分类： LINUX
2010-05-24 18:49:33
U-Boot支持许多的处理器和开发板，主要是该软件有良好的架构，本节以使用ARM处理器的smdk2410开发板为例分析U-Boot的启动流程，在其他的处理器架构上，U-Boot也执行类似的启动流程。图14-3是U-Boot在ARM处理器的启动步骤。
图14-3 U-Boot在ARM处理器的启动步骤
图14-3列出了U-Boot在ARM处理器启动过程中的几个关键点，从图中看出U-Boot的启动代码分布在start.S、low_level_init.S、board.c和main.c文件中。其中，start.S是U-Boot整个程序的入口，该文件使用汇编语言编写，不同体系结构的启动代码是不同的；low_level_init.S是特定开发板的设置代码；board.c包含开发板底层设备驱动；main.c是一个与平台无关的代码，U-Boot应用程序的入口在此文件中。
在U-Boot工程中，每种处理器目录下都有一个start.S文件，该文件中有一个_start标号，是整个U-Boot代码的入口点。以ARM 9处理器为例，代码如下：
32 /*
33 ********************************************************************
34 *
35 * Jump vector table as in table 3.1 in [1]
36 *
37 *******************************************************************
38 */
39
40
41 .globl _start
42 _start: b reset // 复位向量：无条件跳转到reset标号
43 ldr pc, _undefined_instruction // 未定义指令向量
44 ldr pc, _software_interrupt // 软件中断向量
45 ldr pc, _prefetch_abort // 预取指令异常向量
46 ldr pc, _data_abort // 数据操作异常向量
47 ldr pc, _not_used // 未使用
48 ldr pc, _irq // 慢速中断向量
49 ldr pc, _fiq // 快速中断向量
50
51 _undefined_instruction: .word undefined_instruction
// 定义中断向量表入口地址
52 _software_interrupt: .word software_interrupt
53 _prefetch_abort: .word prefetch_abort
54 _data_abort: .word data_abort
55 _not_used: .word not_used
56 _irq: .word irq
57 _fiq: .word fiq
58
59 .balignl 16,0xdeadbeef
60
61
62 /*
63 *******************************************************************
64 *
65 * Startup Code (reset vector)
66 *
67 * do important init only if we don't start from memory!
68 * relocate armboot to ram
69 * setup stack
70 * jump to second stage
71 *
72 *******************************************************************
73 */
74
75 _TEXT_BASE:
76 .word TEXT_BASE // 定义整个U-Boot镜像文件在内存加载的地址
77
78 .globl _armboot_start
79 _armboot_start:
80 .word _start
81
82 /*
83 * These are defined in the board-specific linker script.
84 */
85 .globl _bss_start // 定义代码段起始
86 _bss_start:
87 .word __bss_start
88
89 .globl _bss_end // 定义代码段结束地址
90 _bss_end:
91 .word _end
92
93 #ifdef CONFIG_USE_IRQ
94 /* IRQ stack memory (calculated at run-time) */
95 .globl IRQ_STACK_START // 定义IRQ的堆栈地址
96 IRQ_STACK_START:
97 .word 0x0badc0de
98
99 /* IRQ stack memory (calculated at run-time) */
100 .globl FIQ_STACK_START // 定义FIQ的堆栈地址
101 FIQ_STACK_START:
102 .word 0x0badc0de
103 #endif
_start标号下面的代码主要是一些伪指令，设置全局变量，供启动程序把U-Boot映像从Flash存储器复制到内存中。其中比较重要的变量是TEXT_BASE，该变量是通过连接脚本得到的，在本例中，TEXT_BASE全局变量定义在board/smdk2410/config.mk文件中，默认值是0x33F80000。TEXT_BASE变量需要根据开发板的情况自己修改，具体地址需要根据硬件设计确定。
其他还有一些全局变量例如__bss_start、_end等定义在board/smdk2410/u-boot.lds文件中。u-boot.lds文件保存了U-Boot数据段代码段等在内存中的存放情况，具体的值由编译器计算。
_start标号一开始定义了ARM处理器7个中断向量的向量表，对应ARM处理器的7种模式。由于上电一开始处理器会从地址0执行指令，因此第一个指令直接跳转到reset标号。reset执行机器初始化的一些操作，此处的跳转指令，无论是冷启动还是热启动开发板都会执行reset标号的代码。
%提示：reset也属于一种异常模式，并且该模式的代码不需要返回。
reset标号的代码在处理器启动的时候最先被执行。
106 /*
107 * the actual reset code
108 */
109
110 reset:
111 /*
112 * set the cpu to SVC32 mode
113 */
114 mrs r0,cpsr // 保存CPSR寄存器的值到r0寄存器
115 bic r0,r0,#0x1f // 清除中断
116 orr r0,r0,#0xd3
117 msr cpsr,r0 // 设置CPSR为超级保护模式
118
119 /* turn off the watchdog */ // 关闭看门狗
120 #if defined(CONFIG_S3C2400)
121 # define pWTCON 0x15300000 // 看门狗寄存器地址
122 # define INTMSK 0x14400008 /* Interupt-Controller base addresses */
// 中断控制器基址
123 # define CLKDIVN 0x14800014 /* clock divisor register */
124 #elif defined(CONFIG_S3C2410)
125 # define pWTCON 0x53000000
126 # define INTMSK 0x4A000008 /* Interupt-Controller base addresses */
127 # define INTSUBMSK 0x4A00001C
128 # define CLKDIVN 0x4C000014 /* clock divisor register */
129 #endif
130
131 #if defined(CONFIG_S3C2400) || defined(CONFIG_S3C2410)
132 ldr r0, =pWTCON // 取出当前看门狗控制寄存器的地址到r0
133 mov r1, #0x0 // 设置r1寄存器值为0
134 str r1, [r0] // 写入看门狗控制寄存器
135
136 /*
137 * mask all IRQs by setting all bits in the INTMR - default
138 */
139 mov r1, #0xffffffff // 设置r1
140 ldr r0, =INTMSK // 取出中断屏蔽寄存器地址到r0
141 str r1, [r0] // r1的值写入中断屏蔽寄存器
142 # if defined(CONFIG_S3C2410)
143 ldr r1, =0x3ff
144 ldr r0, =INTSUBMSK
145 str r1, [r0]
146 # endif
147
148 /* FCLK:HCLK:PCLK = 1:2:4 */
149 /* default FCLK is 120 MHz ! */
150 ldr r0, =CLKDIVN // 取出时钟寄存器地址到r0
151 mov r1, #3 // 设置r1的值
152 str r1, [r0] // 写入时钟配置
153 #endif /* CONFIG_S3C2400 || CONFIG_S3C2410 */
154
155 /*
156 * we do sys-critical inits only at reboot,
157 * not when booting from ram!
158 */
159 #ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
160 bl cpu_init_crit // 跳转到开发板相关初始化代码
161 #endif
程序第114行取出CPSR寄存器的值，CPSR寄存器保存当前系统状态，第115行使用比特清除命令清空了CPSR寄存器的中断控制位，表示清除中断。程序116行设置了CPSR寄存器的处理器模式位为超级保护模式，然后在第117行写入 CPSR的值强制切换处理器为超级保护模式。
程序第120～129行定义看门狗控制器有关的变量，第131～153行根据平台设置看门狗定时器。在程序第150行设置时钟分频寄存器的值。
程序第160行需要根据CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT宏的值是否跳转到cpu_init_crit标号执行。请注意这里使用bl指令，在执行完cpu_init_crit标号的代码后会 返回。
cpu_init_crit标号处的代码初始化ARM处理器关键的寄存器。代码如下：
228 /*
229 *****************************************************************
230 *
231 * CPU_init_critical registers
232 *
233 * setup important registers
234 * setup memory timing
235 *
236 ******************************************************************
237 */
238
239
240 #ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
241 cpu_init_crit:
242 /*
243 * flush v4 I/D caches
244 */
245 mov r0, #0
246 mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0 /* flush v3/v4 cache */ // 刷新cache
247 mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0 /* flush v4 TLB */ // 刷新TLB
248
249 /*
250 * disable MMU stuff and caches // 关闭MMU
251 */
252 mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0
253 bic r0, r0, #0x00002300 @ clear bits 13, 9:8 (--V- --RS)
254 bic r0, r0, #0x00000087 @ clear bits 7, 2:0 (B--- -CAM)
255 orr r0, r0, #0x00000002 @ set bit 2 (A) Align
256 orr r0, r0, #0x00001000 @ set bit 12 (I) I-Cache
257 mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0
258
259 /*
260 * before relocating, we have to setup RAM timing
261 * because memory timing is board-dependend, you will
262 * find a lowlevel_init.S in your board directory.
263 */
264 mov ip, lr
265 bl lowlevel_init // 跳转到lowlevel_init
266 mov lr, ip
267 mov pc, lr
268 #endif /* CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT */
程序第245～247行刷新cache和TLB。cache是一种高速缓存存储器，用于保存CPU频繁使用的数据。在使用Cache技术的处理器上，当一条指令要访问内存的数据时，首先查询cache缓存中是否有数据以及数据是否过期，如果数据未过期则从cache读出数据。处理器会定期回写cache中的数据到内存。根据程序的局部性原理，使用cache后可以大大加快处理器访问内存数据的速度。
TLB的作用是在处理器访问内存数据的时候做地址转换。TLB的全称是Translation Lookaside Buffer，可以翻译做旁路缓冲。TLB中存放了一些页表文件，文件中记录了虚拟地址和物理地址的映射关系。当应用程序访问一个虚拟地址的时候，会从TLB中查询出对应的物理地址，然后访问物理地址。TLB通常是一个分层结构，使用与Cache类似的原理。处理器使用一定的算法把最常用的页表放在最先访问的层次。
%提示：ARM处理器Cache和TLB的配置寄存器可以参考ARM体系结构手册。
程序第252～257行关闭MMU。MMU是内存管理单元（Memory Management Unit）的缩写。在现代计算机体系结构上，MMU被广泛应用。使用MMU技术可以向应用程序提供一个巨大的虚拟地址空间。在U-Boot初始化的时候，程序看到的地址都是物理地址，无须使用MMU。
程序265行跳转到lowlevel_init标号，执行与开发板相关的初始化配置。
lowlevel_init标号位于board/smdk2410/lowlevel_init.S文件，代码如下：
132 .globl lowlevel_init
133 lowlevel_init:
134 /* memory control configuration */
135 /* make r0 relative the current location so that it */
136 /* reads SMRDATA out of FLASH rather than memory ! */
137 ldr r0, =SMRDATA // 读取SMRDATA变量地址
138 ldr r1, _TEXT_BASE // 读取_TEXT_BASE变量地址
139 sub r0, r0, r1
140 ldr r1, =BWSCON /* Bus Width Status Controller*/ // 读取总线宽度寄存器
141 add r2, r0, #13*4 // 得到SMRDATA占用的大小
142 0:
143 ldr r3, [r0], #4 // 加载SMRDATA到内存
144 str r3, [r1], #4
145 cmp r2, r0
146 bne 0b
147
148 /* everything is fine now */
149 mov pc, lr
152 /* the literal pools origin */
153
154 SMRDATA: // 定义SMRDATA值
155 .word (0+(B1_BWSCON<<4)+(B2_BWSCON<<8)+(B3_BWSCON<<12)+(B4_BWSCON
<<16)+(B5_BWSCON<<20)+(B6_BWSCON<<24)+(B7_BWSCON<<28))
156 .word ((B0_Tacs<<13)+(B0_Tcos<<11)+(B0_Tacc<<8)+(B0_ Tcoh<<6)+
(B0_Tah<<4)+(B0_Tacp<<2)+(B0_PMC))
157 .word ((B1_Tacs<<13)+(B1_Tcos<<11)+(B1_Tacc<<8)+(B1_Tcoh<<6)+
(B1_Tah<<4)+(B1_Tacp<<2)+(B1_PMC))
158 .word ((B2_Tacs<<13)+(B2_Tcos<<11)+(B2_Tacc<<8)+(B2_Tcoh<<6)+
(B2_Tah<<4)+(B2_Tacp<<2)+(B2_PMC))
159 .word ((B3_Tacs<<13)+(B3_Tcos<<11)+(B3_Tacc<<8)+(B3_Tcoh<<6)+
(B3_Tah<<4)+(B3_Tacp<<2)+(B3_PMC))
160 .word ((B4_Tacs<<13)+(B4_Tcos<<11)+(B4_Tacc<<8)+(B4_Tcoh<<6)+
(B4_Tah<<4)+(B4_Tacp<<2)+(B4_PMC))
161 .word ((B5_Tacs<<13)+(B5_Tcos<<11)+(B5_Tacc<<8)+(B5_Tcoh<<6)+
(B5_Tah<<4)+(B5_Tacp<<2)+(B5_PMC))
162 .word ((B6_MT<<15)+(B6_Trcd<<2)+(B6_SCAN))
163 .word ((B7_MT<<15)+(B7_Trcd<<2)+(B7_SCAN))
164 .word ((REFEN<<23)+(TREFMD<<22)+(Trp<<20)+(Trc<<18)+
(Tchr<<16)+REFCNT)
165 .word 0x32
166 .word 0x30
167 .word 0x30
程序第137～141行计算SMRDATA需要加载的内存地址和大小。首先在137行读取SMRDATA的变量地址，之后计算存放的内存地址并且记录在r0寄存器，然后根据总线宽度计算需要加载的SMRDATA大小，并且把加载结束地址存放在r2寄存器。
程序第142～146行复制SMRDATA到内存。SMRDATA是开发板上内存映射的配置，有关内存映射关系请参考S3C2440A芯片手册。
relocate部分的代码负责把U-Boot Stage2的代码从Flash存储器加载到内存，代码 如下：
163 #ifndef CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT
164 relocate: /* relocate U-Boot to RAM */
165 adr r0, _start /* r0 <- current position of code */
// 获取当前代码存放地址
166 ldr r1, _TEXT_BASE /* test if we run from flash or RAM */
// 获取内存存放代码地址
167 cmp r0, r1 /* don't reloc during debug */
// 检查是否需要加载
168 beq stack_setup
169
170 ldr r2, _armboot_start // 获取stage2代码存放地址
171 ldr r3, _bss_start // 获取内存代码段起始地址
172 sub r2, r3, r2 /* r2 <- size of armboot */
// 计算stage2代码长度
173 add r2, r0, r2 /* r2 <- source end address */
// 计算stage2代码结束地址
174
175 copy_loop:
176 ldmia r0!, {r3-r10} /* copy from source address [r0] */
// 从Flash复制代码到内存
177 stmia r1!, {r3-r10} /* copy to target address [r1] */
178 cmp r0, r2 /* until source end addreee [r2] */
179 ble copy_loop
180 #endif /* CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT */
181
182 /* Set up the stack */
// 在内存中建立堆栈
183 stack_setup:
184 ldr r0, _TEXT_BASE /* upper 128 KiB: relocated uboot */
185 sub r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN /* malloc area */ // 分配内存区域
186 sub r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* bdinfo */
187 #ifdef CONFIG_USE_IRQ
188 sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)
189 #endif
190 sub sp, r0, #12 /* leave 3 words for abort-stack */
191
192 clear_bss: // 初始化内存bss段内容为0
193 ldr r0, _bss_start /* find start of bss segment */
// 查找bss段起始地址
194 ldr r1, _bss_end /* stop here */ // 查找bss段结束地址
195 mov r2, #0x00000000 /* clear */ // 清空bss段内容
196
197 clbss_l:str r2, [r0] /* clear loop... */
198 add r0, r0, #4
199 cmp r0, r1
200 ble clbss_l
223 ldr pc, _start_armboot // 设置程序指针为start_armboot()函数地址
224
225 _start_armboot: .word start_armboot
程序首先在165～168行检查当前是否在内存中执行代码，根据结果决定是否需要从Flash存储器加载代码。程序通过获取_start和_TEXT_BASE所在的地址比较，如果地址相同说明程序已经在内存中，无须加载。
%提示：第24章介绍Flash存储器的时候会介绍一种NOR类型Flash存储器，可以像使用内存一样直接执行程序。从S3C2440A手册的内存映射图中可以看出，NOR Flash被映射到地址0开始的内存空间。
程序第170～173行计算要加载的Stage2代码起始地址和长度，然后在第176～179行循环复制Flash的数据到内存，每次可以复制8个字长的数据。Stage2程序复制完毕后，程序第184～190行设置系统堆栈，最后在第193～200行清空内存bss段的内容。
relocate程序最后在223行设置程序指针寄存器为start_armboot()函数地址，程序跳转到Stage2部分执行。请注意第225行的定义，_start_armboot全局变量的值是C语言函数start_armboot()函数的地址，使用这种方式可以在汇编中调用C语言编写的函数。
start_armboot()函数主要初始化ARM系统的硬件和环境变量，包括Flash存储器、FrameBuffer、网卡等，最后进入U-Boot应用程序主循环。start_armboot()函数代码如下：
236 void start_armboot (void)
237 {
238 init_fnc_t **init_fnc_ptr;
239 char *s;
240 #ifndef CFG_NO_FLASH
241 ulong size;
242 #endif
243 #if defined(CONFIG_VFD) || defined(CONFIG_LCD)
244 unsigned long addr;
245 #endif
246
247 /* Pointer is writable since we allocated a register for it */
248 gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));
249 /* compiler optimization barrier needed for GCC >= 3.4 */
250 __asm__ __volatile__("": : :"memory");
251
252 memset ((void*)gd, 0, sizeof (gd_t));
253 gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t));
254 memset (gd->bd, 0, sizeof (bd_t));
255
256 monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start;
257
258 for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) {
259 if ((*init_fnc_ptr)() != 0) {
260 hang ();
261 }
262 }
263
264 #ifndef CFG_NO_FLASH
265 /* configure available FLASH banks */
266 size = flash_init (); // 初始化Flash存储器配置
267 display_flash_config (size); // 显示Flash存储器配置
268 #endif /* CFG_NO_FLASH */
269
270 #ifdef CONFIG_VFD
271 # ifndef PAGE_SIZE
272 # define PAGE_SIZE 4096
273 # endif
274 /*
275 * reserve memory for VFD display (always full pages)
276 */
277 /* bss_end is defined in the board-specific linker script */
278 addr = (_bss_end + (PAGE_SIZE - 1)) & ～(PAGE_SIZE - 1);
// 计算FrameBuffer内存地址
279 size = vfd_setmem (addr); // 设置FrameBuffer占用内存大小
280 gd->fb_base = addr; // 设置FrameBuffer内存起始地址
281 #endif /* CONFIG_VFD */
282
283 #ifdef CONFIG_LCD
284 # ifndef PAGE_SIZE
285 # define PAGE_SIZE 4096
286 # endif
287 /*
288 * reserve memory for LCD display (always full pages)
289 */
290 /* bss_end is defined in the board-specific linker script */
291 addr = (_bss_end + (PAGE_SIZE - 1)) & ～(PAGE_SIZE - 1);
// 计算FrameBuffer内存地址
292 size = lcd_setmem (addr); // 设置FrameBuffer大小
293 gd->fb_base = addr; // 设置FrameBuffer内存起始地址
294 #endif /* CONFIG_LCD */
295
296 /* armboot_start is defined in the board-specific linker script */
297 mem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN);
298
299 #if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NAND)
300 puts ("NAND: ");
301 nand_init(); /* go init the NAND */ // 初始化NAND Flash存储器
302 #endif
303
304 #ifdef CONFIG_HAS_DATAFLASH
305 AT91F_DataflashInit(); // 初始化Hash表
306 dataflash_print_info();
307 #endif
308
309 /* initialize environment */
310 env_relocate (); // 重新设置环境变量
311
312 #ifdef CONFIG_VFD
313 /* must do this after the framebuffer is allocated */
314 drv_vfd_init(); // 初始化虚拟显示设备
315 #endif /* CONFIG_VFD */
316
317 /* IP Address */
318 gd->bd->bi_ip_addr = getenv_IPaddr ("ipaddr"); // 设置网卡的IP地址
319
320 /* MAC Address */
321 {
322 int i;
323 ulong reg;
324 char *s, *e;
325 char tmp[64];
326
327 i = getenv_r ("ethaddr", tmp, sizeof (tmp)); // 从网卡寄存器读取
MAC地址
328 s = (i > 0) ? tmp : NULL;
329
330 for (reg = 0; reg < 6; ++reg) {
331 gd->bd->bi_enetaddr[reg] = s ? simple_strtoul (s, &e, 16) : 0;
332 if (s)
333 s = (*e) ? e + 1 : e;
334 }
335
336 #ifdef CONFIG_HAS_ETH1
337 i = getenv_r ("eth1addr", tmp, sizeof (tmp)); // 读取Hash值
338 s = (i > 0) ? tmp : NULL;
339
340 for (reg = 0; reg < 6; ++reg) {
341 gd->bd->bi_enet1addr[reg] = s ? simple_strtoul (s, &e, 16) : 0;
342 if (s)
343 s = (*e) ? e + 1 : e;
344 }
345 #endif
346 }
347
348 devices_init (); /* get the devices list going. */
// 初始化开发板上的设备
349
350 #ifdef CONFIG_CMC_PU2
351 load_sernum_ethaddr ();
352 #endif /* CONFIG_CMC_PU2 */
353
354 jumptable_init (); // 初始化跳转表
355
356 console_init_r (); /* fully init console as a device */
// 初始化控制台
357
358 #if defined(CONFIG_MISC_INIT_R)
359 /* miscellaneous platform dependent initialisations */
360 misc_init_r (); // 初始化其他设备
361 #endif
362
363 /* enable exceptions */
364 enable_interrupts (); // 打开中断
365
366 /* Perform network card initialisation if necessary */
367 #ifdef CONFIG_DRIVER_CS8900
368 cs8900_get_enetaddr (gd->bd->bi_enetaddr); // 获取CS8900网卡MAC地址
369 #endif
370
371 #if defined(CONFIG_DRIVER_SMC91111) || defined (CONFIG_DRIVER_
LAN91C96)
372 if (getenv ("ethaddr")) {
373 smc_set_mac_addr(gd->bd->bi_enetaddr); // 设置SMC网卡MAC地址
374 }
375 #endif /* CONFIG_DRIVER_SMC91111 || CONFIG_DRIVER_LAN91C96 */
376
377 /* Initialize from environment */
378 if ((s = getenv ("loadaddr")) != NULL) {
379 load_addr = simple_strtoul (s, NULL, 16);
380 }
381 #if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NET)
382 if ((s = getenv ("bootfile")) != NULL) {
383 copy_filename (BootFile, s, sizeof (BootFile)); // 保存FrameBuffer
384 }
385 #endif /* CFG_CMD_NET */
386
387 #ifdef BOARD_LATE_INIT
388 board_late_init (); // 开发板相关设备初始化
389 #endif
390 #if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NET)
391 #if defined(CONFIG_NET_MULTI)
392 puts ("Net: ");
393 #endif
394 eth_initialize(gd->bd);
395 #endif
396 /* main_loop() can return to retry autoboot, if so just run it again. */
397 for (;;) {
398 main_loop (); // 进入主循环
399 }
400
401 /* NOTREACHED - no way out of command loop except booting */
402 }
start_armboot()函数代码里有许多的宏开关，供用户根据自己开发板的情况进行配置。在start_armboot()函数第388行调用board_late_init()函数，该函数是开发板提供的，供不同的开发板做一些特有的初始化工作。
在start_armboot()函数中，使用宏开关括起来的代码是在各种开发板上最常用的功能，如CS8900网卡配置。整个函数配置完毕后，进入一个for死循环，调用main_loop()函数。请读者注意，在main_loop()函数中也有一个for死循环。start_armboot()函数使用死循环调用main_loop()函数，作用是防止main_loop()函数开始的初始化代码如果调用失败后重新执行初始化操作，保证程序能进入到U-Boot的命令行。
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：
295 void main_loop (void)
296 {
297 #ifndef CFG_HUSH_PARSER
298 static char lastcommand[CFG_CBSIZE] = { 0, };
299 int len;
300 int rc = 1;
301 int flag;
302 #endif
303
304 #if defined(CONFIG_BOOTDELAY) && (CONFIG_BOOTDELAY >= 0)
305 char *s;
306 int bootdelay;
307 #endif
308 #ifdef CONFIG_PREBOOT
309 char *p;
310 #endif
311 #ifdef CONFIG_BOOTCOUNT_LIMIT
312 unsigned long bootcount = 0;
313 unsigned long bootlimit = 0;
314 char *bcs;
315 char bcs_set[16];
316 #endif /* CONFIG_BOOTCOUNT_LIMIT */
317
318 #if defined(CONFIG_VFD) && defined(VFD_TEST_LOGO)
319 ulong bmp = 0; /* default bitmap */
320 extern int trab_vfd (ulong bitmap);
321
322 #ifdef CONFIG_MODEM_SUPPORT
323 if (do_mdm_init)
324 bmp = 1; /* alternate bitmap */
325 #endif
326 trab_vfd (bmp);
327 #endif /* CONFIG_VFD && VFD_TEST_LOGO */
328
329 #ifdef CONFIG_BOOTCOUNT_LIMIT
330 bootcount = bootcount_load(); // 加载保存的启动次数
331 bootcount++; // 启动次数加1
332 bootcount_store (bootcount); // 更新启动次数
333 sprintf (bcs_set, "%lu", bootcount); // 打印启动次数
334 setenv ("bootcount", bcs_set);
335 bcs = getenv ("bootlimit");
336 bootlimit = bcs ? simple_strtoul (bcs, NULL, 10) : 0;
// 转换启动次数字符串为UINT类型
337 #endif /* CONFIG_BOOTCOUNT_LIMIT */
第329～337行是启动次数限制功能，启动次数限制可以被用户设置一个启动次数，然后保存在Flash存储器的特定位置，当到达启动次数后，U-Boot无法启动。该功能适合一些商业产品，通过配置不同的License限制用户重新启动系统。
（2）程序第339～348行是Modem功能。如果系统中有Modem，打开该功能可以接受其他用户通过电话网络的拨号请求。Modem功能通常供一些远程控制的系统使用，代码 如下：
339 #ifdef CONFIG_MODEM_SUPPORT
340 debug ("DEBUG: main_loop: do_mdm_init=%d\n", do_mdm_init);
341 if (do_mdm_init) { // 判断是否需要初始化Modem
342 char *str = strdup(getenv("mdm_cmd")); // 获取Modem参数
343 setenv ("preboot", str); /* set or delete definition */
344 if (str != NULL)
345 free (str);
346 mdm_init(); /* wait for modem connection */ // 初始化Modem
347 }
348 #endif /* CONFIG_MODEM_SUPPORT */
（3）接下来设置U-Boot的版本号，初始化命令自动完成功能等。代码如下：
350 #ifdef CONFIG_VERSION_VARIABLE
351 {
352 extern char version_string[];
353
354 setenv ("ver", version_string); /* set version variable */
// 设置版本号
355 }
356 #endif /* CONFIG_VERSION_VARIABLE */
357
358 #ifdef CFG_HUSH_PARSER
359 u_boot_hush_start (); // 初始化Hash功能
360 #endif
361
362 #ifdef CONFIG_AUTO_COMPLETE
363 install_auto_complete(); // 初始化命令自动完成功能
364 #endif
365
366 #ifdef CONFIG_PREBOOT
367 if ((p = getenv ("preboot")) != NULL) {
368 # ifdef CONFIG_AUTOBOOT_KEYED
369 int prev = disable_ctrlc(1); /* disable Control C checking */
// 关闭Crtl+C组合键
370 # endif
371
372 # ifndef CFG_HUSH_PARSER
373 run_command (p, 0); // 运行Boot参数
374 # else
375 parse_string_outer(p, FLAG_PARSE_SEMICOLON |
376 FLAG_EXIT_FROM_LOOP);
377 # endif
378
379 # ifdef CONFIG_AUTOBOOT_KEYED
380 disable_ctrlc(prev); /* restore Control C checking */
// 恢复Ctrl+C组合键
381 # endif
382 }
383 #endif /* CONFIG_PREBOOT */
程序第350～356行是动态版本号功能支持代码，version_string变量是在其他文件定义的一个字符串变量，当用户改变U-Boot版本的时候会更新该变量。打开动态版本支持功能后，U-Boot在启动的时候会显示最新的版本号。
程序第363行设置命令行自动完成功能，该功能与Linux的shell类似，当用户输入一部分命令后，可以通过按下键盘上的Tab键补全命令的剩余部分。main_loop()函数不同的功能使用宏开关控制不仅能提高代码模块化，更主要的是针对嵌入式系统Flash存储器大小设计的。在嵌入式系统上，不同的系统Flash存储空间不同。对于一些Flash空间比较紧张的设备来说，通过宏开关关闭一些不是特别必要的功能如命令行自动完成，可以减小U-Boot编译后的文件大小。
（4）在进入主循环之前，如果配置了启动延迟功能，需要等待用户从串口或者网络接口输入。如果用户按下任意键打断，启动流程，会向终端打印出一个启动菜单。代码如下：
385 #if defined(CONFIG_BOOTDELAY) && (CONFIG_BOOTDELAY >= 0)
386 s = getenv ("bootdelay");
387 bootdelay = s ? (int)simple_strtol(s, NULL, 10) : CONFIG_BOOTDELAY;
// 启动延迟
388
389 debug ("### main_loop entered: bootdelay=%d\n\n", bootdelay);
390
391 # ifdef CONFIG_BOOT_RETRY_TIME
392 init_cmd_timeout (); // 初始化命令行超时机制
393 # endif /* CONFIG_BOOT_RETRY_TIME */
394
395 #ifdef CONFIG_BOOTCOUNT_LIMIT
396 if (bootlimit && (bootcount > bootlimit)) { // 检查是否超出启动次数限制
397 printf ("Warning: Bootlimit (%u) exceeded. Using altbootcmd.\n",
398 (unsigned)bootlimit);
399 s = getenv ("altbootcmd");
400 }
401 else
402 #endif /* CONFIG_BOOTCOUNT_LIMIT */
403 s = getenv ("bootcmd"); // 获取启动命令参数
404
405 debug ("### main_loop: bootcmd=\"%s\"\n", s ? s : "
406
407 if (bootdelay >= 0 && s && !abortboot (bootdelay)) {
//检查是否支持启动延迟功能
408 # ifdef CONFIG_AUTOBOOT_KEYED
409 int prev = disable_ctrlc(1); /* disable Control C checking */
// 关闭Ctrl+C组合键
410 # endif
411
412 # ifndef CFG_HUSH_PARSER
413 run_command (s, 0); // 运行启动命令行
414 # else
415 parse_string_outer(s, FLAG_PARSE_SEMICOLON |
416 FLAG_EXIT_FROM_LOOP);
417 # endif
418
419 # ifdef CONFIG_AUTOBOOT_KEYED
420 disable_ctrlc(prev); /* restore Control C checking */
// 打开Ctrl+C组合键
421 # endif
422 }
423
424 # ifdef CONFIG_MENUKEY
425 if (menukey == CONFIG_MENUKEY) { // 检查是否支持菜单键
426 s = getenv("menucmd");
427 if (s) {
428 # ifndef CFG_HUSH_PARSER
429 run_command (s, 0);
430 # else
431 parse_string_outer(s, FLAG_PARSE_SEMICOLON |
432 FLAG_EXIT_FROM_LOOP);
433 # endif
434 }
435 }
436 #endif /* CONFIG_MENUKEY */
437 #endif /* CONFIG_BOOTDELAY */
438
439 #ifdef CONFIG_AMIGAONEG3SE
440 {
441 extern void video_banner(void);
442 video_banner(); // 打印启动图标
443 }
444 #endif
（5）在各功能设置完毕后，程序第454行进入一个for死循环，该循环不断使用readline()函数（第463行）从控制台（一般是串口）读取用户的输入，然后解析。有关如何解析命令请参考U-Boot代码中run_command()函数的定义，本书不再赘述。代码如下：
446 /*
447 * Main Loop for Monitor Command Processing
448 */
449 #ifdef CFG_HUSH_PARSER
450 parse_file_outer();
451 /* This point is never reached */
452 for (;;);
453 #else
454 for (;;) { // 进入命令行循环
455 #ifdef CONFIG_BOOT_RETRY_TIME
456 if (rc >= 0) {
457 /* Saw enough of a valid command to
458 * restart the timeout.
459 */
460 reset_cmd_timeout(); // 设置命令行超时
461 }
462 #endif
463 len = readline (CFG_PROMPT); // 读取命令
464
465 flag = 0; /* assume no special flags for now */
466 if (len > 0)
467 strcpy (lastcommand, console_buffer);
468 else if (len == 0)
469 flag |= CMD_FLAG_REPEAT;
470 #ifdef CONFIG_BOOT_RETRY_TIME
471 else if (len == -2) {
472 /* -2 means timed out, retry autoboot
473 */
474 puts ("\nTimed out waiting for command\n");
475 # ifdef CONFIG_RESET_TO_RETRY
476 /* Reinit board to run initialization code again */
477 do_reset (NULL, 0, 0, NULL);
478 # else
479 return; /* retry autoboot */
480 # endif
481 }
482 #endif
483
484 if (len == -1)
485 puts ("
486 else
487 rc = run_command (lastcommand, flag); // 运行命令
488
489 if (rc <= 0) {
490 /* invalid command or not repeatable, forget it */
491 lastcommand[0] = 0;
492 }
493 }
494 #endif /*CFG_HUSH_PARSER*/
495 }
