第一、二期衔接——5.3 u-boot分析与使用—源码分析

u-boot分析与使用—源码分析

• 硬件平台：韦东山嵌入式Linxu开发板（S3C2440.v3）
• 软件平台：运行于VMware Workstation 12 Player下UbuntuLTS16.04_x64 系统
• 参考资料：《嵌入式Linux应用开发手册》、《嵌入式Linux应用开发手册第2版》
• 开发环境：Linux 2.6.22.6 内核、arm-linux-gcc-3.4.5-glibc-2.3.6工具链、u-boot-1.1.6
  

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一、前言

在linux系统下，执行make对u-boot进行编译时，输出以下信息：

可以看到，除了关注脚本文件，也要关注cpu/arm920t/start.o文件。
通过前面的分析可知，u-boot的主要目的如下：

1. 从FLASH读出内核
2. 启动内核

抱着这个目的，我们从cpu/arm920t/start.o文件入手进行分析。

二、第一阶段

这个阶段分析的是cpu/arm920t/start.o文件中的汇编代码实现的功能。
展示的代码并不是完整的代码，是根据前言中的目的来进行分析与展示。

1、设置CPU为管理模式

可以看到汇编文件一开始会跳到reset:中执行

2、关看门狗

3、关中断

4、设置时钟

5、根据情况判断是否初始化SDARM

1. 比较r0+_start的值与_TEXT_BASE的值，不相等则跳去执行cpu_init_crit
2. 在cpu_init_crit中进行：关闭flush、清除caches、关闭MMU、跳去执行lowlevel_init
3. 在lowlevel_init中，对SDRAM进行相关初始化
   

6、设置栈（只有设置栈之后才可以调用C函数）

7、根据情况判断是否提前清bss段

1. 比较r0+_start的值与_TEXT_BASE的值，不相等则跳去执行clean_bss
2. 在clean_bss中进行：清除操作

就算这里不清除，后面汇编代码也会清除。

8、重定位

1. 在CopyCode2Ram中判断为NOR启动还是NAND启动
2. 从NOR启动，copy工作简单
3. 从NAND启动，先初始化NAND FLASH，后进行copy

9、调用start_armboot（u-boot的第二阶段）

10、总结

到此为止，u-boot的第一阶段的分析已经结束。
总体的流程如下：

1. 设置为管理模式
2. 关看门狗
3. 关中断
4. 设置时钟
5. 根据情况判断是否初始化SDARM
6. 设置栈（只有设置栈之后才可以调用C函数）
7. 根据情况判断是否提前清bss段
8. 重定位
9. 调用start_armboot（u-boot的第二阶段）

• 其中1~8步骤的设置称为硬件相关的设置，主要通过汇编代码完成。
• 9步骤后的设置才是启动内核的代码实现，比较复杂，需要通过C语言实现。

三、第二阶段分析

这里抱着启动内核的目标，分析start_armboot()函数，所在的位置为u-boot-1.1.6/lib_arm/board.c

1、进行一系列的初始化工作

1. 通过如下函数进行对应的初始化，如CPU初始化、板载资源的初始化、中断初始化等等

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

2. 分析板载资源初始化
   2_1. 进行把对应IO口拉高
   2_2. 根据判断结果设置机器ID
   2_3. 设置启动参数
   

2、初始化NOR FLASH

3、在内存中分配堆区

4、初始化NAND FLASH

5、设置环境变量

6、进入到main_lopp()死循环过程

运行到这个函数这里，就可以

6.1 资源的加载与版本号的设置

6.2 设置超时时间并打印一些信息

6.3 获取环境变量bootcmd，以便后面内核的启动

这个参数当我们启动bootloader时，执行print指令输出的信息有它的显示，这个参数与内核的启动有关，后面会进行介绍。

6.4 在超时时间内判断键盘是否有输入，无的话

如果此时键盘无输入，则会与如下信息：最明显的就是打印"Booting Linux ...\n"

• 实际运行bootlloader的界面
  

• 此时会运行run_command(s, 0)，根据上面的到的**bootcmd环境变量来启动内核**
  如何启动我这里只说结论，具体的分析过程可以看韦老师的分析博客【Uboot到底如何启动内核】

• 1. nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel等价于：nand read.jffs20x30007FC0 0x00060000 0x00200000
• 2. bootm 0x30007FC0 关键函数do_bootm()，具体做了如下：读取头部，将内核移动到加载地址，启动内核
     

6.5 在超时时间内判断键盘是否有输入，有的话，此时如果想启动内核的话，需要通过输入命令实现

6.5.1 进入菜单 run_command("menu", 0);

• 实际运行的显示
  
  

6.5.2 等待此时键盘输入的命令，若按下’q’

• 如果此时按下的是’q’，则程序会卡死在这个界面，并且等待命令的输入：
  
  

7、总结

第二阶段的作用大致如下：

1. 进行CPU、中断、设置启动参数等初始化
2. 初始化NOR FLASH、NAND FLASH，以便后面代码的重定位
3. 设置好环境变量
4. 进入bootloader启动界面，根据超时时间进行对应操作
   4.1 超时时间内键盘不输入，过了超时时间则启动内核
   4.2 超时时间内键盘输入，进入菜单界面，根据命令进行相关操作
   其中，在4.1和4.2中都有执行了相同的函数run_command()，下面来分析它。

8、分析run_command()

8.1 处理多条命令情况

8.2 拆分命令

如果此时命令为md.w 0则拆分后结果如下：

8.3 分析find_cmd()

这个函数的作用是对拆分后得到的命令进行匹配

8.4 分析cmd_tbl_s结构体

• 原型如下：
• 在链接脚本中有如下段.u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) }
  通过搜索.u_boot_cmd，并进行以下关键词搜索得到如下结果：
  
• 对cmd_tbl_t __u_boot_cmd_##name Struct_Section = {#name, maxargs, rep, cmd, usage, help}进行拆分得到：
  

四、总结