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2009-10-20 16:02:47

u-boot系统启动流程

  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。

  2.1 stage1 (start.s代码结构)

  u-boot的stage1代码通常放在start.s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(Exception Vector) 。
  (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ldr pc来完成。

  2.2 stage2 C语言代码部分

  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) 进入命令循环(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。

  Bootloader代码是芯片复位后进入操作系统之前执行的一段代码,主要用于完成由硬件启动到操作系统启动的过渡,从而为操作系统提供基本的运行环境,如初始化CPU、堆栈、存储器系统等。Bootloader 代码与CPU芯片的内核结构、具体型号、应用系统的配置及使用的操作系统等因素有关,其功能类似于PC机的BIOS程序。由于bootloader和CPU及电路板的配置情况有关,因此不可能有通用的bootloader,开发时需要用户根据具体情况进行移植。嵌入式Linux系统中常用的bootloader有armboot、redboot、blob、u-boot等,其中u-boot是当前比较流行、功能比较强大的bootloader,可以支持多种体系结构,但相对也比较复杂。bootloader的实现依赖于CPU的体系结构,大多数bootloader都分为stage 1和stage 2两大部分。Bootloader的基本原理见参考文献。
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