U-Boot 启动过程和源码分析(第二阶段)

start_armboot函数在lib_arm/board.c中定义，是U-Boot第二阶段代码的入口。U-Boot启动第二阶段流程如下：

 
                                                    图 2.3 U-Boot第二阶段执行流程

      
在分析start_armboot函数前先来看看一些重要的：

（1）gd_t结构体

       U-Boot使用了一个结构体gd_t来存储全局数据区的数据，这个结构体在include/asm-arm/global_data.h中定义如下：

typedef  struct     global_data {

       bd_t *bd;

       unsigned long      flags;

       unsigned long      baudrate;

       unsigned long      have_console; /* serial_init() was called */

       unsigned long      env_addr; /* Address  of Environment struct */

       unsigned long      env_valid; /* Checksum of Environment valid? */

       unsigned long      fb_base; /* base address of frame buffer */

       void **jt; /* jump table */

} gd_t;

 U-Boot使用了一个存储在寄存器中的指针gd来记录全局数据区的地址：

#define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR     register volatile gd_t *gd asm ("r8")

       DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR定义一个gd_t全局数据结构的指针，这个指针存放在指定的寄存器r8中。这个声明也避免编译器把r8分配给其它的变量。任何想要访问全局数据区的代码，只要代码开头加入“DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR”一行代码，然后就可以使用gd指针来访问全局数据区了。

       根据U-Boot内存使用图中可以计算gd的值：

gd = TEXT_BASE －CONFIG_SYS_MALLOC_LEN － sizeof(gd_t)

（2）bd_t结构体

       bd_t在include/asm-arm.u/u-boot.h中定义如下：

typedef struct bd_info {

    int bi_baudrate; /* 串口通讯波特率 */

    unsigned long     bi_ip_addr; /* IP 地址*/

    struct environment_s *bi_env; /* 环境变量开始地址 */

    ulong            bi_arch_number; /* 开发板的机器码 */

    ulong            bi_boot_params; /* 内核参数的开始地址 */

    struct /* RAM配置信息 */

    {

              ulong start;

              ulong size;

    }bi_dram[CONFIG_NR_DRAM_BANKS];

} bd_t;

  U-Boot启动内核时要给内核传递参数，这时就要使用gd_t，bd_t结构体中的信息来设置标记列表。

（3）init_sequence数组

       U-Boot使用一个数组init_sequence来存储对于大多数开发板都要执行的初始化函数的函数指针。init_sequence数组中有较多的编译选项，去掉编译选项后init_sequence数组如下所示：

typedef int (init_fnc_t) (void);



init_fnc_t *init_sequence[] = {

       board_init, /*开发板相关的配置--board/samsung/mini2440/mini2440.c */

       timer_init, /* 时钟初始化-- cpu/arm920t/s3c24x0/timer.c */

       env_init, /*初始化环境变量--common/env_flash.c 或common/env_nand.c*/

       init_baudrate, /*初始化波特率-- lib_arm/board.c */

       serial_init, /* 串口初始化-- drivers/serial/serial_s3c24x0.c */

       console_init_f, /* 控制通讯台初始化阶段1-- common/console.c */

       display_banner, /*打印U-Boot版本、编译的时间-- gedit lib_arm/board.c */

       dram_init, /*配置可用的RAM-- board/samsung/mini2440/mini2440.c */

       display_dram_config, /* 显示RAM大小-- lib_arm/board.c */

       NULL,

};

其中的board_init函数在board/samsung/mini2440/mini2440.c中定义，该函数设置了MPLLCOM，UPLLCON，以及一些GPIO寄存器的值，还设置了U-Boot机器码和内核启动参数地址 ：

/* MINI2440开发板的机器码 */

gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_MINI2440;

 

/* 内核启动参数地址 */

gd->bd->bi_boot_params = 0x30000100;  

       其中的dram_init函数在board/samsung/mini2440/mini2440.c中定义如下：

int dram_init (void)

{

      /* 由于mini2440只有 */

      gd->bd->bi_dram[0].start = PHYS_SDRAM_1;

      gd->bd->bi_dram[0].size = PHYS_SDRAM_1_SIZE;



      return 0;

}

mini2440使用2片32MB的SDRAM组成了64MB的内存，接在存储控制器的BANK6，地址空间是0x30000000~0x34000000。

在include/configs/mini2440.h中PHYS_SDRAM_1和PHYS_SDRAM_1_SIZE 分别被定义为0x30000000和0x04000000（64M）。

       分析完上述的数据结构，下面来分析start_armboot函数：

void start_armboot (void)

{

       init_fnc_t **init_fnc_ptr;

       char *s;

       … …

       /* 计算全局数据结构的地址gd */

       gd = (gd_t*)(_armboot_start - CONFIG_SYS_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));

       … …

       memset ((void*)gd, 0, sizeof (gd_t));

       gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t));

       memset (gd->bd, 0, sizeof (bd_t));

       gd->flags |= GD_FLG_RELOC;



       monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start;



/* 逐个调用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 ();

              }

       }



/* armboot_start 在cpu/arm920t/start.S 中被初始化为u-boot.lds连接脚本中的_start */

       mem_malloc_init (_armboot_start - CONFIG_SYS_MALLOC_LEN,

                     CONFIG_SYS_MALLOC_LEN);



/* NOR Flash初始化 */

#ifndef CONFIG_SYS_NO_FLASH

       /* configure available FLASH banks */

       display_flash_config (flash_init ());

#endif /* CONFIG_SYS_NO_FLASH */



       … …

/* NAND Flash 初始化*/

#if defined(CONFIG_CMD_NAND)

       puts ("NAND:  ");

       nand_init(); /* go init the NAND */

#endif

       … …

       /*配置环境变量，重新定位 */

       env_relocate ();

       … …

       /* 从环境变量中获取IP地址 */

       gd->bd->bi_ip_addr = getenv_IPaddr ("ipaddr");

       stdio_init (); /* get the devices list going. */

       jumptable_init ();

       … …

       console_init_r (); /* fully init console as a device */

       … …

       /* enable exceptions */

       enable_interrupts ();



#ifdef CONFIG_USB_DEVICE

       usb_init_slave();

#endif



       /* Initialize from environment */

       if ((s = getenv ("loadaddr")) != NULL) {

              load_addr = simple_strtoul (s, NULL, 16);

       }

#if defined(CONFIG_CMD_NET)

       if ((s = getenv ("bootfile")) != NULL) {

              copy_filename (BootFile, s, sizeof (BootFile));

       }

#endif

       … …

       /* 网卡初始化 */

#if defined(CONFIG_CMD_NET)

#if defined(CONFIG_NET_MULTI)

       puts ("Net:   ");

#endif

       eth_initialize(gd->bd);

… …

#endif



       /* main_loop() can return to retry autoboot, if so just run it again. */

       for (;;) {

              main_loop ();

       }

       /* NOTREACHED - no way out of command loop except booting */

}

 main_loop函数在common/main.c中定义。一般情况下，进入main_loop函数若干秒内没有