u_boot初始化流程

1、U-Boot启动代码分析 U-boot的启动顺序分为stage1和stage2两部分，见下图。依赖于CPU体系结构的代码（如设备初始化代码等）通常放在stage1中用汇编语言实现，而在stage2则通常由C语言实现，这样可以实现复杂的功能，而且有更好的可读性和移植性。以下主要梳理了stage2阶段函数的调用顺序以及每个函数的功能。 U-boot的启动顺序 C语言代码部分lib_arm/board.c中的start_armboot既是C语言开始的函数也是整个启动代码中C语言的主函数，同时还是整个U-boot的主函数，该函数只要完成如下操作。 （1）调用一系列的初始化函数。 （2）初始化Flash

2、设备。 （3）初始化系统内存分配函数 （4）如果目标系统拥有NAND设备，则初始化NAND设备 （5）如果目标系统有显示设备，则初始化该类设备。 （6）初始化相关网络设备，填写IP、MAC地址等。 （7）进入命令循环（即整个Boot的工作循环），接收用户从串口输入的命令，然后进行相应的工作。下面结合源码分析函数调用顺序以及函功能：代码：void start_armboot (void)init_fnc_t *init_fnc_ptr;char *s;int mmc_exist = 0;#if defined(CONFIG_VFD) | defined(CONFIG_LCD)unsigned l

3、ong addr;#endif注释：从U-boot stage1中start.s程序调到这里执行start_armboot函数，这一段代码进行了变量声明，其中定义了一个名为init_fnc_ptr的双重指针。如果CONFIG_VFD或者CONFIG_LCD被定义了则声明一无符号长整型变量addr，本开发板中没有定义无需声明addr。代码：/* Pointer is writable since we allocated a register for it */gd = (gd_t*)(_armboot_start - CONFIG_SYS_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t);/

4、* compiler optimization barrier needed for GCC = 3.4 */_asm_ _volatile_(: : :memory); /内存屏障，告诉编译器内存被修改过了memset (void*)gd, 0, sizeof (gd_t); gd-bd = (bd_t*)(char*)gd - sizeof(bd_t); /指向gd之前memset (gd-bd, 0, sizeof (bd_t);/gd-flags |= GD_FLG_RELOC;monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start; /u-bo

5、ot映像的大小其中_armboot_start为 code start ，_bss_start为 code + data end = BSS start.注释：gd = (gd_t*)(_armboot_start - CONFIG_SYS_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t);/内存强制转换，gd为全局环境变量，gd指向uboot之前的地址;memset ():void * memset(void * s,char c,size_t count)将指针s所指地址以及之后count个地址中数值赋值为c。memset (void*)gd, 0, sizeof (gd_t)的作用为：

6、gd整个地址的值初始化为0；memset (gd-bd, 0, sizeof (bd_t)的作用为bd地址的值初始化为0。代码：for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; +init_fnc_ptr) if (*init_fnc_ptr)() != 0) /相当于调用指针中的一个函数，如果不为0就表示死机hang ();注释：将init_squence数组送给init_fnc_ptr，利用循环调用init_squence数组中的多个初始化函数，包括初始化CPU、board、中断、时钟、NOR Flash、NAND Flash等，后面根据代

7、码进行分析。初始化完成之后进入hang（）处于死循环即完成U-boot使命。init_sequence 数组保存基本的初始化函数指针，在board.c中对数组进行了定义：#if defined(CONFIG_ARCH_CPU_INIT)arch_cpu_init,/* basic arch cpu dependent setup */#endifboard_init,/* basic board dependent setup */#if defined(CONFIG_USE_IRQ)interrupt_init,/* set up exceptions */#endif/timer_init

8、,/* initialize timer */#ifdef CONFIG_FSL_ESDHC/get_clocks,#endifenv_init,/* initialize environment */ init_baudrate,/* initialze baudrate settings */serial_init,/* serial communications setup */ console_init_f,/* stage 1 init of console */ off_charge,/ xiebin.wang ,for charger&power off device.displ

9、ay_banner,/* say that we are here */#if defined(CONFIG_DISPLAY_CPUINFO)print_cpuinfo,/* display cpu info (and speed) */ #endif#if defined(CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO)checkboard,/* display board info */#endif#if defined(CONFIG_HARD_I2C) | defined(CONFIG_SOFT_I2C)/init_func_i2c,#endifdram_init,/* configu

10、re available RAM banks */#if defined(CONFIG_CMD_PCI) | defined (CONFIG_PCI)/arm_pci_init,#endifdisplay_dram_config, NULL,;注释：下面按照顺序依次分析各个初始化函数作用（绿色代码是被注释掉的并不执行）：arch_cpu_init（）：基本处理器相关配置。如果定义了CONFIG_ARCH_CPU_INIT则执行此函数,本开发板在include/configs/smdkc100.h中定义了此变量。最终在串口打印：CPU: SMDK4412-AP1.1 e APLL = 1000M

11、Hz, MPLL = 800MHz ARM_CLOCK = 1000MHz board_init（）：基本的板级相关配置，设置了一些寄存器，如时钟，IO口，串口，机器类型，启动参数，指令cache,数据cache.env_init（）：初始化环境变量，这个函数主要是在gd里保存环境变量的存放地址。一般使用默认的环境变量值即default_environment数组。init_baudrate（）：初始化波特率设置，调用getenv_r（）函数来获取环境变量，从上面刚初始化好的环境变量列表里找波特率值，如果没有就赋初始值为CONFIG_BAUDRATE，一般在board.c中定义函数。seria

12、l_init（）：串口通信设置， 在cpu/Arm-cortexa9的serial.c中定义了该函数。console_init_f（）：控制台初始化阶段，初始化了几个控制台相关的标记。在common/Console.c中定义。off_charge（）：管理和关闭设备。display_banner（）：打印U-boot信息，包括了一些显示函数，在board.c中定义了该函数。print_cpuinfo（）：打印cpu信息，如果定义了CONFIG_DISPLAY_CPUINFO，则执行该函数，本开发板定义了此变量。checkboard（）：如果定义了CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO

13、，则执行函数。dram_init（）:配置可用的RAMdisplay_dram_config（）：显示RAM的配置，打印出DRAM的大小，在board.c中定义了该函数。代码：/* armboot_start is defined in the board-specific linker script */mem_malloc_init (_armboot_start - CONFIG_SYS_MALLOC_LEN,CONFIG_SYS_MALLOC_LEN); #ifndef CONFIG_SYS_NO_FLASH/* configure available FLASH banks */di

14、splay_flash_config (flash_init ();注释：mem_malloc_init（）：初始化堆空间，malloc使用的内存空间地址。在common/Dlmalloc.c中定义了该函数。flash_init ()：记录下flash的大小，数量，sector的大小数量等，并对flash上重要的数据进行保护。display_flash_config（）：通过调用flash_init ()来打印flash的大小信息，在board.c中定义了该函数。代码：#ifdef CONFIG_VFD#ifndef PAGE_SIZE# define PAGE_SIZE 4096#endif

15、/* * reserve memory for VFD display (always full pages) */* bss_end is defined in the board-specific linker script */addr = (_bss_end + (PAGE_SIZE - 1) & (PAGE_SIZE - 1);vfd_setmem (addr);gd-fb_base = addr;#endif /* CONFIG_VFD 注释：如果CONFIG_VFD被定义PAGE_SIZE没有被定义，则定义PAGE_SIZE为4096，为VFD保存内存空间，以页为单位。vfd_s

16、etmem（addr）:计算VFD内存大小。代码：#ifdef CONFIG_LCD/* board init may have inited fb_base */if (!gd-fb_base) #ifndef PAGE_SIZE# define PAGE_SIZE 4096#endif/* * reserve memory for LCD display (always full pages) */* bss_end is defined in the board-specific linker script */addr = (_bss_end + (PAGE_SIZE - 1) & (

17、PAGE_SIZE - 1);lcd_setmem (addr);gd-fb_base = addr;#endif /* CONFIG_LCD */注释：如果定义了CONFIG_LCD，则执行这段代码。为LCD保存内存空间。lcd_setmem (addr)：计算LCD内存大小。代码：#if defined(CONFIG_CMD_NAND)puts (NAND:);、nand_init();/* go init the NAND */#endif注释：如果定义了CONFIG_CMD_NAND，则执行该段代码。这一段代码实现：打印NAND1024MB。nand_init()：NAND Flash

18、初始化，在drivers/mtd/nand/nand.c中定义了该函数。代码：#if defined(CONFIG_CMD_ONENAND)onenand_init()；#endif注释：如果定义了CONFIG_CMD_ONENAND，则执行该段代码，本开发板中定义了此变量。onenand_init()：初始化ONENAND FLASH。代码：#ifdef CONFIG_GENERIC_MMCputs (MMC: );mmc_exist = mmc_initialize (gd-bd);if (mmc_exist != 0)puts (0 MBn);#endif注释：CONFIG_GENERI

19、C_MMC被定义则执行该段代码。这段代码实现初始化SD/MMC。mmc_initialize（）：会初始化主机端接口，调用board_mmc_init，board_mmc_init需要根据项目对系统内的sdhc接口进行初始化。在drivers/mmc/mmc.c中定义了该函数。代码：#ifdef CONFIG_HAS_DATAFLASHAT91F_DataflashInit();dataflash_print_info();#endif注释：CONFIG_HAS_DATAFLASH被定义则执行该段代码。若系统支持 DataFlash，调用 AT91F_DataflashInit()和 data

20、flash_print_info()进行初始化并显示检测到的器件信息。AT91F_DataflashInit()：首先调用AT91F_SpiInit ()初始化SPI接口，然后调用扫描所有的 SPI 片选，检测DataFlash是否存在，实现原理和NAND Flash类似，都是向芯片发送查询ID命令，根据返回值判断芯片的类型和容量。 代码：/* initialize environment */env_relocate ();注释： env_relocate ()：进行环境变量的重定位，即从 Flash中搬移到 RAM 中代码：#ifdef CONFIG_VFD/* must do this

21、after the framebuffer is allocated */drv_vfd_init();#endif /* CONFIG_VFD */注释：CONFIG_VFD被定义则执行。drv_vfd_init()：VFD 设备初始化代码：#ifdef CONFIG_SERIAL_MULTIserial_initialize();#endif注释：CONFIG_SERIAL_MULTI被定义了则执行该段代码。serial_initialize()：所有的设备都在serial_initialize()中注册到链表中,，serial_initialize包含了uboot能支持的各种mcu串口初

22、始化函数。如果你想支持一种新的MCU，则必须修改serial.c文件，将初始化函数加入到serial_initialize。serial_initialize中虽然包含了很多初始化函数，但不是每个函数都需要加入到编译中。代码：/* IP Address */gd-bd-bi_ip_addr = getenv_IPaddr (ipaddr);stdio_init ();/* get the devices list going. */jumptable_init ()；注释：getenv_IPaddr()：会返回IPaddr_t（unsigned long）类型的IP地址赋值给gd-bd-bi_

23、ip_addr全局变量。调用了getenv（var）函数，返回这个索引所在的环境环境变量的地址，其中有两个for循环，外层for循环在遍历default_environment数组，内层判断是否超出环境变量的大小。外层循环中调用了envmatch（），函数里面使用while循环去找环境变量中的=号前面的是否有ipaddr字符串，有则返回ipaddr在环境变量中的索引。stdio_init ()：初始化各类外设，如IIC、LCD、键盘、USB等，当然只有在定义了这些外设的前提下，才对这些外设进行初始化。该函数是在common目录下的stdio.c文件中定义的。jumptable_init ():

24、初始化跳转表gd-jt，该跳转表是一个函数指针数组，它定义了U-Boot中基本的常用函数库。该函数是在common目录下的exports.c文件中定义的。代码：#if defined(CONFIG_API)/* Initialize API */api_init ();#endifconsole_init_r ();/* fully init console as a device */注释：api_init ():初始化API，用于为U-boot编写的“应用程序”。如果CONFIG_API被定义了则执行api_init ()函数。console_init_r ()：主要完成的工作将扫描设备表

25、中注册的设备，并将扫描到得设备和控制台绑定，以从特定的设备完成输入输出。代码：#if defined(CONFIG_ARCH_MISC_INIT)/* miscellaneous arch dependent initialisations */arch_misc_init ();#endif#if defined(CONFIG_MISC_INIT_R)/* miscellaneous platform dependent initialisations */misc_init_r (); #endif注释：arch_misc_init ()：依赖于arch的杂项初始化misc_init_r

26、()：依赖于平台进行杂项初始化代码：/* enable exceptions */enable_interrupts (); 注释：enable_interrupts ()：使能IRQ中断，在arch/arm/lib目录下的interrupts.c文件中定义的。代码：/* Perform network card initialisation if necessary */#ifdef CONFIG_DRIVER_TI_EMAC/* XXX: this needs to be moved to board init */extern void davinci_eth_set_mac_addr

27、(const u_int8_t *addr);if (getenv (ethaddr) uchar enetaddr6;eth_getenv_enetaddr(ethaddr, enetaddr);davinci_eth_set_mac_addr(enetaddr);#endif注释：TI芯片中的内置MAC初始化。eth_getenv_enetaddr：读取环境变量代码：#if defined(CONFIG_DRIVER_SMC91111) | defined (CONFIG_DRIVER_LAN91C96)/* XXX: this needs to be moved to board ini

28、t */if (getenv (ethaddr) uchar enetaddr6;eth_getenv_enetaddr(ethaddr, enetaddr);smc_set_mac_addr(enetaddr);#endif /* CONFIG_DRIVER_SMC91111 | CONFIG_DRIVER_LAN91C96 */注释：网卡芯片的初始化代码：/* Initialize from environment */if (s = getenv (loadaddr) != NULL) load_addr = simple_strtoul (s, NULL, 16);注释：本段代码实现 从环境变量中获取loadaddr参数，得到需要加载的地址。代码：#if defined(CONFIG_CMD_NET)if (s = getenv (bootfile) != NULL) copy_filename (BootFile, s, sizeof (BootFile);#endif注释：本段代码实现从环境变量中获取bootfile参数，得到通过TFTP加载的镜像文件名。代码：#ifde