uboot 启动流程分析.docx
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uboot启动流程分析
U-Boot启动流程
大多数bootloader都分为stage1和stage2两大部分，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。
u-boot启动大致流程如图1所示：
图1
>Stage1
在flash中执行的引导代码,也就是bootloader中的stage1,负责初始化硬件环境，把u-boot从flash加载到RAM中去，然后跳到lib_arm/board.c中的start_armboot中去执行。
u-boot的stage1代码通常放在文件中，它用汇编语言写成，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、时钟频率及中断控制寄存器。
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,_start_armboot来完成。
>Stage2
lib_arm/board.c中的start_armboot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，该函数主要流程分析如下：
voidstart_armboot（void）
{
init_fnc_t**init_fnc_ptr;
char*s;
#if!
defined（CFG_NO_FLASH）||defined（CONFIG_VFD）||defined（CONFIG_LCD）
ulongsize;
#endif
#ifdefined（CONFIG_VFD）||defined（CONFIG_LCD）
unsignedlongaddr;
#endif
/*Pointeriswritablesinceweallocatedaregisterforit*/
/*给全局数据变量gd安排空间*/
gd=（gd_t*）（_armboot_start-CFG_MALLOC_LEN-sizeof（gd_t））;
/*compileroptimizationbarrierneededforGCC>=3.4*/
__asm____volatile__（"":
:
:
"memory"）;
/*给板子数据变量gd->bd安排空间*/
memset（（void*）gd,0,sizeof（gd_t））;
gd->bd=（bd_t*）（（char*）gd-sizeof（bd_t））;
memset（gd->bd,0,sizeof（bd_t））;
monitor_flash_len=_bss_start-_armboot_start;
/*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（）;
}
}
/*初始化函数列表：
init_fnc_t*init_sequence[]={
cpu_init, /*basiccpudependentsetup*/
#ifdefined（CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT）
reloc_init, /*Settherelocationdoneflag,must
dothisAFTERcpu_init（）,butassoon
aspossible*/
#endif
board_init, /*basicboarddependentsetup*/
interrupt_init, /*setupexceptions*/
env_init, /*initializeenvironment*/
init_baudrate, /*initialzebaudratesettings*/
serial_init, /*serialcommunicationssetup*/
console_init_f, /*stage1initofconsole*/
display_banner, /*saythatwearehere*/
#ifdefined（CONFIG_HW_WATCHDOG）
hw_watchdog_init, /*watchdogsetup*/
#endif
#ifdefined（CONFIG_DISPLAY_CPUINFO）
print_cpuinfo, /*displaycpuinfo（andspeed）*/
#endif
#ifdefined（CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO）
checkboard, /*displayboardinfo*/
#endif
#ifdefined（CONFIG_HARD_I2C）||defined（CONFIG_SOFT_I2C）
init_func_i2c,
#endif
dram_init, /*configureavailableRAMbanks*/
display_dram_config,
NULL,
};
*/
/*armboot_startisdefinedintheboard-specificlinkerscript*/
mem_malloc_init（_armboot_start-CFG_MALLOC_LEN）;
#ifdefined（CONFIG_CMD_NAND）
puts（"NAND:
"）;
/*NANDFLASH初始化*/
nand_init（）; /*goinittheNAND*/
#endif
/*重新定位环境变量*/
env_relocate（）;
#ifdefCONFIG_VFD
/*mustdothisaftertheframebufferisallocated*/
drv_vfd_init（）;
#endif/*CONFIG_VFD*/
#ifdefCONFIG_SERIAL_MULTI
/*串口初始化*/
serial_initialize（）;
#endif
/*从环境变量中获取IP地址和MAC地址*/
gd->bd->bi_ip_addr=getenv_IPaddr（"ipaddr"）;
/*MACAddress*/
{
inti;
ulongreg;
char*s,*e;
chartmp[64];
i=getenv_r（"ethaddr",tmp,sizeof（tmp））;
s=（i>0）?
tmp:
NULL;
for（reg=0;reg<6;++reg）{
gd->bd->bi_enetaddr[reg]=s?
simple_strtoul（s,&e,16）:
0;
if（s）
s=（*e）?
e+1:
e;
}
#ifdefCONFIG_HAS_ETH1
i=getenv_r（"eth1addr",tmp,sizeof（tmp））;
s=（i>0）?
tmp:
NULL;
for（reg=0;reg<6;++reg）{
gd->bd->bi_enet1addr[reg]=s?
simple_strtoul（s,&e,16）:
0;
if（s）
s=（*e）?
e+1:
e;
}
#endif
}
devices_init（）; /*getthedeviceslistgoing.*/
#ifdefCONFIG_CMC_PU2
load_sernum_ethaddr（）;
#endif/*CONFIG_CMC_PU2*/
/*跳转表的初始化*/
jumptable_init（）;
/*控制台的初始化*/
console_init_r（）; /*fullyinitconsoleasadevice*/
/*IRQ中断使能*/
enable_interrupts（）;
/*各种型号网络设备的初始化*/
#ifdefCONFIG_DRIVER_TI_EMAC
externvoiddm644x_eth_set_mac_addr（constu_int8_t*addr）;
if（getenv（"ethaddr"））{
dm644x_eth_set_mac_addr（gd->bd->bi_enetaddr）;
}
#endif
#ifdefCONFIG_DRIVER_CS8900
cs8900_get_enetaddr（gd->bd->bi_enetaddr）;
#endif
/*通过环境变量初始化load_addr
默认定义ulongload_addr=CFG_LOAD_ADDR;*/
if（（s=getenv（"loadaddr"））!
=NULL）{
load_addr=simple_strtoul（s,NULL,16）;
}
/**/
#ifdefined（CONFIG_CMD_NET）
if（（s=getenv（"bootfile"））!
=NULL）{
copy_filename（BootFile,s,sizeof（BootFile））;
}
#endif
#ifdefBOARD_LATE_INIT
board_late_init（）;
#endif
#ifdefined（CONFIG_CMD_NET）
#ifdefined（CONFIG_NET_MULTI）
puts（"Net:
"）;
#endif
eth_initialize（gd->bd）;
#ifdefined（CONFIG_RESET_PHY_R）
debug（"ResetEthernetPHY\n"）;
reset_phy（）;
#endif
#endif
/*循环不断地执行main_loop（）函数
main_loop（）主要处理用户命令*/
for（;;）{
main_loop（）;
}
}
整个u-boot的执行就进入等待用户输入命令，解析并执行命令的死循环中。
也许细心的你会问：
我在用UBoot的时候并没有直接进入用户命令界面呀，而是在倒计时结束后自动引导kernel。
这是怎么回事呢？
在main_loop（）函数当中有如下一段代码：
#ifdefined（CONFIG_BOOTDELAY）&&（CONFIG_BOOTDELAY>=0）
•
•
•
s=getenv（"bootcmd"）;
/*获取bootcmd的内容*/
/*bootcmd=nandread0x220000000xB00000x200000;bootm*/
•
•
#ifndefCFG_HUSH_PARSER
run_command（s,0）;
/*运行s包含的命令*/
/*运行nandread0x220000000xB00000x200000表示将NANDFLASH
0xB0000处数据读取放于0x22000000处，读取长度为0x200000
*/
/*运行bootm命令，引导内核启动*/
#else
parse_string_outer（s,FLAG_PARSE_SEMICOLON|
FLAG_EXIT_FROM_LOOP）;
#endif
•
•
•
#endif /*CONFIG_BOOTDELAY*/
bootm命令是什么？
它是怎样引导内核的？
要知道想解决这个问题，就要分析中的函数do_bootm，因为引导kernel就是bootm这条命令的工作，do_bootm是命令bootm的执行函数。
现在我们来分析一下中的函数do_bootm，这是bootm命令的处理函数。
intdo_bootm（cmd_tbl_t*cmdtp,intflag,intargc,char*argv[]）
{
ulong iflag;
constchar *type_name;
uint unc_len=CFG_BOOTM_LEN;
uint8_t comp,type,os;
void *os_hdr;
ulong os_data,os_len;
ulong image_start,image_end;
ulong load_start,load_end;
ulong mem_start;
phys_size_t mem_size;
structlmblmb;
memset（（void*）&images,0,sizeof（images））;
=getenv_yesno（"verify"）;
=&lmb;
lmb_init（&lmb）;
mem_start=getenv_bootm_low（）;
mem_size=getenv_bootm_size（）;
lmb_add（&lmb,（phys_addr_t）mem_start,mem_size）;
board_lmb_reserve（&lmb）;
/*getkernelimageheader,startaddressandlength*/
/*获取内核镜像头信息*/
/*打印“##BootingkernelfromLegacyImageat22000000...
ImageName:
Linux-
ImageType:
ARMLinuxKernelImage（uncompressed）
DataSize:
1507760Bytes=1.4MB
LoadAddress:
20008000
EntryPoint:
20008000
VerifyingChecksum...OK”*/
os_hdr=boot_get_kernel（cmdtp,flag,argc,argv,
&images,&os_data,&os_len）;
if（os_len==0）{
puts（"ERROR:
can'tgetkernelimage!
\n"）;
return1;
}
/*getimageparameters*/
/*获取内核镜像格式*/
switch（genimg_get_format（os_hdr））{
caseIMAGE_FORMAT_LEGACY:
/*获取内核镜像参数*/
type=image_get_type（os_hdr）;
comp=image_get_comp（os_hdr）;
os=image_get_os（os_hdr）;
image_end=image_get_image_end（os_hdr）;
load_start=image_get_load（os_hdr）;
break;
}
image_start=（ulong）os_hdr;
load_end=0;
type_name=genimg_get_type_name（type）;
/*禁止所有中断*/
iflag=disable_interrupts（）;
#ifdefCONFIG_AMIGAONEG3SE
/*
*We'vepossibleleftthecachesenabledduring
*biosemulation,soturnthemoffagain
*/
icache_disable（）;
invalidate_l1_instruction_cache（）;
flush_data_cache（）;
dcache_disable（）;
#endif
switch（comp）{
caseIH_COMP_NONE:
/*加载内核镜像*/
/*打印“LoadingKernelImage...OK”*/
if（load_start==（ulong）os_hdr）{
printf（" XIP%s...",type_name）;
}else{
printf（" Loading%s...",type_name）;
memmove_wd（（void*）load_start,
（void*）os_data,os_len,CHUNKSZ）;
}
load_end=load_start+os_len;
puts（"OK\n"）;
break;
}
puts（"OK\n"）;
debug（" kernelloadedat0x%08lx,end=0x%08lx\n",load_start,load_end）;
show_boot_progress（7）;
/*加载错误*/
if（（load_startimage_start））{
debug（"image_start=0x%lX,image_end=0x%lx\n",image_start,image_end）;
debug（"load_start=0x%lx,load_end=0x%lx\n",load_start,load_end）;
if（）{
if（image_get_type（）==IH_TYPE_MULTI）
puts（"WARNING:
legacyformatmulticomponent"
"imageoverwritten\n"）;
}else{
puts（"ERROR:
newformatimageoverwritten-"
"mustRESETtheboardtorecover\n"）;
show_boot_progress（-113）;
do_reset（cmdtp,flag,argc,argv）;
}
}
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