的实现
/*common/cmd_boot.c*/
intdo_go（cmd_tbl_t*cmdtp,intflag,intargc,char*argv[]）
{
ulongaddr,rc;
intrcode=0;
if（argc<2）{
printf（"Usage:
\n%s\n",cmdtp->usage）;
return1;
}
addr=simple_strtoul（argv[1],NULL,16）;
printf（"##Startingapplicationat0x%08lX...\n",addr）;
rc=（（ulong（*）（int,char[]））addr）（--argc,&argv[1]）;/*运行程序*/
if（rc!
=0）rcode=1;
printf（"##Applicationterminated,rc=0x%lX\n",rc）;/*如果是运行linux，这条指令是否能运行？
*/
returnrcode;
}
go命令调用do_go（）函数，跳转到某个地址执行的。
如果在这个地址准备好了自引导的内核映像，就可以启动了。
尽管go命令可以带变参，实际使用时不用来传递参数。
2．bootm命令的实现
/*common/cmd_bootm.c*/
intdo_bootm（cmd_tbl_t*cmdtp,intflag,intargc,char*argv[]）
{
…………
/*检查头部*/
if（crc32（0,（uchar*）data,len）!
=checksum）{
puts（"BadHeaderChecksum\n"）;
SHOW_BOOT_PROGRESS（-2）;
return1;
}
…………
/*解压缩*/
switch（hdr->ih_comp）{
caseIH_COMP_NONE:
if（ntohl（hdr->ih_load）==addr）{
printf（"XIP%s...",name）;
}else{
#ifdefined（CONFIG_HW_WATCHDOG）||defined（CONFIG_WATCHDOG）
size_tl=len;
void*to=（void*）ntohl（hdr->ih_load）;
void*from=（void*）data;
printf（"Loading%s...",name）;
while（l>0）{
size_ttail=（l>CHUNKSZ）?
CHUNKSZ:
l;
WATCHDOG_RESET（）;
memmove（to,from,tail）;
to+=tail;
from+=tail;
l-=tail;
}
#else/*!
（CONFIG_HW_WATCHDOG||CONFIG_WATCHDOG）*/
memmove（（void*）ntohl（hdr->ih_load）,（uchar*）data,len）;
#endif/*CONFIG_HW_WATCHDOG||CONFIG_WATCHDOG*/
}
break;
caseIH_COMP_GZIP:
printf（"Uncompressing%s...",name）;
if（gunzip（（void*）ntohl（hdr->ih_load）,unc_len,
（uchar*）data,&len）!
=0）{
puts（"GUNZIPERROR-mustRESETboardtorecover\n"）;
SHOW_BOOT_PROGRESS（-6）;
do_reset（cmdtp,flag,argc,argv）;
}
break;
#ifdefCONFIG_BZIP2
caseIH_COMP_BZIP2:
printf（"Uncompressing%s...",name）;
/*
*Ifwe'vegotlessthan4MBofmalloc（）space,
*useslowerdecompressionalgorithmwhichrequires
*atmost2300KBofmemory.
*/
i=BZ2_bzBuffToBuffDecompress（（char*）ntohl（hdr->ih_load）,
&unc_len,（char*）data,len,
CFG_MALLOC_LEN<（4096*1024）,0）;
if（i!
=BZ_OK）{
printf（"BUNZIP2ERROR%d-mustRESETboardtorecover\n",i）;
SHOW_BOOT_PROGRESS（-6）;
udelay（100000）;
do_reset（cmdtp,flag,argc,argv）;
}
break;
#endif/*CONFIG_BZIP2*/
default:
if（iflag）
enable_interrupts（）;
printf（"Unimplementedcompressiontype%d\n",hdr->ih_comp）;
SHOW_BOOT_PROGRESS（-7）;
return1;
}
}
………………
switch（hdr->ih_os）{
default:
/*handledby（original）Linuxcase*/
caseIH_OS_LINUX:
do_bootm_linux（cmdtp,flag,argc,argv,
addr,len_ptr,verify）;
break;
caseIH_OS_NETBSD:
do_bootm_netbsd（cmdtp,flag,argc,argv,
addr,len_ptr,verify）;
break;
caseIH_OS_RTEMS:
do_bootm_rtems（cmdtp,flag,argc,argv,
addr,len_ptr,verify）;
break;
caseIH_OS_VXWORKS:
do_bootm_vxworks（cmdtp,flag,argc,argv,
addr,len_ptr,verify）;
break;
caseIH_OS_QNX:
do_bootm_qnxelf（cmdtp,flag,argc,argv,
addr,len_ptr,verify）;
break;
}
bootm命令调用do_bootm函数。
这个函数专门用来引导各种操作系统映像，可以支持引导Linux、vxWorks、QNX等操作系统。
引导Linux的时候，调用do_bootm_linux（）函数。
3．do_bootm_linux函数的实现
/*lib_arm/armlinux.c*/
voiddo_bootm_linux（cmd_tbl_t*cmdtp,intflag,intargc,char*argv[],
ulongaddr,ulong*len_ptr,intverify）
{
theKernel=（void（*）（int,int,uint））ntohl（hdr->ih_ep）;
…………
/*weassumethatthekernelisinplace*/
printf（"\nStartingkernel...\n\n"）;
…………
theKernel（0,bd->bi_arch_number,bd->bi_boot_params）;/*启动内核，传递启动参数*/
}
do_bootm_linux（）函数是专门引导Linux映像的函数，它还可以处理ramdisk文件系统的映像。
这里引导的内核映像和ramdisk映像，必须是U-Boot格式的。
U-Boot格式的映像可以通过mkimage工具来转换，其中包含了U-Boot可以识别的符号。
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