Exynos4412 Uboot 移植（二）—— Uboot 启动流程分析

uboot启动流程分析如下：

第一阶段：

a -- 设置cpu工作模式为SVC模式

b -- 关闭中断，mmu,cache

v -- 关看门狗

d -- 初始化内存，串口

e -- 设置栈

f -- 代码自搬移

g -- 清bss

h -- 跳c

第二阶段

a -- 初始化外设，进入超循环

b -- 超循环处理用户命令

可见， U-Boot 属于两阶段的Bootloader

第一阶段的文件：

arch/arm/cpu/armv7 /start.S 平台相关，CPU工作模式设为SVC模式，关MMU，关icahce(CPU相关)

board/samsung/fs4412/lowlevel_init.S 开发板相关:关看门狗，内存初始化，时钟初始化，串口初始化(board相关，初始化最基本设备）

第二阶段的文件：

arch/arm/lib/crt0.S _main 函数所在处，初始化SP，为C语言准备，代码重定位，清BSS，设置R0 R1 R2 R8相应寄存器

arch/arm/lib/board.c board_init_f 函数 ，填充GD结构体，初始化外设，
main_loop()函数超循环
arch/arm/cpu/armv7 /start.S 代码自搬移时会用到
针对uboot2013启动流程图如下：



下面是具体分析：

一、U-Boot 第一阶段代码分析

通常我们通过连接文件知晓程序入口点，入口查看 u-boot.lds



通过链接脚本可知入口为_start,位于arch/arm/cpu/armv7/start.o。

第一阶段开始：

1、进入arch/arm/cpu/armv7/start.S

a -- 异常向量表设置






b -- 设置CPU处于SVC工作模式






d -- 协处理器 p15 的 c12 寄存器来重新定位






e、Bl cpu_init_cp15（使分支预测无效，数据）






关闭数据预取功能；

DSB：多核CPU对数据处理指令

ISB：流水线清空指令；



关闭MMU，使能I-cache

NOTE:

分支预测：在流水线里，会将后面的代码优先加载到处理器中，由于是循环，会使后面加载的代码无效，故出现了分支预测技术。(统计跳的次数来选择装载循环的代码还是下面的代码)。

f、Bl cpu_init_crit






2、跳到Low_level_init,位于board/samsung/fs4412/lowlevel_init.S

a、关闭看门狗

b、比较当前pc指针域TEXT_BASE的高8位是否一样来判断，当前代码是否在内存中






c、对系统时钟初始化






d、对内存初始化






e、对串口初始化






结束后返回 start.S

第一阶段结束，总结如下：

1 前面总结过的部分，初始化异常向量表，设置svc模式

2 配置cp15，初始化mmu cache tlb

3 板级初始化，clk,memory,uart初始化

二、第二阶段开始：






按"CTRL + ] ", 发现 _main 在两处有定义：






这里我们选择第一个Bl _main ,跳转到arch/arm/lib/crt0.S

1、初始c运行环境（看注释就知道，初始化C运行环境，并调用board_init_f 函数）






功能：

初始化sp ,为支持C语言做准备；

保存128B 放GD结构体，存放全局信息，GD的地址存放在r8中；

跳转到 board_init_f 函数，其在arch/arm/lib/board.c 处定义；

2、跳转到arch/arm/lib/board.c






功能：

对全局信息GD结构体进行填充：

291行：mon_len 通过链接脚本可以知道存放的是uboot代码大小；

294行：fdt_blob 存放设备数地址；

303行：循环执行init_fnc_t数组的函数，作硬件初始化；

a -- init_fnc_t数组的函数定义

初始化硬件







b -- Dram_init初始化成功之后，剩余代码将会对sdram空间进行规划。



可以看到addr的值由CONFIG_SYS_SDRAM_BASE加上ram_size。也就是到了可用sdram的顶端。

e--继续对gd结构体填充



如果icahe 与 dcache 是打开的，就留出 64K 的空间作为 tlb 空间，最后 addr 就是tlb 地址，4K对齐。

f --填充完成将信息拷贝到内存指定位置



2 -- 继续回到 _main

按"CTRL + O"回到跳转前的函数，即
arch/arm/lib/crt0.S





功能：
将 r8 指向新的 gd 地址；
代码重定位；
对lr 的操作为了让返回时，返回的是重定位的here处

3 -- 代码自搬移

代码自搬移，防止与内核冲突，代码位于arch/arm/cpu/armv7/start.S



循环将代码搬移到指定高地址

这里只是将链接脚本中_image_copy_end到_start中的代码，其它段还没有操作。

在这里我们有疑惑就是将代码重定位到高地址，那运行的地址不就和链接地址不一样了，那运行可能不正常？这个疑惑就是.rel.dyn帮我们解决了，主要还是编译器帮我们做的工作，在链接中有如下：【参考：http://blog.csdn.net/skyflying2012/article/details/37660265】

4 -- 重定位到高地址之后，再次回到 _main(arch/arm/lib/crt0.S)

此时回到的是刚才的重定位的 here 处






关 icache，保证数据从SDRAM中更新，更新异常向量表，因为代码被重定位了；

清BBS；






调用board_init_r主要是对外设的初始化。
R0=gd

R1=RELOCADDR

5 -- Main_loop 函数进入超循环（arch/arm/lib/board.c）






Main_loop函数主要功能是处理环境变量，解析命令

install_auto_complete(); //安装自动补全的函数，分析如下 。

getenv(bootcmd)

bootdelay(自启动)

如果延时大于等于零，并且没有在延时过程中接收到按键，则引导内核。