第一、二期銜接——5.3 u-boot分析與使用—源碼分析

u-boot分析與使用—源碼分析

• 硬件平臺：韋東山嵌入式Linxu開發板（S3C2440.v3）
• 軟件平臺：運行於VMware Workstation 12 Player下UbuntuLTS16.04_x64 系統
• 參考資料：《嵌入式Linux應用開發手冊》、《嵌入式Linux應用開發手冊第2版》
• 開發環境：Linux 2.6.22.6 內核、arm-linux-gcc-3.4.5-glibc-2.3.6工具鏈、u-boot-1.1.6
  

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一、前言

在linux系統下，執行make對u-boot進行編譯時，輸出以下信息：

可以看到，除了關注腳本文件，也要關注cpu/arm920t/start.o文件。
通過前面的分析可知，u-boot的主要目的如下：

1. 從FLASH讀出內核
2. 啓動內核

抱着這個目的，我們從cpu/arm920t/start.o文件入手進行分析。

二、第一階段

這個階段分析的是cpu/arm920t/start.o文件中的彙編代碼實現的功能。
展示的代碼並不是完整的代碼，是根據前言中的目的來進行分析與展示。

1、設置CPU爲管理模式

可以看到彙編文件一開始會跳到reset:中執行

2、關看門狗

3、關中斷

4、設置時鐘

5、根據情況判斷是否初始化SDARM

1. 比較r0+_start的值與_TEXT_BASE的值，不相等則跳去執行cpu_init_crit
2. 在cpu_init_crit中進行：關閉flush、清除caches、關閉MMU、跳去執行lowlevel_init
3. 在lowlevel_init中，對SDRAM進行相關初始化
   

6、設置棧（只有設置棧之後纔可以調用C函數）

7、根據情況判斷是否提前清bss段

1. 比較r0+_start的值與_TEXT_BASE的值，不相等則跳去執行clean_bss
2. 在clean_bss中進行：清除操作

就算這裏不清除，後面彙編代碼也會清除。

8、重定位

1. 在CopyCode2Ram中判斷爲NOR啓動還是NAND啓動
2. 從NOR啓動，copy工作簡單
3. 從NAND啓動，先初始化NAND FLASH，後進行copy

9、調用start_armboot（u-boot的第二階段）

10、總結

到此爲止，u-boot的第一階段的分析已經結束。
總體的流程如下：

1. 設置爲管理模式
2. 關看門狗
3. 關中斷
4. 設置時鐘
5. 根據情況判斷是否初始化SDARM
6. 設置棧（只有設置棧之後纔可以調用C函數）
7. 根據情況判斷是否提前清bss段
8. 重定位
9. 調用start_armboot（u-boot的第二階段）

• 其中1~8步驟的設置稱爲硬件相關的設置，主要通過彙編代碼完成。
• 9步驟後的設置纔是啓動內核的代碼實現，比較複雜，需要通過C語言實現。

三、第二階段分析

這裏抱着啓動內核的目標，分析start_armboot()函數，所在的位置爲u-boot-1.1.6/lib_arm/board.c

1、進行一系列的初始化工作

1. 通過如下函數進行對應的初始化，如CPU初始化、板載資源的初始化、中斷初始化等等

for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) {
		if ((*init_fnc_ptr)() != 0) {
			hang ();
		}
	}

2. 分析板載資源初始化
   2_1. 進行把對應IO口拉高
   2_2. 根據判斷結果設置機器ID
   2_3. 設置啓動參數
   

2、初始化NOR FLASH

3、在內存中分配堆區

4、初始化NAND FLASH

5、設置環境變量

6、進入到main_lopp()死循環過程

運行到這個函數這裏，就可以

6.1 資源的加載與版本號的設置

6.2 設置超時時間並打印一些信息

6.3 獲取環境變量bootcmd，以便後面內核的啓動

這個參數當我們啓動bootloader時，執行print指令輸出的信息有它的顯示，這個參數與內核的啓動有關，後面會進行介紹。

6.4 在超時時間內判斷鍵盤是否有輸入，無的話

如果此時鍵盤無輸入，則會與如下信息：最明顯的就是打印"Booting Linux ...\n"

• 實際運行bootlloader的界面
  

• 此時會運行run_command(s, 0)，根據上面的到的**bootcmd環境變量來啓動內核**
  如何啓動我這裏只說結論，具體的分析過程可以看韋老師的分析博客【Uboot到底如何啓動內核】

• 1. nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel等價於：nand read.jffs20x30007FC0 0x00060000 0x00200000
• 2. bootm 0x30007FC0 關鍵函數do_bootm()，具體做了如下：讀取頭部，將內核移動到加載地址，啓動內核
     

6.5 在超時時間內判斷鍵盤是否有輸入，有的話，此時如果想啓動內核的話，需要通過輸入命令實現

6.5.1 進入菜單 run_command("menu", 0);

• 實際運行的顯示
  
  

6.5.2 等待此時鍵盤輸入的命令，若按下’q’

• 如果此時按下的是’q’，則程序會卡死在這個界面，並且等待命令的輸入：
  
  

7、總結

第二階段的作用大致如下：

1. 進行CPU、中斷、設置啓動參數等初始化
2. 初始化NOR FLASH、NAND FLASH，以便後面代碼的重定位
3. 設置好環境變量
4. 進入bootloader啓動界面，根據超時時間進行對應操作
   4.1 超時時間內鍵盤不輸入，過了超時時間則啓動內核
   4.2 超時時間內鍵盤輸入，進入菜單界面，根據命令進行相關操作
   其中，在4.1和4.2中都有執行了相同的函數run_command()，下面來分析它。

8、分析run_command()

8.1 處理多條命令情況

8.2 拆分命令

如果此時命令爲md.w 0則拆分後結果如下：

8.3 分析find_cmd()

這個函數的作用是對拆分後得到的命令進行匹配

8.4 分析cmd_tbl_s結構體

• 原型如下：
• 在鏈接腳本中有如下段.u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) }
  通過搜索.u_boot_cmd，並進行以下關鍵詞搜索得到如下結果：
  
• 對cmd_tbl_t __u_boot_cmd_##name Struct_Section = {#name, maxargs, rep, cmd, usage, help}進行拆分得到：
  

四、總結