Uboot启动流程

U BootU Boot 启动过程启动过程 287287 开发板开发板 开发板上电后 执行开发板上电后 执行 U BootU Boot 的第一条指令 然后顺序执行的第一条指令 然后顺序执行 U BootU Boot 启动函数 看一下启动函数 看一下 u boot u boot 2009 08 board freescale mx28 evk u boot lds2009 08 board freescale mx28 evk u boot lds 这个链接脚本 可以知道目标程序的各部分链接顺序 这个链接脚本 可以知道目标程序的各部分链接顺序 第一个要链接的是第一个要链接的是 cpu arm926ejs start ocpu arm926ejs start o 那么 那么 U BootU Boot 的入口指令一定位于这个程序中 下面分两的入口指令一定位于这个程序中 下面分两 阶段介绍启动流程 阶段介绍启动流程 第一阶段第一阶段 1 1 cpu arm926ejs start Scpu arm926ejs start S 这个汇编程序是这个汇编程序是 U BootU Boot 的入口程序 开头就是复位向量的代码 的入口程序 开头就是复位向量的代码 start start b b resetreset 复位向量复位向量 ldrldr pc pc undefined instruction undefined instruction ldrldr pc pc software interrupt software interrupt ldrldr pc pc prefetch abort prefetch abort ldrldr pc pc data abort data abort ldrldr pc pc not used not used ldrldr pc pc irq irq 中断向量中断向量 ldrldr pc pc fiq fiq 中断向量中断向量 thethe actualactual resetreset codecode reset reset 复位启动子程序复位启动子程序 设置设置 CPUCPU 为为 SVC32SVC32 模式模式 mrsmrs r0 cpsrr0 cpsr bicbic r0 r0 0 x1fr0 r0 0 x1f orrorr r0 r0 0 xd3r0 r0 0 xd3 msrmsr cpsr r0cpsr r0 关闭看门狗关闭看门狗 relocate relocate 把把 U BootU Boot 重新定位到重新定位到 RAMRAM adradr r0 r0 start start r0r0 是代码的当前位置是代码的当前位置 ldrldr r1 r1 TEXT BASE TEXT BASE TEXT BASE TEXT BASE 是是 RAMRAM 中的地址中的地址 cmpcmp r0 r0 r1r1 比较比较 r0r0 和和 r1r1 判断当前是从 判断当前是从 FlashFlash 启动 还是启动 还是 RAMRAM beqbeq stack setupstack setup 如果如果 r0r0 等于等于 r1r1 跳过重定位代码 跳过重定位代码 准备重新定位代码准备重新定位代码 ldrldr r2 r2 armboot start armboot start ldrldr r3 r3 bss start bss start subsub r2 r2 r3 r3 r2r2 r2r2 得到得到 armbootarmboot 的大小的大小 addadd r2 r2 r0 r0 r2r2 r2r2 得到要复制代码的末尾地址得到要复制代码的末尾地址 copy loop copy loop 重新定位代码重新定位代码 ldmialdmia r0 r0 r3 r10 r3 r10 从源地址从源地址 r0 r0 复制复制 stmiastmia r1 r1 r3 r10 r3 r10 复制到目的地址复制到目的地址 r1 r1 cmpcmp r0 r0 r2r2 复制数据块直到源数据末尾地址复制数据块直到源数据末尾地址 r2 r2 bleble copy loopcopy loop 初始化堆栈等初始化堆栈等 stack setup stack setup ldrldr r0 r0 TEXT BASE TEXT BASE 上面是上面是 128128 KiBKiB 重定位的重定位的 u bootu boot subsub r0 r0 r0 r0 CFG MALLOC LEN CFG MALLOC LEN 向下是内存分配空间向下是内存分配空间 subsub r0 r0 r0 r0 CFG GBL DATA SIZE CFG GBL DATA SIZE 然后是然后是 bdinfobdinfo 结构体地址空间结构体地址空间 ifdef ifdef CONFIG USE IRQCONFIG USE IRQ subsub r0 r0 r0 r0 CONFIG STACKSIZE IRQ CONFIG STACKSIZE FIQ CONFIG STACKSIZE IRQ CONFIG STACKSIZE FIQ endif endif subsub sp sp r0 r0 12 12 为为 abort stackabort stack 预留预留 3 3 个字个字 clear bss clear bss ldrldr r0 r0 bss start bss start 找到找到 bssbss 段起始地址段起始地址 ldrldr r1 r1 bss end bss end bssbss 段末尾地址段末尾地址 movmov r2 r2 0 x00000000 0 x00000000 清零清零 clbss l strclbss l str r2 r2 r0 r0 bssbss 段地址空间清零循环段地址空间清零循环 addadd r0 r0 r0 r0 4 4 cmpcmp r0 r0 r1r1 bnebne clbss lclbss l 跳转到跳转到 start armbootstart armboot 函数入口 函数入口 start armboot start armboot 字保存函数入口指针字保存函数入口指针 ldrldr pc pc start armboot start armboot start armboot start armboot word word start armbootstart armboot start armboot start armboot 函数在函数在 lib arm board clib arm board c 中实现中实现 第二阶段第二阶段 2 2 lib arm board clib arm board c start armbootstart armboot 是是 U BootU Boot 执行的第一个执行的第一个 C C 语言函数 完成系统初始化工作 进入主循环 处理用户输语言函数 完成系统初始化工作 进入主循环 处理用户输 入的命令 入的命令 3 3 init sequence init sequence init sequence init sequence 数组保存着基本的初始化函数指针 数组保存着基本的初始化函数指针 init fnc tinit fnc t init sequence init sequence arch cpu init arch cpu init 基本的处理器相关配置基本的处理器相关配置 cpu arm926ejs cpu ccpu arm926ejs cpu c board init board init 基本的板级相关配置基本的板级相关配置 board freescale mx28 evk mx28 evk cboard freescale mx28 evk mx28 evk c interrupt init interrupt init 初始化中断处理初始化中断处理 cpu arm926ejs mx28 cpu arm926ejs mx28 timer inittimer init initializeinitialize timertimer env init env init 初始化环境变量初始化环境变量 common cmd flash ccommon cmd flash c init baudrate init baudrate 初始化波特率设置初始化波特率设置 lib arm board clib arm board c serial init serial init 串口通讯设置串口通讯设置 cpu arm926ejs mx28 serial ccpu arm926ejs mx28 serial c console init f console init f 控制台初始化阶段控制台初始化阶段 1 1 common console ccommon console c display banner display banner 打印打印 u bootu boot 信息信息 lib arm board clib arm board c print cpuinfo print cpuinfo displaydisplay cpucpu infoinfo and and speed speed checkboard checkboard displaydisplay boardboard infoinfo init func i2cinit func i2c dram init dram init 配置可用的配置可用的 RAMRAM board smdk2410 smdk2410 cboard smdk2410 smdk2410 c arm pci init arm pci init display dram config display dram config 显示显示 RAMRAM 的配置大小的配置大小 lib arm board clib arm board c NULL NULL start armboot start armboot 是是 U BootU Boot 执行的第一个执行的第一个 c c 语言函数 完成系统初始化工作 进入主循环 处理用户语言函数 完成系统初始化工作 进入主循环 处理用户 初始化命令初始化命令 voidvoid start armbootstart armboot void void init fnc tinit fnc t init fnc ptr init fnc ptr 套用指针 套用指针 init fnc ptr init fnc ptr 函数实现函数实现 init fnc ptr init fnc ptr 函数地函数地 址址 init fnc ptr init fnc ptr 函数组地址函数组地址 用指针的方式顺序执行用指针的方式顺序执行 init seruenceinit seruence 数组的初始化函数数组的初始化函数 forfor init fnc ptr init fnc ptr init sequence init sequence init fnc ptr init fnc ptr init fnc ptr init fnc ptr ifif init fnc ptr init fnc ptr 0 0 函数在这一步执行 如果返回函数在这一步执行 如果返回 0 0 说明执行失败说明执行失败 hanghang armboot startarmboot start isis defineddefined inin thethe board specificboard specific linkerlinker scriptscript mem malloc initmem malloc init armboot start armboot start CONFIG SYS MALLOC LEN CONFIG SYS MALLOC LEN 配置可用的配置可用的 FlashFlash display flash configdisplay flash config flash init flash init armboot start armboot start 在在 u boot ldsu boot lds 链接脚本中定义链接脚本中定义 配置环境变量配置环境变量 env relocateenv relocate 从环境变量中获取从环境变量中获取 IPIP 地址地址 gd bd bi ip addrgd bd bi ip addr getenv IPaddrgetenv IPaddr ipaddr ipaddr 以太网接口以太网接口 MACMAC 地址地址 stdio initstdio init 获取列表中的设备获取列表中的设备 jumptable initjumptable init console init rconsole init r 完整地初始化控制台设备完整地初始化控制台设备 enable interruptsenable interrupts 使能中断处理使能中断处理 通过环境变量初始化通过环境变量初始化 ifif s s getenvgetenv loadaddr loadaddr NULL NULL load addrload addr simple strtoulsimple strtoul s s NULL NULL 16 16 main loop main loop 循环不断执行循环不断执行 forfor main loopmain loop 主循环函数处理执行用户命令主循环函数处理执行用户命令 common main ccommon main c 命令实现命令实现 U BootU Boot 作为作为 BootloaderBootloader 具备多种引导内核启动的方式 常用的 具备多种引导内核启动的方式 常用的 gogo 和和 bootmbootm 命令可以直接引导内核命令可以直接引导内核 映像启动 映像启动 U BootU Boot 与内核的关系主要是内核启动过程中参数的传递 与内核的关系主要是内核启动过程中参数的传递 1 1 gogo 命令的实现命令的实现 common cmd boot ccommon cmd boot c unsignedunsigned longlong do go execdo go exec ulong ulong entry int entry int charchar intint argc argc charchar argv entry argv entry 入口入口 returnreturn entryentry argc argc argv argv go go 命令调用命令调用 dogodogo 函数 跳转到某个地址执行 如果在这个地址准备好了的内核镜像 就可以启动了 函数 跳转到某个地址执行 如果在这个地址准备好了的内核镜像 就可以启动了 尽管尽管 gogo 命令可以带变参 实际使用时不用来传递参数 命令可以带变参 实际使用时不用来传递参数 intint do godo go cmd tbl t cmd tbl t cmdtp cmdtp intint flag flag intint argc argc charchar argv argv ulongulongaddr addr rc rc intint rcodercode 0 0 ifif argc argc usage cmd usage cmdtp printf Usage n s n cmdtp usage returnreturn 1 1 addraddr simple strtoul argv 1 simple strtoul argv 1 NULL NULL 16 16 把一个字符串转化成整形把一个字符串转化成整形 printfprintf StartingStarting applicationapplication atat 0 x 08lX0 x 08lX n n addr addr passpass addressaddress parameterparameter asas argv 0 argv 0 aka aka commandcommand name name andand allall remainingremaining argsargs rcrc do go execdo go exec void void addr addr argcargc 1 1 argvargv 1 1 运行程序运行程序 int char int char 表示指向一个函数的指针 该函数有两个参数 第一个为表示指向一个函数的指针 该函数有两个参数 第一个为 intint 第二个是字符指针 第二个是字符指针 结合结合 ulongulong 表示函数返回类型为表示函数返回类型为 ulongulong 型 型 ulong int char ulong int char 为函数类型 表示以为函数类型 表示以 addadd 为地址为地址 的函数 函数在此执行这个和的函数 函数在此执行这个和 linuxlinux 跳转异曲同工 跳转异曲同工 ulong int char ulong int char 主要是看主要是看 代表指代表指 针 针 addraddr 为地址的函数指针 这样就强行赋予为地址的函数指针 这样就强行赋予 pcpc 的值 的值 rcrc 是个跨界返回 这个方式直接打入是个跨界返回 这个方式直接打入 linuxlinux 的函数 这里不是指针函数使用 而是函数使用 所以就有返回的函数 这里不是指针函数使用 而是函数使用 所以就有返回 因为函数指针赋值的时候是函数指针因为函数指针赋值的时候是函数指针 函数名 没用取地址 所以二者等价 区别在于指针可变 函数名不可单独引用函数名 没用取地址 所以二者等价 区别在于指针可变 函数名不可单独引用 ifif rc rc 0 0 rcodercode 1 1 printfprintf ApplicationApplication terminated terminated rcrc 0 x lX n 0 x lX n rc rc 如果是运行如果是运行 linuxlinux 这条指令是 这条指令是 否能运行 否能运行 returnreturn rcode rcode gogo 命令调用命令调用 do go do go 函数 跳转到某个地址执行的 如果在这个地址准备好了自引导的内核映像 就函数 跳转到某个地址执行的 如果在这个地址准备好了自引导的内核映像 就 可以启动了 尽管可以启动了 尽管 gogo 命令可以带变参 实际使用时不用来传递参数 命令可以带变参 实际使用时不用来传递参数 2 2 bootmbootm 命令的实现命令的实现 common cmd bootm ccommon cmd bootm c intint do bootmdo bootm cmd tbl t cmd tbl t cmdtp cmdtp intint flag flag intint argc argc charchar argv argv 检查头部检查头部 ifif crc32 crc32 0 0 uchar uchar data data len len checksum checksum putsputs Bad Bad HeaderHeader Checksum n Checksum n SHOW BOOT PROGRESSSHOW BOOT PROGRESS 2 2 returnreturn 1 1 解压缩解压缩 switchswitch hdr ih comp hdr ih comp casecase IH COMP NONEIH COMP NONE if ntohl hdr ih load if ntohl hdr ih load addr addr printfprintf XIPXIP s s name name elseelse if if defined CONFIG HW WATCHDOG defined CONFIG HW WATCHDOG defined CONFIG WATCHDOG defined CONFIG WATCHDOG size tsize t l l len len voidvoid to to void void ntohl hdr ih load ntohl hdr ih load voidvoid from from void void data data printfprintf LoadingLoading s s name name whilewhile l l 0 0 size tsize t tailtail l l CHUNKSZ CHUNKSZ CHUNKSZCHUNKSZ l l WATCHDOG RESET WATCHDOG RESET memmovememmove to to from from tail tail toto tail tail fromfrom tail tail l l tail tail else else CONFIG HW WATCHDOG CONFIG HW WATCHDOG CONFIG WATCHDOG CONFIG WATCHDOG memmovememmove void void ntohl hdr ih load ntohl hdr ih load uchar uchar data data len len endif endif CONFIG HW WATCHDOGCONFIG HW WATCHDOG CONFIG WATCHDOGCONFIG WATCHDOG break break casecase IH COMP GZIPIH COMP GZIP printfprintf UncompressingUncompressing s s name name ifif gunzip gunzip void void ntohl hdr ih load ntohl hdr ih load unc len unc len uchar uchar data data recover n SHOW BOOT PROGRESSSHOW BOOT PROGRESS 6 6 do resetdo reset cmdtp cmdtp flag flag argc argc argv argv break break ifdef ifdef CONFIG BZIP2CONFIG BZIP2 casecase IH COMP BZIP2 IH COMP BZIP2 printfprintf UncompressingUncompressing s s name name IfIf we vewe ve gotgot lessless thanthan 4 4 MBMB ofof malloc malloc space space useuse slowerslower decompressiondecompression algorithmalgorithm whichwhich requiresrequires atat mostmost 23002300 KBKB ofof memory memory i i BZ2 bzBuffToBuffDecompressBZ2 bzBuffToBuffDecompress char ntohl hdr ih load char ntohl hdr ih load hdr ih comp SHOW BOOT PROGRESSSHOW BOOT PROGRESS 7 7 returnreturn 1 1 switchswitch hdr ih os hdr ih os default default handledhandled byby original original LinuxLinux casecase casecase IH OS LINUX IH OS LINUX do bootm linuxdo bootm linux cmdtp cmdtp flag flag argc argc argv argv addr addr len ptr len ptr verify verify break break casecase IH OS NETBSD IH OS NETBSD do bootm netbsddo bootm netbsd cmdtp cmdtp flag flag argc argc argv argv addr addr len ptr len ptr verify verify break break casecase IH OS RTEMSIH OS RTEMS do bootm rtemsdo bootm rtems cmdtp cmdtp flag flag argc argc argv argv addr addr len ptr len ptr verify verify break break casecase IH OS VXWORKSIH OS VXWORKS do bootm vxworksdo bootm vxworks cmdtp cmdtp flag flag argc argc argv argv addr addr len ptr len ptr verify verify break break casecase IH OS QNXIH OS QNX do bootm