uboot启动流程.docx
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uboot启动流程
1关于加载地址和运行地址
加载地址就是代码在FLASH上存储的地址，也叫加载域，或者存储地址，或者LMA（loadaddress）,就bin文件的存储地址运行地址就是代码在RAM上运行时地址，也叫运行时域，或者VMA（virtualaddress）,若在NORflash中运行，这个运行应该和加载地址是一样的.运行地址在连接文件u-boot.lds中指定，这个文件其实同时指定了加载地址，那就是默认和运行地址一样，除非用AT命令显式指定加载地址另外运行地址也可以通过Ttext命令行指定,这就是为什么在u-boot.lds中指定的运行地址是0x0,而实际运行是偏移了0x33f80000,因为在makefile中通过:
LDFLAGS+=-Bstatic-T$（LDSCRIPT）-Ttext$（TEXT_BASE）
翻译下就是arm-linux-ld–Ttext_TEXT_BASE,这句指定了运行地址。
2u-boot系统启动流程
大多数bootloader都分为stage1和stage2两部分，u-boot也不例外。
依赖于CPU体系结构的代码（如设备初始化代码等）通常都放在stage1且可以用汇编语言来实现，而stage2则通常用C语言来实现，这样可以实现复杂的功能，而且有更好的可读性和移植性。
2.1Stage1start.S代码结构
u-boot的stage1代码通常放在start.S文件中，他用汇编语言写成，其主要代码部分如下：
（1）定义入口。
由于一个可执行的Image必须有一个入口点，并且只能有一个全局入口，通常这个入口放在ROM（Flash）的0x0地址，因此，必须通知编译器以使其知道这个入口，该工作可通过修改连接器脚本来完成。
（2）设置异常向量（ExceptionVector）。
（3）设置CPU的速度、时钟频率及终端控制寄存器。
（4）初始化内存控制器。
（5）将ROM中的程序复制到RAM中。
（6）初始化堆栈。
（7）转到RAM中执行，该工作可使用指令ldrpc来完成。
还是由具体的形式说明下：
Reset:
--------设置处理器模式为super
--------关闭watchdog
--------屏蔽所有中断
blcpu_init_crit
--------清除I/Dcache关闭MMU
--------lowlevel_init，配置SDRAM访问时序
Relocate
--------复制u-boot到RAM
stack_setup
--------配置堆栈段
clear_bss
--------清楚bss段
ldrpc,_start_armboot---跳转到RAM去执行（到c代码中执行也就是第二阶段）
interrupthanding
exceptionhanders
2.2Stage2C语言代码部分
lib_arm/board.c中的startarmboot是C语言开始的函数也是整个启动代码中C语言的主函数，同时还是整个u-boot（armboot）的主函数，该函数只要完成如下操作：
（1）调用一系列的初始化函数。
（2）初始化Flash设备。
（3）初始化系统内存分配函数。
（4）如果目标系统拥有NAND设备，则初始化NAND设备。
（5）如果目标系统有显示设备，则初始化该类设备。
（6）初始化相关网络设备，填写IP、MAC地址等。
（7）进去命令循环（即整个boot的工作循环），接受用户从串口输入的命令，然后进行相应的工作。
3U-Boot.lds代码分析
/*******************************************************/
OUTPUT_FORMAT（"elf32-littlearm","elf32-littlearm","elf32-littlearm""）
;指定输出可执行文件是elf格式,32位ARM指令,小端
OUTPUT_ARCH（arm）
;指定输出可执行文件的平台为ARM
ENTRY（_start）
;指定输出可执行文件的起始代码段为_start.
SECTIONS
{
.=0x00000000;指明目标代码的起始地址从0x0位置开始，"."代表的是当前位置
.=ALIGN（4）;代码以4字节对齐
.text:
;指定代码段
{
cpu/arm920t/start.o（.text）;代码的第一个代码部分，指明start.s是入口程序代码，被放到代码段的开头
*（.text）;其它代码部分
}
.=ALIGN（4）
.rodata:
{*（.rodata）};指定只读数据段，RO段
.=ALIGN（4）;
.data:
{*（.data）};指定读/写数据段，RW段
.=ALIGN（4）;
.got:
{*（.got）};指定got段,got段式是uboot自定义的一个段,非标准段
__u_boot_cmd_start=.;把__u_boot_cmd_start赋值为当前位置,即起始位置
.u_boot_cmd:
{*（.u_boot_cmd）};指定u_boot_cmd段,uboot把所有的uboot命令放在该段.
__u_boot_cmd_end=.;把__u_boot_cmd_end赋值为当前位置,即结束位置
.=ALIGN（4）;
__bss_start=.;把__bss_start赋值为当前位置,即bss段的开始位置
.bss:
{*（.bss）};指定bss段
_end=.;把_end赋值为当前位置,即bss段的结束位置
}
/****************************************/
从这里可以看出start.s是程序的入口点。
4start.S代码分析
//global声明一个符号可被其它文件引用，相当于声明了一个全局变量，.globl与.global相同。
//该部分为处理器的异常处理向量表。
地址范围为0x00000000~0x00000020,刚好8条指令。
.globl_start
_start:
breset/*跳转到reset标号执行*/
ldrpc,_undefined_instruction
ldrpc,_software_interrupt
ldrpc,_prefetch_abort
ldrpc,_data_abort
ldrpc,_not_used
ldrpc,_irq
ldrpc,_fiq
//.word伪操作用于分配一段字内存单元（分配的单元都是字对齐的），并用伪操作中的expr初始化。
.long与.int作用与之//相同。
_undefined_instruction:
.wordundefined_instruction
_software_interrupt:
.wordsoftware_interrupt
_prefetch_abort:
.wordprefetch_abort
_data_abort:
.worddata_abort
_not_used:
.wordnot_used
_irq:
.wordirq
_fiq:
.wordfiq
.balignl16,0xdeadbeef
/*
*StartupCode（resetvector）
*
*doimportantinitonlyifwedon'tstartfromRAM!
*-relocatearmboottoram
*-setupstack
*-jumptosecondstage
*/
//TEXT_BASE在开发板相关的目录中的config.mk文件中定义,它定义了
//代码在运行时所在的地址,那么_TEXT_BASE中保存了这个地址
_TEXT_BASE:
.wordTEXT_BASE
//声明_armboot_start并用_start来进行初始化，在board/u-boot.lds中定义。
.globl_armboot_start
_armboot_start:
.word_start
/*
*Thesearedefinedintheboard-specificlinkerscript.
*/
//声明_bss_start并用__bss_start来初始化，其中__bss_start定义在与板相关的u-boot.lds中。
//_bss_start保存的是__bss_start这个标号所在的地址,这里涉及到当前代码所在
//的地址不是编译时的地址的情况,这里直接取得该标号对应的地址,不受编译时
//地址的影响._bss_end也是同样的道理.
.globl_bss_start
_bss_start:
.word__bss_start
//同上
.globl_bss_end
_bss_end:
.word_end
#ifdefCONFIG_USE_IRQ
/*IRQstackmemory（calculatedatrun-time）*/
.globlIRQ_STACK_START
IRQ_STACK_START:
.word0x0badc0de
/*IRQstackmemory（calculatedatrun-time）*/
.globlFIQ_STACK_START
FIQ_STACK_START:
.word0x0badc0de
#endif
//MRS{}Rd,CPSR|SPSR将CPSR｜SPSR传送到Rd
//使用这两条指令将状态寄存器传送到一般寄存器，只修改必要的位，再将结果传送回状态寄存器，这样可以最好地完成对CRSP或者SPSR的修改
//MSR{}CPSR_|SPSR_,Rm或者是MSR{}CPSR_f|SPSR_f,#<32-bitimmediate>
//MRS与MSR配合使用，作为更新PSR的“读取－－修改－－写回”序列的一部分
//bicr0,r1,r2;r0:
=r1andnotr2
//orrro,r1,r2;r0:
=r1orr2
//这几条指令执行完毕后，进入SVC模式，该模式主要用来处理软件中断（SWI）
reset:
mrsr0,cpsr/*setthecputoSVC32mode*/
bicr0,r0,#0x1f/*（supervisermode,M=10011）*/
orrr0,r0,#0xb3/*disableirqandfrqSVCmode*/
msrcpsr,r0
/*关闭看门狗，S3C2410手则*/
#ifdefined（CONFIG_S3C2400）
#definepWTCON0x15300000
#defineINTMSK0x14400008/*Interupt-Controllerbaseaddresses*/
#defineCLKDIVN0x14800014/*clockdivisorregister*/
#elifdefined（CONFIG_S3C2410）
#definepWTCON0x53000000
#defineINTMSK0x4A000008/*Interupt-Controllerbaseaddresses*/
#defineINTSUBMSK0x4A00001C
#defineCLKDIVN0x4C000014/*clockdivisorregister*/
#endif
#ifdefined（CONFIG_S3C2400）||defined（CONFIG_S3C2410）
ldrr0,=pWTCON
movr1,#0x0
strr1,[r0]
/*
*屏蔽所有中断
*/
movr1,#0xffffffff
ldrr0,=INTMSK
strr1,[r0]
#ifdefined（CONFIG_S3C2410）
ldrr1,=0x3ff
ldrr0,=INTSUBMSK
strr1,[r0]
#endif
/*设置FCLK:
HCLK:
PCLK=1:
2:
4*/
/*FCLK默认为120MHz!
*/
ldrr0,=CLKDIVN
movr1,#3
strr1,[r0]
#endif/*CONFIG_S3C2400||CONFIG_S3C2410*/
/*该语句首先调用cpu_init_crit进行CPU的初始化，并把下一条指令的地址保存在LR中，以使得执行完后能够正常返回。
后面会分析*/
#ifndefCONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
blcpu_init_crit
#endif
//调试阶段的代码是直接在RAM中运行的，而最后需要把这些代码固化到Flash中，因此U-Boot需要自己从Flash转移到
//RAM中运行，这也是重定向的目的所在。
//通过adr指令得到当前代码的地址信息：
如果U-boot是从RAM开始运行，则从adr,r0,_start得到的地址信息为
//r0=_start=_TEXT_BASE=TEXT_BASE=0xa3000000;如果U-boot从Flash开始运行，即从处理器对应的地址运行，
//则r0=0x0000,这时将会执行copy_loop标识的那段代码了。
//_TEXT_BASE定义在board/pxa255_idp/config.mk中
#ifndefCONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT
relocate:
/*relocateU-BoottoRAM*/
adrr0,_start/*r0<-currentpositionofcode*/
ldrr1,_TEXT_BASE/*testifwerunfromflashorRAM*/
cmpr0,r1/*don'trelocduringdebug*/
beqstack_setup
ldrr2,_armboot_start
ldrr3,_bss_start
subr2,r3,r2/*r2<-sizeofarmboot*/
addr2,r0,r2/*r2<-sourceendaddress*/
copy_loop:
ldmiar0!
{r3-r10}/*copyfromsourceaddress[r0]*/
stmiar1!
{r3-r10}/*copytotargetaddress[r1]*/
cmpr0,r2/*untilsourceendaddreee[r2]*/
blecopy_loop
#endif/*CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT*/
/*Setupthestack*/
stack_setup:
ldrr0,_TEXT_BASE/*upper128KiB:
relocateduboot*/
subr0,r0,#CFG_MALLOC_LEN/*mallocarea*/
subr0,r0,#CFG_GBL_DATA_SIZE/*bdinfo*/
//这里如果需要使用IRQ,还有给IRQ保留堆栈空间
#ifdefCONFIG_USE_IRQ
subr0,r0,#（CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ）
#endif
//这里是直接减去12，但是在后面board.c中的cpu_init中代码是减8再减4的（如下），大家看到后面再反过来看看，会觉得很有意//思
/*
intcpu_init（void）
{
/*
*setupupstacksifnecessary
*/
#ifdefCONFIG_USE_IRQ
IRQ_STACK_START=_armboot_start-CFG_MALLOC_LEN-CFG_GBL_DATA_SIZE-4;
FIQ_STACK_START=IRQ_STACK_START-CONFIG_STACKSIZE_IRQ;
#endif
return0;
}
*/
subsp,r0,#12/*leave3wordsforabort-stack*/
//该部分将未初始化数据段_bss_start----_bss_end中的数据清零。
clear_bss:
ldrr0,_bss_start/*findstartofbsssegment*/
ldrr1,_bss_end/*stophere*/
movr2,#0x00000000/*clear*/
clbss_l:
strr2,[r0]/*clearloop...*/
addr0,r0,#4
cmpr0,r1
bleclbss_l
#if0
/*trydoingthisstuffaftertherelocation*/
ldrr0,=pWTCON
movr1,#0x0
strr1,[r0]
/*
*maskallIRQsbysettingallbitsintheINTMR-default
*/
movr1,#0xffffffff
ldrr0,=INTMR
strr1,[r0]
/*FCLK:
HCLK:
PCLK=1:
2:
4*/
/*defaultFCLKis120MHz!
*/
ldrr0,=CLKDIVN
movr1,#3
strr1,[r0]
/*ENDstuffafterrelocation*/
#endif
//通过该语句跳转到C代码执行，stage1的使命也算完成。
ldrpc,_start_armboot
_start_armboot:
.wordstart_armboot
#ifndefCONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
cpu_init_crit:
/*
*flushv4I/Dcaches
*/
movr0,#0
mcrp15,0,r0,c7,c7,0/*flushv3/v4cache*/
mcrp15,0,r0,c8,c7,0/*flushv4TLB*/
/*
*关闭MMU和缓存，这里用到了协处理器P15，参看手则，哈哈，这里有的很多看了
*/
mrcp15,0,r0,c1,c0,0
bicr0,r0,#0x00002300@clearbits13,9:
8（--V---RS）
bicr0,r0,#0x00000087@clearbits7,2:
0（B----CAM）
orrr0,r0,#0x00000002@setbit2（A）Align
orrr0,r0,#0x00001000@setbit12（I）I-Cache
mcrp15,0,r0,c1,c0,0
/*进入lowlevel_init，这里主要是初始化存储控制器,S3C2410的是Bank0-bank6，比如位宽等，这个要根据自己的板子来进行相应的配置，比如网卡放在第几个bank，位宽多少，SDRAM放在哪里，多大等，移植UBOOT的时候就有的学了*/
movip,lr
bllowlevel_init
movlr,ip
movpc,lr
#endif/*CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT*/
//程序后面的都是中断的处理，定义了一系列的宏，然后就是中断的处理函数和异常处理函数，这里就不在列出了
5. main_loop（）函数
main_loop（）函数做的都是与具体平台无关的工作，主要包括初始化启动次数限制机制、设置软件版本号、打印启动信息、解析命令等。
（1）设置启动次数有关参数。
在进入main_loop（）函数后，首先是根据配置加载已经保留的启动次数，并且根据配置判断是否超过启动次数。
代码如下：
1.295 void main_loop （void）
2.296 {
3.297 #ifndef CFG_HUSH_PARSER
4.298 static char lastcommand[CFG_CBSIZE] = { 0, };
5.299 int len;
6.300 int rc = 1;
7.301 int flag;
8.302 #endif
9.303
10.304 #if defined（CONFIG_BOOTDELAY） && （CONFIG_BOOTDELAY >= 0）
11.305 char *s;
12.306 int bootdelay;
13.307 #endif
14.308 #ifdef CONFIG_PREBOOT
15.309 char *p;
16.310 #endif
17.311 #ifdef CONFIG_BOOTCOUNT_LIMIT
18.312 unsigned long bootcount = 0;
19.313 unsigned long bootlimit = 0;
20.314 char *bcs;
21.315 char bcs_set[16];
22.316 #endif /* CONFIG_BOOTCOUNT_LIMIT */
23.317
24.318 #if defined（CONFIG_VFD） && defined（VFD_TEST_LOGO）
25.319 ulong bmp = 0; /* default bitmap */
26.320 extern int trab_vfd （ulong bitmap）;
27.321
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