儘管有了調試跟蹤手段，甚至也可以通過串口打印信息了，但是不一定能夠判斷出錯原因。如果能夠充分理解代碼的啓動流程，那麼對準確地解決和分析問題很有幫助。
開發板上電後，執行U-Boot的第一條指令，然後順序執行U-Boot啓動函數。函數調用順序如圖6.3所示。
看一下board/smsk2410/u-boot.lds這個鏈接腳本，可以知道目標程序的各部分鏈接順序。第一個要鏈接的是cpu/arm920t/start.o，那麼U-Boot的入口指令一定位於這個程序中。下面詳細分析一下程序跳轉和函數的調用關係以及函數實現。
1．cpu/arm920t/start.S
這個彙編程序是U-Boot的入口程序，開頭就是復位向量的代碼。
圖6.3 U-Boot啓動代碼流程圖
_start: b reset //復位向量
ldr pc, _undefined_instruction
ldr pc, _software_interrupt
ldr pc, _prefetch_abort
ldr pc, _data_abort
ldr pc, _not_used
ldr pc, _irq //中斷向量
ldr pc, _fiq //中斷向量
…
/* the actual reset code */
reset: //復位啓動子程序
/* 設置CPU爲SVC32模式 */
mrs r0,cpsr
bic r0,r0,#0x1f
orr r0,r0,#0xd3
msr cpsr,r0
/* 關閉看門狗 */
/* 這些初始化代碼在系統重起的時候執行，運行時熱復位從RAM中啓動不執行 */
#ifdef CONFIG_INIT_CRITICAL
bl cpu_init_crit
#endif
relocate: /* 把U-Boot重新定位到RAM */
adr r0, _start /* r0是代碼的當前位置 */
ldr r1, _TEXT_BASE /* 測試判斷是從Flash啓動，還是RAM */
cmp r0, r1 /* 比較r0和r1，調試的時候不要執行重定位 */
beq stack_setup /* 如果r0等於r1，跳過重定位代碼 */
/* 準備重新定位代碼 */
ldr r2, _armboot_start
ldr r3, _bss_start
sub r2, r3, r2 /* r2 得到armboot的大小 */
add r2, r0, r2 /* r2 得到要複製代碼的末尾地址 */
copy_loop: /* 重新定位代碼 */
ldmia r0!, {r3-r10} /*從源地址[r0]複製 */
stmia r1!, {r3-r10} /* 複製到目的地址[r1] */
cmp r0, r2 /* 複製數據塊直到源數據末尾地址[r2] */
ble copy_loop
/* 初始化堆棧等 */
stack_setup:
ldr r0, _TEXT_BASE /* 上面是128 KiB重定位的u-boot */
sub r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN /* 向下是內存分配空間 */
sub r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* 然後是bdinfo結構體地址空間 */
#ifdef CONFIG_USE_IRQ
sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)
#endif
sub sp, r0, #12 /* 爲abort-stack預留3個字 */
clear_bss:
ldr r0, _bss_start /* 找到bss段起始地址 */
ldr r1, _bss_end /* bss段末尾地址 */
mov r2, #0x00000000 /* 清零 */
clbss_l:str r2, [r0] /* bss段地址空間清零循環... */
add r0, r0, #4
cmp r0, r1
bne clbss_l
/* 跳轉到start_armboot函數入口，_start_armboot字保存函數入口指針 */
ldr pc, _start_armboot
_start_armboot: .word start_armboot //start_armboot函數在lib_arm/board.c中實現
/* 關鍵的初始化子程序 */
cpu_init_crit:
…… //初始化CACHE，關閉MMU等操作指令
/* 初始化RAM時鐘。
* 因爲內存時鐘是依賴開發板硬件的，所以在board的相應目錄下可以找到memsetup.S文件。
*/
mov ip, lr
bl memsetup //memsetup子程序在board/smdk2410/memsetup.S中實現
mov lr, ip
mov pc, lr
2．lib_arm/board.c
start_armboot是U-Boot執行的第一個C語言函數，完成系統初始化工作，進入主循環，處理用戶輸入的命令。
void start_armboot (void)
{
DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
ulong size;
init_fnc_t **init_fnc_ptr;
char *s;
/* Pointer is writable since we allocated a register for it */
gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));
/* compiler optimization barrier needed for GCC >= 3.4 */
__asm__ __volatile__("": : :"memory");
memset ((void*)gd, 0, sizeof (gd_t));
gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t));
memset (gd->bd, 0, sizeof (bd_t));
monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start;
/* 順序執行init_sequence數組中的初始化函數 */
for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) {
if ((*init_fnc_ptr)() != 0) {
hang ();
}
}
/*配置可用的Flash */
size = flash_init ();
display_flash_config (size);
/* _armboot_start 在u-boot.lds鏈接腳本中定義 */
mem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN);
/* 配置環境變量，重新定位 */
env_relocate ();
/* 從環境變量中獲取IP地址 */
gd->bd->bi_ip_addr = getenv_IPaddr ("ipaddr");
/* 以太網接口MAC 地址 */
……
devices_init (); /* 獲取列表中的設備 */
jumptable_init ();
console_init_r (); /* 完整地初始化控制檯設備 */
enable_interrupts (); /* 使能例外處理 */
/* 通過環境變量初始化 */
if ((s = getenv ("loadaddr")) != NULL) {
load_addr = simple_strtoul (s, NULL, 16);
}
/* main_loop()總是試圖自動啓動，循環不斷執行 */
for (;;) {
main_loop (); /* 主循環函數處理執行用戶命令 -- common/main.c */
}
/* NOTREACHED - no way out of command loop except booting */
}
3．init_sequence[]
init_sequence[]數組保存着基本的初始化函數指針。這些函數名稱和實現的程序文件在下列註釋中。
init_fnc_t *init_sequence[] = {
cpu_init, /* 基本的處理器相關配置 -- cpu/arm920t/cpu.c */
board_init, /* 基本的板級相關配置 -- board/smdk2410/smdk2410.c */
interrupt_init, /* 初始化例外處理 -- cpu/arm920t/s3c24x0/interrupt.c */
env_init, /* 初始化環境變量 -- common/cmd_flash.c */
init_baudrate, /* 初始化波特率設置 -- lib_arm/board.c */
serial_init, /* 串口通訊設置 -- cpu/arm920t/s3c24x0/serial.c */
console_init_f, /* 控制檯初始化階段1 -- common/console.c */
display_banner, /* 打印u-boot信息 -- lib_arm/board.c */
dram_init, /* 配置可用的RAM -- board/smdk2410/smdk2410.c */
display_dram_config, /* 顯示RAM的配置大小 -- lib_arm/board.c */
NULL,
};
U-BOOT start_armboot淺析
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| 下內容來自筆者在中國Linux論壇Linux嵌入技術討論區的張貼：x`"m ©南開大學嵌入式系統與信息安全實驗室學術論壇 -- 我的論壇，我的天地 Uw/%#* --------------------------------------------------------------------------------" aaronwong: u-boot中代碼的疑問(_armboot_start與_start)?12Gm ---------------------------=j 我使用的是u-boot-1.3.0-rc2。在cpu/pxa/start.S中，有如下的標號定義： w' _TEXT_BASE: 7B .word TEXT_BASE /*uboot映像在SDRAM中的重定位地址，我設置爲0xa170 0000 */ k&BnQf ©南開大學嵌入式系統與信息安全實驗室學術論壇 -- 我的論壇，我的天地 A% .globl _armboot_start /'b&% _armboot_start: 50m B8 .word _start /*_start是程序入口，鏈接完畢它的值應該是0xa170 0000=TEXT_BASE*/ 2inlX /* 這句話的意思應該是在_armboot_start標號處，保存了_start的值，也就是說，_armboot_start是存放_start的地址，該地址對應的存儲單元內容是0xa170 0000*/ ~1 /* ©南開大學嵌入式系統與信息安全實驗室學術論壇 -- 我的論壇，我的天地 [-S( * These are defined in the board-specific linker script. 下面的定義與上面應該是一個意思。 y1sDB */ ©南開大學嵌入式系統與信息安全實驗室學術論壇 -- 我的論壇，我的天地 ?Ud=F} .globl _bss_start W8 _bss_start: 4V1kfj .word __bss_start 5` ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ XM 按照上面的理解，__bss_start是uboot 的bss段起始地址，那麼uboot映像的大小就是__bss_start - _start；在relocate代碼段中計算uboot的大小時，也體現了這一點。 fHK'f0 實際上，_armboot_start並沒有實際意義，它只是在"ldr r2, _armboot_start"中用來尋址_start的值而已，_bss_start也是一樣的道理，真正有意義的應該是_start和 __bss_start本身。 ;{I 但是，令我不解的是，在C入口函數start_armboot()中(對應文件爲lib_arm/board.c)，有如下代碼： =-yz! void start_armboot (void) 6#F[C { ©南開大學嵌入式系統與信息安全實驗室學術論壇 -- 我的論壇，我的天地 dCb ......... *= gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t)); //第一句話 7 .......... xfw,, monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start; //第二句話 =r1m, ............... =cN^x+ mem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN); //第三句話 W .......... ? } ©南開大學嵌入式系統與信息安全實驗室學術論壇 -- 我的論壇，我的天地 u ============================================== v#HG/ 按 照上面的理解，_armboot_start與_bss_start都是沒有實際意義的，它們只是一個地址，有實際意義的是地址中的內容_start和 __bss_start（雖然也還是地址）。象第一句話，其“意圖”很明顯，是把gd作爲全局數據結構體的指針，並初始化爲“SDRAM中的uboot起 始地址(即TEXT_BASE)－CFG_MALLOC_LEN－全局數據結構體大小”。 <BgA 要 實現這個“意圖”，應該是寫成:gd = (gd_t*)(_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));或者gd = (gd_t*)(TEXT_BASE- CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));纔對阿？用_armboot_start來作運算應該是沒有任何意義纔對！？ #0gYd? 第二句話也是一樣的道理，它的意圖是要計算u-boot映像的大小，應該寫成__bss_start - _start纔對阿？ @`PVq 我使用readelf工具查看編譯所得到的uboot映像文件得到信息如下： NK7,G [aaronwong@localhost build]$ readelf -s u-boot|grep _start G 1018: a1700048 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT 1 _bss_start !Qgo} 1083: a1700044 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT 1 _armboot_start W 1142: a1700000 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT 1 _start b9> 1197: a171b070 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT ABS __bss_start m[<B2Q 上面我刪除了與該討論無關的包含“_start""t的標號信息。 &:gP 顯 然，我前面的理解應該是正確的(_start=TEXT_BASE=0xa170 0000)。那麼u-boot源代碼中的monitor_flash_len=_bss_start - _armboot_start=0xa1700048 - 0xa1700044 = 4，有什麼意義？？ p 迷茫中，期盼大蝦指點迷津，謝謝～！！！ < ©南開大學嵌入式系統與信息安全實驗室學術論壇 -- 我的論壇，我的天地 M6fJvX --------------------------------------------------------------------------------%:#- eltshan: [Re: aaronwong]9o22#P -----------------Zi 1018: a1700048 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT 1 _bss_start D3dY( 1083: a1700044 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT 1 _armboot_start _mAq> 1142: a1700000 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT 1 _start QNr+Pc 1197: a171b070 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT ABS __bss_start += ©南開大學嵌入式系統與信息安全實驗室學術論壇 -- 我的論壇，我的天地 E-Y> 我想: FCNh{M _start所在的地址是a1700000, eHEsMt _armboot_start 所在的地址是a1700044, ? 那麼 根據這句: 7.Iy _armboot_start: .word _start }<U 所以_armboot_start的值應該是a1700000 w34ok: ©南開大學嵌入式系統與信息安全實驗室學術論壇 -- 我的論壇，我的天地 gh/ 所以 ©南開大學嵌入式系統與信息安全實驗室學術論壇 -- 我的論壇，我的天地 ka monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start = a171b070 - a1700000 = 1b070 ~=w 而不是你說的 = 4 FYxAA@ ©南開大學嵌入式系統與信息安全實驗室學術論壇 -- 我的論壇，我的天地 *E*4z 以上個人意見.Q~St ©南開大學嵌入式系統與信息安全實驗室學術論壇 -- 我的論壇，我的天地 ^p`Sc --------------------------------------------------------------------------------Nkh aaronwong: [Re: eltshan];DQlk5 -------------------p4 謝 謝，eltshan！你的理解是正確的，不過我看了之後還是沒能想得很明白，因爲我在想，按你所說，那麼_start的值應該是多少呢？難道是“b reset”這條指令的機器碼？所以我對ELF格式的u-boot映像文件作了反彙編，分析之後終於找到了癥結所在。以下是部分分析過程，首先是反彙編： 24 arm-iwmmxt-linux-gnueabi-objectdump -D u-boot > u-boot.s *{|(q# 並提取了monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start;這條語句相關的反彙編代碼如下： / ============================== ^o#c7 a1700044 <_armboot_start>: b? a1700044: a1700000 .word 0xa1700000 e{Zn ©南開大學嵌入式系統與信息安全實驗室學術論壇 -- 我的論壇，我的天地 > a1700048 <_bss_start>: l#"{w a1700048: a171b070 .word 0xa171b070 U3sK ©南開大學嵌入式系統與信息安全實驗室學術論壇 -- 我的論壇，我的天地 !. a171b070 <monitor_flash_len>: R a171b070: 00000000 .word 0x00000000 Q^$ ©南開大學嵌入式系統與信息安全實驗室學術論壇 -- 我的論壇，我的天地 MeE9 ..... m4 a1700f40: e59f41d0 ldr r4, [pc, #464] ; a1701118 <start_armboot+0x1dc> lF-4 //r4=[a1701118]=a1700044 2/NL_; ..... EW0Th a1700f7c: e59f3198 ldr r3, [pc, #408] ; a170111c <start_armboot+0x1e0> [T4Uwy //r3=[a1700044]=a1700048 D a1700f80: e5942000 ldr r2, [r4] 2/0N0 //r2=[a1700044]=a1700000 mV a1700f84: e59f4194 ldr r4, [pc, #404] ; a1701120 <start_armboot+0x1e4> bWFU //r4=[a1701120]=a1719d24 #Bnq a1700f88: e5933000 ldr r3, [r3] * //r3=[a1700048]=a171b070 <? a1700f8c: e0623003 rsb r3, r2, r3 $e8I: //r3= r3-r2 = a171b070-a1700000 = 1b070; q| a1700f90: e59f218c ldr r2, [pc, #396] ; a1701124 <start_armboot+0x1e8> f1XV //r2=[a1701124]=a171b070 } a1700f94: e5823000 str r3, [r2] h`lC] //monitor_flash_len=[r2]=r3=1b070 mJT:HJ ...... =op4 ©南開大學嵌入式系統與信息安全實驗室學術論壇 -- 我的論壇，我的天地 9 a1701118: a1700044 .word 0xa1700044 Z0 a170111c: a1700048 .word 0xa1700048 fr3g( a1701120: a1719d24 .word 0xa1719d24 EpcDe a1701124: a171b070 .word 0xa171b070 XT& ======================================== : 上面//是我自己的註釋。這表明，你的理解的確是正確的。 :}6 經過這個過程之後，我終於認識到自己的誤解在哪裏了。原來，我是把"彙編語言中LDR僞指令對符號的引用"與"C語言中對彙編程序中符號/常量/變量的引用"搞混淆了。我想說明以下幾點：`[I ©南開大學嵌入式系統與信息安全實驗室學術論壇 -- 我的論壇，我的天地 WY (1) readelf以及u-boot.map和System.map所給出的符號表中符號的值，實際上是表示符號所在的地址，而不是指符號本身的值。E?F'R ©南開大學嵌入式系統與信息安全實驗室學術論壇 -- 我的論壇，我的天地 u (2) 彙編語言中沒有指針的概念，因此對符號的引用是"赤裸裸"的。例如： M" ========== wM .globl _armboot_start J% _armboot_start: .word _start d_ ldr r2, _armboot_start Kf ========== , 實際上反彙編以後是： 466 ============ ;/g-oE a1700044 <_armboot_start>: }b a1700044: a1700000 .word 0xa1700000 R a1700074: e51f2038 ldr r2, [pc, #-56] ; a1700044 <_armboot_start> b b}/4 ============ [7A 也就是說，_armboot_start是一個地址0xa1700044，其中的內容是0xa1700000，上面對_armboot_start的引用是直接將其替換爲其表示的地址0xa1700044，而非其中的內容0xa1700000。這就是"赤裸裸"的引用。 m ©南開大學嵌入式系統與信息安全實驗室學術論壇 -- 我的論壇，我的天地 )bR; (3) C語言則不同，對變量/符號/常量的引用必須要通過地址來尋址，不管是全局變量還是局部變量，不同的是局部變量在生命期結束後，所佔的地址空間會被釋放而 已。即使是函數調用時的參數傳遞，雖然是將實參的值"拷貝"給形參，但"拷貝"的過程也是通過實參和形參的地址來對兩者進行訪問的。 p 所 以，在C語言中的 "monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start" 這句話中對_armboot_star的引用，實際上是把它用作了指針，把它作爲訪問對象的地址來使用，通過這個地址即a1700044 來訪問對應存儲空間所存放的內容亦即0xa1700000，_bss_start也是同樣的道理。所以這句話實際上是monitor_flash_len =[a1700048]-[0xa1700044]=a171b070-a1700000 = 1b070，這樣就得到了正確的結果。 eNe#ij ©南開大學嵌入式系統與信息安全實驗室學術論壇 -- 我的論壇，我的天地 MnK-47 現 在，我們再回答最前面的問題：_start的值是什麼？_start表示地址0xa1700000 ，在彙編語言中，對_start的"絕對引用"(這裏是與用相對尋址進行跳轉進行區別)就是將其替換爲0xa1700000，但其中存放的內容的的確確就 是"b reset"這條指令的機器碼，所以如果在C語言中引用_start，得到的結果反而就是這個指令的機器碼了。其實這個問題很簡單，只是和C語言的引用攪 在一起，一些概念被偷換了而已。 * |