U-Boot启动Linux过程（第三阶段）

U-Boot使用标记列表（tagged list）的方式向Linux传递参数。标记的数据结构式是tag，在U-Boot源代码目录include/asm-arm/setup.h中定义如下：

struct tag_header {

       u32 size; /* 表示tag数据结构的联合u实质存放的数据的大小*/

       u32 tag; /* 表示标记的类型 */

};



struct tag {

       struct tag_header hdr;

       union {

              struct tag_core           core;

              struct tag_mem32      mem;

              struct tag_videotext   videotext;

              struct tag_ramdisk     ramdisk;

              struct tag_initrd  initrd;

              struct tag_serialnr       serialnr;

              struct tag_revision      revision;

              struct tag_videolfb     videolfb;

              struct tag_cmdline     cmdline;



              /*

               * Acorn specific

               */

              struct tag_acorn  acorn;

              /*

               * DC21285 specific

               */

              struct tag_memclk      memclk;

       } u;

};

U-Boot使用命令bootm来启动已经加载到内存中的内核。而bootm命令实际上调用的是do_bootm函数。对于Linux内核，do_bootm函数会调用do_bootm_linux函数来设置标记列表和启动内核。do_bootm_linux函数在lib_arm/bootm.c 中定义如下：

59   int do_bootm_linux(int flag, int argc, char *argv[], bootm_headers_t *images)

60   {

61       bd_t       *bd = gd->bd;

62       char       *s;

63       int   machid = bd->bi_arch_number;

64       void       (*theKernel)(int zero, int arch, uint params);

65  

66   #ifdef CONFIG_CMDLINE_TAG

67       char *commandline = getenv ("bootargs");   /* U-Boot环境变量bootargs */

68   #endif

       … …

73       theKernel = (void (*)(int, int, uint))images->ep; /* 获取内核入口地址 */

       … …

86   #if defined (CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS) || \

87       defined (CONFIG_CMDLINE_TAG) || \

88       defined (CONFIG_INITRD_TAG) || \

89       defined (CONFIG_SERIAL_TAG) || \

90       defined (CONFIG_REVISION_TAG) || \

91       defined (CONFIG_LCD) || \

92       defined (CONFIG_VFD)

93       setup_start_tag (bd);                                     /* 设置ATAG_CORE标志 */

       … …

100  #ifdef CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS

101      setup_memory_tags (bd);                             /* 设置内存标记 */

102  #endif

103  #ifdef CONFIG_CMDLINE_TAG

104      setup_commandline_tag (bd, commandline);      /* 设置命令行标记 */

105  #endif

       … …

113      setup_end_tag (bd);                               /* 设置ATAG_NONE标志 */          

114  #endif

115 

116      /* we assume that the kernel is in place */

117      printf ("\nStarting kernel ...\n\n");

       … …

126      cleanup_before_linux ();          /* 启动内核前对CPU作最后的设置 */

127 

128      theKernel (0, machid, bd->bi_boot_params);      /* 调用内核 */

129      /* does not return */

130 

131      return 1;

132  }

其中的setup_start_tag，setup_memory_tags，setup_end_tag函数在lib_arm/bootm.c中定义如下：

       （1）setup_start_tag函数

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						static void setup_start_tag (bd_t *bd)

{

       params = (struct tag *) bd->bi_boot_params; /* 内核的参数的开始地址 */



       params->hdr.tag = ATAG_CORE;

       params->hdr.size = tag_size (tag_core);



       params->u.core.flags = 0;

       params->u.core.pagesize = 0;

       params->u.core.rootdev = 0;



       params = tag_next (params);

}

  标记列表必须以ATAG_CORE开始，setup_start_tag函数在内核的参数的开始地址设置了一个ATAG_CORE标记。

       （2）setup_memory_tags函数

static void setup_memory_tags (bd_t *bd)

{

       int i;

/*设置一个内存标记 */

       for (i = 0; i < CONFIG_NR_DRAM_BANKS; i++) {

              params->hdr.tag = ATAG_MEM;

              params->hdr.size = tag_size (tag_mem32);



              params->u.mem.start = bd->bi_dram[i].start;

              params->u.mem.size = bd->bi_dram[i].size;



              params = tag_next (params);

       }

}

 setup_memory_tags函数设置了一个ATAG_MEM标记，该标记包含内存起始地址，内存大小这两个参数。

       （3）setup_end_tag函数

static void setup_end_tag (bd_t *bd)

{

       params->hdr.tag = ATAG_NONE;

       params->hdr.size = 0;

}

标记列表必须以标记ATAG_NONE结束，setup_end_tag函数设置了一个ATAG_NONE标记，表示标记列表的结束。

 U-Boot设置好标记列表后就要调用内核了。但调用内核前，CPU必须满足下面的条件：

（1）    CPU寄存器的设置

?  r0=0

?  r1=机器码

?  r2=内核参数标记列表在RAM中的起始地址

（2）    CPU工作模式

?  禁止IRQ与FIQ中断

?  CPU为SVC模式

（3）    使数据Cache与指令Cache失效

       do_bootm_linux中调用的cleanup_before_linux函数完成了禁止中断和使Cache失效的功能。cleanup_before_linux函数在cpu/arm920t/cpu.中定义：

int cleanup_before_linux (void)

{

       /*

        * this function is called just before we call linux

        * it prepares the processor for linux

        *

        * we turn off caches etc ...

        */



       disable_interrupts (); /* 禁止FIQ/IRQ中断 */



       /* turn off I/D-cache */

       icache_disable(); /* 使指令Cache失效 */

       dcache_disable(); /* 使数据Cache失效 */

       /* flush I/D-cache */

       cache_flush(); /* 刷新Cache */



       return 0;

}

  由于U-Boot启动以来就一直工作在SVC模式，因此CPU的工作模式就无需设置了。

do_bootm_linux中：

void (*theKernel)(int zero, int arch, uint params);

… …

73       theKernel = (void (*)(int, int, uint))images->ep;

… …

128      theKernel (0, machid, bd->bi_boot_params);

 第73行代码将内核的入口地址“images->ep”强制类型转换为函数指针。根据ATPCS规则，函数的参数个数不超过4个时，使用r0~r3这4个寄存器来传递参数。因此第128行的函数调用则会将0放入r0，机器码machid放入r1，内核参数地址bd->bi_boot_params放入r2，从而完成了寄存器的设置，最后转到内核的入口地址。

       到这里，U-Boot的工作就结束了，系统跳转到Linux内核代码执行。