uboot 启动过程中各函数功能详细分析

uboot启动过程中各函数功能详细分析

本文主要分析流程中，各函数的功能。按启动顺序罗列一下启动函数执行细节。我们首先从函数start_armboot流程进行分析：

1)DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR; 这个宏在include/global_data.h中

#define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR register volatile gd_t *gd asm ("r8")

/* 声明一个寄存器变量gd占用r8。这个宏在所有需要引用全局数据指针gd_t *gd的源码中都有声明

* 这个声明也避免编译器把r8分配给其他的变量，所以gd就是r8，这个指针变量不占用内存。

*/

/* 定义gd为gd_t类型指针,存储在寄存器r8中 */

/* register:表示变量对于执行速度非常重要，因此应该放在机器的寄存器中（寄存器独立于内存，通常在处理器芯片上） */

/* volatile:用于指定变量的值可以由外部过程异步修改，例如中断例程 */

2)gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t)); 位于lib_arm/board.c

/* 对全局数据区进行地址分配，_armboot_start为0x3f000000，CFG_MALLOC_LEN是：堆的大小+环境数据区大小。

* 可以在/config/smdk2410.h中找到CFG_MALLOC_LEN，其大小定义为192K

*/

3)gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t)); 位于lib_arm/board.c

/*

* 分配板子数据区bd首地址

* 这里，我们可以结合start.s中栈的分配来理解：

*

stack_setup:

ldr r0, _TEXT_BASE /* upper 128 KiB: relocated uboot */

//设置SDRAM的基地址_TEXT_BASE = 0x33F80000

//下面这两行代码可以参考工作日志上的图来理解

sub r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN /* malloc area */

sub r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* bdinfo */

#ifdef CONFIG_USE_IRQ

sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)

#endif

sub sp, r0, #12 /* leave 3 words for abort-stack */

由这些汇编代码，我们可以得出如下内存分配结构：

显示缓冲区 （.bss_end~0x34000000）

uboot（bss，data，text） （0x33f00000~.bss_end）

heap（for malloc）

gd（global data）

bd（board data）

stack

... ...

nor flash （0~2M）

有网友这样分析：

gd和bd共占128个字节的大小。

在给malloc区和bd数据结构分配后，如果定义了IRQ，则给栈分配IRQ+FIQ占8K大小的区。CONFIG_STACKSIZE_IRQ=4K。

如果没有定义，则至少保存12个字节。在smdk2410.h有定义。

从0x33f00000到0x34000000的1M地址，是留给uboot使用的, 即uboot占用高端内存区。

下面是从网络上获得的信息（作者说是从代码中得出的结论，需要进一步验证）。DW_STACK_START,建立堆栈，

栈起点0x33f00000，大小为0x80000 32K大小的栈。UBOOT_RAM_BASE 与_TEXT_BASE（0x33f80000）相同，

_arm_boot_start也为0x33f80000。

*/

4)下面，我们来分析初始化列表init_sequence[]中的函数：

A. cpu_init(),定义于cpu/arm920t/cpu.c

分配IRQ、FIQ栈底地址，由于没有定义CONFIG_USE_IRQ，所以相当于空实现

B. board_init:板级初始化，定义于/board/smdk2410/smdk2410.c

设置PLL时钟，GPIO，使能I/D cache

设置bd信息：

gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_SMDK2410; /* arch number of SMDK2410-Board 板子的ID*/

gd->bd->bi_boot_params = 0x30000100; /* adress of boot parameters 内核启动参数存放地址 */

C. interrupt_init;定义于cpu/arm920t/s3c24x0/interrupt.c

用于初始化smdk2410的PWM timer 4,使其能够自动装载计数值，恒定地产生时间中断信号，但是中断被屏蔽了，用不上。

D. env_init;定义于以下几个文件中（为什么）：

Env_dataflash.c

Env_eeprom.c

Env_flash.c

Env_nand.c

Env_nowhere.c

Env_nvram.c

功能：指定环境区的地址。

default_enviroment是默认的环境参数设置。

gd->env_addr = (ulong)&default_enviroment[0];

gd->env_valid = 0;

E. init_baudrate: 初始化全局数据区中波特率的值

static int init_baudrate (void)

{

char tmp[64]; /* long enough for environment variables */

int i = getenv_r ("baudrate", tmp, sizeof (tmp));

gd->bd->bi_baudrate = gd->baudrate = (i > 0)

? (int) simple_strtoul (tmp, NULL, 10)

: CONFIG_BAUDRATE;

return (0);

}

F.serial_init;串口通讯设置，定义于：

Serial.c (d:\重要资料（请不要删！）\嵌入式集成开发平台研究\armlinux研究\uboot研究\u-boot-1.1.6\u-boot-1.1.6\common):int serial_init (void)

Serial.c (d:\重要资料（请不要删！）\嵌入式集成开发平台研究\armlinux研究\uboot研究\u-boot-1.1.6\u-boot-1.1.6\cpu\arm920t\at91rm9200):int serial_init (void)

Serial.c (d:\重要资料（请不要删！）\嵌入式集成开发平台研究\armlinux研究\uboot研究\u-boot-1.1.6\u-boot-1.1.6\cpu\arm920t\imx):int serial_init (void)

Serial.c (d:\重要资料（请不要删！）\嵌入式集成开发平台研究\armlinux研究\uboot研究\u-boot-1.1.6\u-boot-1.1.6\cpu\arm920t\ks8695):int serial_init(void)

Serial.c (d:\重要资料（请不要删！）\嵌入式集成开发平台研究\armlinux研究\uboot研究\u-boot-1.1.6\u-boot-1.1.6\cpu\arm920t\s3c24x0):int serial_init (void)

有5个serial.c，到底是哪个？

功能：根据bd中波特率值和pclk，设置串口寄存器。

G. console_init_f;控制台前期初始化common/console.c

由于标准设备还没有初始化（gd->flags&GD_FLG_DEVINIT=0）, 这时控制台使用串口作为控制台。函数只有一句：gd->have_console=1;

H. dram_init;初始化内存RAM的信息。位于board/smdk2410/smdk2410.c

其实就是给gd->bd中的内存信息表赋值。

int dram_init (void)

{

gd->bd->bi_dram[0].start = PHYS_SDRAM_1;

gd->bd->bi_dram[0].size = PHYS_SDRAM_1_SIZE;

return 0;

}

5)下面，我们来看flash_init；本函数定义在board/smdk2410/flash.c

flash.c这个文件与具体平台密切相关，smdk2410使用的flash与s3c2410不一样（一样），所以移植的时候必须重写这个程序。

那么，flash_init()到底要做什么操作呢？

首先有一个变量，flash_info_t flash_info[CFG_MAX_FLASH_BANKS];这个变量用来记录flash的信息。

flash_info_t结构体的定义：

未找到？？？？？？？？？

把视频帧缓冲区设置在bss_end后面。

未找到代码？？？？？？？？？？？？

/* armboot_start is defined in the board-specific linker script */

mem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN); //位于board.c

设置heap区，供malloc使用，下面的变量和函数定义在lib_arm/board.c。

malloc可用内存由mem_malloc_start,mem_malloc_end指定，而当前分配的位置则是mem_malloc_brk。

mem_malloc_init负责初始化这三个变量。malloc则通过sbrk函数来使用和管理这片内存。

/*

* Begin and End of memory area for malloc(), and current "brk"

*/

static ulong mem_malloc_start = 0;

static ulong mem_malloc_end = 0;

static ulong mem_malloc_brk = 0;

static

void mem_malloc_init (ulong dest_addr)

{

mem_malloc_start = dest_addr;

mem_malloc_end = dest_addr + CFG_MALLOC_LEN;

mem_malloc_brk = mem_malloc_start;

memset ((void *) mem_malloc_start, 0,

mem_malloc_end - mem_malloc_start);

}

void *sbrk (ptrdiff_t increment)

{

ulong old = mem_malloc_brk;

ulong new = old + increment;

if ((new < mem_malloc_start) || (new > mem_malloc_end)) {

return (NULL);

}

mem_malloc_brk = new;

return ((void *) old);

}

这是flash_init的定义：

ulong flash_init (void)

{

int i, j;

ulong size = 0;

for (i = 0; i < CFG_MAX_FLASH_BANKS; i++) {

ulong flashbase = 0;

flash_info[i].flash_id =

#if defined(CONFIG_AMD_LV400)

(AMD_MANUFACT & FLASH_VENDMASK) |

(AMD_ID_LV400B & FLASH_TYPEMASK);

#elif defined(CONFIG_AMD_LV800)

(AMD_MANUFACT & FLASH_VENDMASK) |

(AMD_ID_LV800B & FLASH_TYPEMASK);

#else

#error "Unknown flash configured"

#endif

flash_info[i].size = FLASH_BANK_SIZE;

flash_info[i].sector_count = CFG_MAX_FLASH_SECT;

memset (flash_info[i].protect, 0, CFG_MAX_FLASH_SECT);

if (i == 0)

flashbase = PHYS_FLASH_1;

else

panic ("configured too many flash banks!\n");

for (j = 0; j < flash_info[i].sector_count; j++) {

if (j <= 3) {

/* 1st one is 16 KB */

if (j == 0) {

flash_info[i].start[j] =

flashbase + 0;

}

/* 2nd and 3rd are both 8 KB */

if ((j == 1) || (j == 2)) {

flash_info[i].start[j] =

flashbase + 0x4000 + (j -

1) *

0x2000;

}

/* 4th 32 KB */

if (j == 3) {

flash_info[i].start[j] =

flashbase + 0x8000;

}

} else {

flash_info[i].start[j] =

flashbase + (j - 3) * MAIN_SECT_SIZE;

}

}

size += flash_info[i].size;

}

flash_protect (FLAG_PROTECT_SET,

CFG_FLASH_BASE,

CFG_FLASH_BASE + monitor_flash_len - 1,

&flash_info[0]);

flash_protect (FLAG_PROTECT_SET,

CFG_ENV_ADDR,

CFG_ENV_ADDR + CFG_ENV_SIZE - 1, &flash_info[0]);

return size;

}

6)env_relocate()环境参数区重定位

由于初始化了heap区，所以可以通过malloc重新分配一块环境参数区，但是没有必要，因为默认的环境参数已经重新定位到RAM中去了。

......................

7)IP,MAC地址的初始化，主要是从环境中读，然后赋给gd->bd对应域就OK。

8)devices_init();定义于common/devices.c

int devices_init (void) //下面注释掉的，都是因为对应的编译选项没有意义。

{

#ifndef CONFIG_ARM /* already relocated for current ARM implementation */

ulong relocation_offset = gd->reloc_off;

int i;

/* relocate device name pointers */

for (i = 0; i < (sizeof (stdio_names) / sizeof (char *)); ++i) {

stdio_names[i] = (char *) (((ulong) stdio_names[i]) +

relocation_offset);

}

#endif

/* Initialize the list */

devlist = ListCreate (sizeof (device_t)); //创建设备列表

if (devlist == NULL) {

eputs ("Cannot initialize the list of devices!\n");

return -1;

}

#if defined(CONFIG_HARD_I2C) || defined(CONFIG_SOFT_I2C)

i2c_init (CFG_I2C_SPEED, CFG_I2C_SLAVE); //初始化i2c接口，i2c接口没有注册到devlist中去

#endif

//#ifdef CONFIG_LCD

//drv_lcd_init ();

//#endif

//#if defined(CONFIG_VIDEO) || defined(CONFIG_CFB_CONSOLE)

//drv_video_init ();

//#endif

//#ifdef CONFIG_KEYBOARD

// drv_keyboard_init ();

//#endif

//#ifdef CONFIG_LOGBUFFER

// drv_logbuff_init ();

//#endif

drv_system_init ();v //这里其实是定义了一个串口设备，并且注册到devlist中去

//#ifdef CONFIG_SERIAL_MULTI

//serial_devices_init ();

//#endif

//#ifdef CONFIG_USB_TTY

// drv_usbtty_init ();

//#endif

//#ifdef CONFIG_NETCONSOLE

//drv_nc_init ();

//#endif

return (0);

}

devices_init()这个函数执行完之后，创建了devlist，但是只有一个串口设备注册在内。显然devlist中的设备都是可以作为console的。

9)jumptable_init();用于初始化gd->jt，这里请注意：u-boot-1.1.6 的jumptable只起到登记函数地址的作用，并没有其他的作用。

10)console_init_r();位于/common/console.c这是后期控制台初始化

主要过程：查看环境参数stdin,stdout,stderr中对标准IO的指定的设备名称，再按照环境指定的名称呢个搜索devlist，将搜索到的设备指针赋给标准IO数组stdio_devices[]。

置gd->flag标志GD_FLG_DEVINIT。这个标志影响putc，getc函数的实现，未定义标志时直接由串口serial_getc和serial_putc实现，定义以后通过标准设备数组stdio_devices[]

中的putc和getc来实现。

void putc (const char c)

{

#ifdef CONFIG_SILENT_CONSOLE

if (gd->flags & GD_FLG_SILENT) //GD_FLG_SILENT无输出标志

return;

#endif

if (gd->flags & GD_FLG_DEVINIT) {

/* Send to the standard output */

fputc (stdout, c);

} else {

/* Send directly to the handler */

serial_putc (c); //未初始化时直接从串口输出

}

}

void fputs (int file, const char *s)

{

if (file < MAX_FILES)

stdio_devices[file]->puts (s);

}

使用devlist，std_device[]的原因：

为了更灵活地实现标准IO重定向，任何可以作为标准IO的设备，如USB键盘，LCD屏，串口等都可以对应一个device_t的结构体变量，

只需要实现getc和putc等函数，就能加入到devlist列表中去，也就可以被assign为标准IO设备std_device中去。如函数

int console_assign (int file, char *devname); /* Assign the console 重定向标准输入输出*/

这个函数功能就是把名为devname的设备重定向为标准IO文件file(stdin,stdout,stderr)。其执行过程是在devlist中查找devname的设备，

返回这个设备的device_t指针，并把指针值赋给std_device[file]。

11)enable_interrupts()，/cpu/arm920t/interrupt.c 使能中断。由于CONFIG_USE_IRQ没有定义，空实现。

#ifdef CONFIG_USE_IRQ

/* enable IRQ interrupts */

void enable_interrupts (void)

{

unsigned long temp;

__asm__ __volatile__("mrs %0, cpsr\n"

"bic %0, %0, #0x80\n"

"msr cpsr_c, %0"

: "=r" (temp)

:

: "memory");

}

void enable_interrupts (void)

{

return;

}

12)设置CS8900的MAC地址 （board.c）

/* Perform network card initialisation if necessary */

#ifdef CONFIG_DRIVER_CS8900

cs8900_get_enetaddr (gd->bd->bi_enetaddr);

#endif

13)初始化以太网（board.c）

eth_initialize(gd->bd); //bd中IP,MAC已经初始化

14)main_loop();定义于/common/main.c

至此，所有初始化工作已经工作完毕。main_loop在标准转入设备中接收命令行，然后分析，查找，执行。