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U-Boot 启动过程和源码分析(第二阶段)

分类： LINUX

2018-09-15 14:44:47

原文地址：U-Boot 启动过程和源码分析(第二阶段) 作者：小米拍客光

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：

点击(此处)折叠或打开

  1. typedef struct global_data {

  3.        bd_t *bd;

  5.        unsigned long flags;

  7.        unsigned long baudrate;

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

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

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

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

  17.        void **jt; /* jump table */

  19. } 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：

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  1. typedef struct bd_info {

  3.     int bi_baudrate; /* 串口通讯波特率 */

  5.     unsigned long bi_ip_addr; /* IP 地址*/

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

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

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

  13.     struct /* RAM配置信息 */

  15.     {

  17.               ulong start;

  19.               ulong size;

  21.     }bi_dram[CONFIG_NR_DRAM_BANKS];

  23. } 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：

点击(此处)折叠或打开

  1. typedef int (init_fnc_t) (void);

  3.  

  5. init_fnc_t *init_sequence[] = {

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

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

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

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

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

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

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

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

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

  25.        NULL,

  27. };
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：

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  1. int dram_init (void)

  3. {

  5.       /* 由于mini2440只有 */

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

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

  11.  

  13.       return 0;

  15. }

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：

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  1. void start_armboot (void)

  3. {

  5.        init_fnc_t **init_fnc_ptr;

  7.        char *s;

  9.        … …

  11.        /* 计算全局数据结构的地址gd */

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

  15.        … …

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

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

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

  23.        gd->flags |= GD_FLG_RELOC;

  25.  

  27.        monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start;

  29.  

  31. /* 逐个调用init_sequence数组中的初始化函数 */

  33.        for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) {

  35.               if ((*init_fnc_ptr)() != 0) {

  37.                      hang ();

  39.               }

  41.        }

  43.  

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

  47.        mem_malloc_init (_armboot_start - CONFIG_SYS_MALLOC_LEN,

  49.                      CONFIG_SYS_MALLOC_LEN);

  51.  

  53. /* NOR Flash初始化 */

  55. #ifndef CONFIG_SYS_NO_FLASH

  57.        /* configure available FLASH banks */

  59.        display_flash_config (flash_init ());

  61. #endif /* CONFIG_SYS_NO_FLASH */

  63.  

  65.        … …

  67. /* NAND Flash 初始化*/

  69. #if defined(CONFIG_CMD_NAND)

  71.        puts ("NAND: ");

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

  75. #endif

  77.        … …

  79.        /*配置环境变量，重新定位 */

  81.        env_relocate ();

  83.        … …

  85.        /* 从环境变量中获取IP地址 */

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

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

  91.        jumptable_init ();

  93.        … …

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

  97.        … …

  99.        /* enable exceptions */

  101.        enable_interrupts ();

  103.  

  105. #ifdef CONFIG_USB_DEVICE

  107.        usb_init_slave();

  109. #endif

  111.  

  113.        /* Initialize from environment */

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

  117.               load_addr = simple_strtoul (s, NULL, 16);

  119.        }

  121. #if defined(CONFIG_CMD_NET)

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

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

  127.        }

  129. #endif

  131.        … …

  133.        /* 网卡初始化 */

  135. #if defined(CONFIG_CMD_NET)

  137. #if defined(CONFIG_NET_MULTI)

  139.        puts ("Net: ");

  141. #endif

  143.        eth_initialize(gd->bd);

  145. … …

  147. #endif

  149.  

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

  153.        for (;;) {

  155.               main_loop ();

  157.        }

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

  161. }
 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

























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