Broadcom Bootloader的CFE分析.ppt

BroadcomBootloader,Bootloader的通用性质,一.Bootloader与嵌入式linux的关系一个嵌入式系统从软件角度来看分为四个层次：1.引导加载程序。包括固化在固件(firmware)中的boot代码(可选)，和BootLoader两大部分。2.Linux内核。特定于嵌入式板子的定制内核以及内核的启动参数。3.文件系统。包括根文件系统和建立于Flash内存设备之上文件系统。通常用ramdisk来作为rootfs。4.用户应用程序。特定于用户的应用程序。,二、BootLoader的概念简单地说，BootLoader就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。BootLoader的主要运行任务就是将内核映象从硬盘上读到RAM中，然后跳转到内核的入口点去运行，也即开始启动操作系统。通常，BootLoader是严重地依赖于硬件而实现的，特别是在嵌入式世界。因此，在嵌入式世界里建立一个通用的BootLoader几乎是不可能的。,三.BootLoader的安装媒介系统加电或复位后，所有的CPU通常都从某个由CPU制造商预先安排的地址上取指令。比如，基于ARM7TDMIcore的CPU在复位时通常都从地址0 x00000000取它的第一条指令。一个同时装有BootLoader、内核的启动参数、内核映像和根文件系统映像的固态存储设备的典型空间分配结构图：,四.BootLoader的主要任务与典型结构框架BootLoader的启动过程可分为单阶段（SingleStage）和多阶段（Multi-Stage）两种通常多阶段的BootLoader能提供更为复杂的功能，以及更好的可移植性。从固态存储设备上启动的BootLoader大多都是2阶段的启动过程，也即启动过程可以分为stage1和stage2两部分。stage1完成初始化硬件，为stage2准备内存空间，将stage2复制到内存中，设置堆栈然后跳转到stage2,多阶段的BootLoaderBootLoader的stage1通常包括以下步骤(以执行的先后顺序)：硬件设备初始化。为加载BootLoader的stage2准备RAM空间。拷贝BootLoader的stage2到RAM空间中。设置好堆栈。跳转到stage2的C入口点。BootLoader的stage2通常包括以下步骤(以执行的先后顺序)：初始化本阶段要使用到的硬件设备。检测系统内存映射(memorymap)。将kernel映像和根文件系统映像从flash上读到RAM空间中。为内核设置启动参数。调用内核。,bootloader的stage2可执行映象刚被拷贝到RAM空间时的系统内存布局,BroadcomBootloader,一、BroadcomBootloader基本架构大致可以分为三部分：1、固件部分。这部分即为stage1,为加电或复位后CPU执行的最开始的指令地址。它不会被加载进RAM，只初始化硬件，以及将mini-loader加载进内存2、mini-loader部分。这部分主要任务是将CFE加载进内存，并且解压3、CFE部分。这部分进行硬件环境初始化，并且进行image的更新，以及加载kernel,Bootloader在flash上的布局：,二、BroadcomBootloader引导过程代码分析（一）加载Mini-loaderBroadcomBootloader在系统加电以后从srcsharedboot.S中的第一行代码开始执行boot.S文件的主要任务有：1.判断芯片类型2.设置时钟3.缓存的初始化4.把Mini-loader加载进RAM5.C跳转，即进入Mini-loader中执行c_main函数,（二）执行Mini-loader文件：srcsharedload.c函数名：c_main()系统初始化load();/加载CFE，并解压缩；.(void(*)(void)LOADADDR)();/跳转到CFE中执行CFE_main(),CFE加载进RAM后的地址映象,0 x80000000,0 x80001000,0 x80100000,Mini-Loader,Kernel起始地址,0 x80300000,CFEunzipimage,（三）执行CFE文件：srccfecfemaincfe_main.c函数名：cfe_main()主要功能：完成硬件的初始化，包括etherdriver，PCI，console等外部设备的初始化，image更新，引导kernel等,voidcfe_main(inta,intb)board_console_init();/硬件初始化，包括LED的初始化cfe_say_hello();/CFE开始信息board_device_init();/设备初始化，包括etherdriver等设备cfe_startup_info();/输出环境信息，例如存储空间使用情况cfe_init_ui();/UI接口的初始化，包括console命令行初始化board_final_init();/硬件部分初始化cfe_autostart();/image更新，加载kernelcfe_command_loop();/如果上一步按了Ctrl-c，则在此循环执行,（四）etherdriver,board_device_init();,cfe_add_device(,et_probe(devdescr,a,b,ptr),cfe_attach(drv,et,NULL,name);,q_enqueue,(queue_t*)dev);,将dev加入到全局变量cfe_devices队列中,etherdriver相关结构体structcfe_driver_schar*drv_description;/DescriptionofdeviceforSHOWcommandschar*drv_bootname;/Devicesnameprefixforopen()*/intdrv_class;constcfe_devdisp_t*drv_dispatch;void(*drv_probe)(structcfe_driver_s*drv,unsignedlongprobe_a,unsignedlongprobe_b,void*probe_ptr);cfe_driver_t;,（五）image更新与kernel引导,cfe_autostart();,ui_docommands(“go;”);,是否按下Ctrl-C,否,cfe_command_loop();,循环执行CFE命令行,ui_cmd_go（）,ui_docommand(flash-noheader-trx:flash1.trx),是,是否有新image,是,flash_update（）,是否需要reboot,是,重启,否,ui_cmd_boot（）,否,设置OS所需要的参数，加载kernel并跳转到相应地址执行,Ui_cmd_flash(),一个完整的Image可能的格式,ptr,trx_header,trx_header,trx_header,Data,Data,Data,structtrx_headeruint32magic;/*HDR0*/uint32len;/*Lengthoffileincludingheader*/uint32crc32;/*32-bitCRCfromflag_versiontoendoffile*/uint32flag_version;/*0:15flags,16:31version*/uint32offsetsTRX_MAX_OFFSET;/*Offsetsofpartitionsfromstartofheader*/;,Kernel的引导过程