uboot启动Linux内核（一）：uboot启动流程
1. uboot介绍： uboot是bootloader的一种，是Linux内核的引导启动程序。会初始化嵌入式平台上的一些外设（比如：ddr等），把Linux内核镜像从flash中加载到内存，在完成一些初始化工作后，最后启动Linux内核，类似于windows的BIOS程序。uboot相当于是一段功能较多的裸机程序。 下面将是对uboot启动流程的源码分析，此处使用的嵌入式平台芯片是NXP
·
1. uboot介绍：
uboot是bootloader的一种，是Linux内核的引导启动程序。会初始化嵌入式平台上的一些外设（比如：ddr等），把Linux内核镜像从flash中加载到内存，在完成一些初始化工作后，最后启动Linux内核，类似于windows的BIOS程序。uboot相当于是一段功能较多的裸机程序。
下面将是对uboot启动流程的源码分析，此处使用的嵌入式平台芯片是NXP的 i.mx6ull 芯片（Cortex-A7内核，arm v7架构），uboot源码是NXP官方提供的4.1.15版本uboot。
下载地址：
http://git.freescale.com/git/cgit.cgi/imx/uboot-imx.git/tag/?h=imx_v2016.03_4.1.15_2.0.0_ga&id=rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga
2. uboot启动流程（源码分析）
其中_start是uboot的入口函数
Uboot启动流程：
_start <arch/arm/lib/vectors.S>
|--->reset <arch/arm/cpu/armv7/start.S>
| |--->save_boot_params <arch/arm/cpu/armv7/start.S>
| |--->save_boot_params_ret <arch/arm/cpu/armv7/start.S>
| | // 禁止中断，设置cpu的模式为SVC
| | // 清楚SCTLR的bit13，允许向量重定位，同时
| // 重定位向量表，把CP15的c12（VBAR）寄存器设置为
| // 0x87800000(uboot的起始地址，也是向量表的起始地址)
|
|--->cpu_init_cp15 <arch/arm/cpu/armv7/start.S>
| // 设置cp15相关内容，比如关闭mmu，cache
|
|--->cpu_init_crit <arch/arm/cpu/armv7/start.S>
| |
| |--->lowlevel_init <arch/arm/cpu/armv7/lowlevel_init.S>
| | // 设置栈指针sp = 0x0091FF00,属于MX6ULL
| | // 的内部ram，同时(sp - GD_SIZE(248))-->sp
| | // 留出global_data数据结构的位置sp = 0x0091FE08
| | // 设置sp-->r9, sp==r9
| |
| |--->s_init <arch/arm/cpu/armv7/mx6/soc.c>
| | // 空函数，直接返回
|
|--->_main <arch/arm/lib/crt0.S>
| // 设置sp为0x0091ff00,调用函数
| // board_init_f_alloc_reserve(arg:0x0091FF00)后，把sp设为
| // 此函数的返回值：0x0091FA00, r9(gd)设为0x0091FA00;
| // 调用board_init_f_init_reserve(arg:0x0091FA00)后
| // 把gb的成员malloc_base设为0x0091FB00(early_malloc的起始地址)
| // 调用board_init_f函数：会初始化gd，返回之后重新设置环境（sp和gd）
| // 把gd的成员start_addr(0x9EF44E90)赋值给sp, 此时sp == 0x9EF44E90
| // 是外部DDR的地址，gd->bd赋给r9(gd),新的gd结构在bd结构下面，
| // 重新设置gd = r9 - sizeof(*gd); lr = here. gd指向新的区域(DDR内)时
| // lr = here + 68,这是为什么？uboot的拷贝目的地址：0x9FF47000
|--->board_init_f_alloc_reserve(arg:0x0091FF) <common/init/board_init.c>
| // 在包含此函数的文件中有：DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
| // 是个宏定义：#define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR \
| // register volatile gd_t *gd asm("r9")
| // 此函数设置留出早期malloc和global_data内存区域，
| // 返回值：0x0091FA00
|
|--->board_init_f_init_reserve(arg:0x0091FA00) <common/init/board_init.c>
| // 此函数用于初始化gd所指向的结构（清零处理）
| // 设置gd的成员malloc_base为0x91FB00
| // 就是early_malloc的起始地
|
|--->board_init_f <common/board_f.c>
| // 主要做两个工作：初始化一系列外设（串口、定时器等）
| // 初始化gd的各个成员变量(此时gd还保存在内部ocram中)。上面的工作都是通过在函数内运行
| // initcall_sequence_f函数表中的一些函数来实现的，此函数表与
| // board_init_f函数定义在相同的文件，是static属性的静态表
| // 表中的函数执行完后会把gd->mon_len设为0xA8E74(__bss_end-_start),
| // 也就是代码长度。gd->malloc_init设为0x400(malloc内存池的大小)
| // gd->ram_size:0x20000000 gd->ram_top:0xA0000000 gd->relocaddr:0x9FF47000
| // gd->arch.tlb_size:0x4000 gd->arch.tlb_addr:0x9FFF0000
|
|--->relocate_code(arg:0x9FF47000) <arch/arm/lib/relocate.S>
| // 代码拷贝。0x9FF47000是uboot拷贝目标首地址，offset=0x9FF47000-0x8780000,offset:0x18747000
| // 拷贝源地址：__image_copy_start=0x87800000,结束地址：__image_copy_end =0x8785dd54
| // 裸机程序运行需要链接地址与运行地址相同，uboot解决拷贝后的重定位问题是采用ld链接器
| // 链接时使用选项'-pie'生成位置无关的可执行文件，使用此选项时会生成一个.rel.dyn段，
| // uboot就是靠这个.rel.dyn来解决重定位问题的（.rel.dyn 段是存放.text 段中需要重定位地址的集合）
| // 修改.rel.dyn中的label来重定位
|
|--->relocate_vectors <arch/arm/lib/relocate.S>
| // 重定位向量表，将CP15的VBAR寄存器的值设为0x9FF47000，uboot拷贝后的目标首地址
|
|--->c_runtime_cpu_setup <arch/arm/cpu/armv7/start.S>
|
|--->board_init_r <common/board_r.c>
| | // 初始化一些在board_init_f函数中未初始化的一些外设，做些后续工作。
| | // 是通过运行init_sequence_r函数集合中的函数来实现的，init_sequence_r与board_init_f函数
| | // 在同一个文件。在函数集合中initr_reloc_global_data函数初始化重定位后的gd的一些成员变量
| | // 集合中的其他函数：初始化了malloc、串口、电源芯片、emmc、环境变量、LCD、初始化跳转表、中断，使能中断
| | // 初始化网络地址（获取MAC地址，通过读取环境变量ethaddr的值，环境变量保存在emmc中）、
| | // 初始化网络设备，最后执行run_main_loop函数，主循环（处理命令）
| |
| |--->run_main_loop <common/board_r.c>
| // uboot启动以后会进入3秒倒计时，如果在3秒倒计时结束之前按下按下回车键，那么就
| // 会进入uboot的命令模式，如果倒计时结束以后都没有按下回车键，那么就会自动启动Linux内
| // 核，这个功能就是由run_main_loop函数来完成的.
|
|--->main_loop(void) <common/main.c>
| | // 如果如果倒计时结束之前按下按键，那么就会执行cli_loop函数，这个就是
| | // 命令处理函数，负责接收好处理输入的命令。
| |
| |--->bootstage_mark_name
| | // 打印处启动进度
|
|--->autoboot_command
| // 此函数就是检查倒计时是否结束？倒计时结束之前有没有被打断？
|
|--->cli_loop <common/cli.c>
| | // cli_loop函数是uboot的命令行处理函数，我们在uboot中输入
| | // 各种命令，进行各种操作就是由cli_loop来处理的
| |
| |--->parse_file_outer
|
|--->setup_file_in_str
|
|--->parse_stream_outer
| // 这个函数就是 hush shell 的命令解释器，
| // 负责接收命令行输入，然后解析并执行相应的命令
3. 总结
在经过上述流程后 uboot 就进入了命令行处理模式，等待用户输入命令，此时uboot的启动流程就完成了，接下来就是加载Linux内核镜像，进行Linux内核启动的工作了。
为开发者提供学习成长、分享交流、生态实践、资源工具等服务，帮助开发者快速成长。
更多推荐
6
0- 0
已为社区贡献1条内容
所有评论(0)