u-boot 启动过程

（一）ctags 安装
（二）uboot 启动过程
- （1）链接脚本u-boot.lds
- （2）start.S分析
- （3）Reset handler 分析
- - （1）bl cpu_init_cp15
  - （2）bl cpu_init_crit
  - - b lowlevel_init
  - （3）board_init_f
  - （4）board_init_r
（三）u-boot 启动总结

（一）ctags 安装

ubuntu下的代码追踪工具：ctags
windows下的代码追踪工具：Source Insight

（1）安装ctags，在ubuntu中默认已经安装好ctags.

 sudo apt-get install ctags

（2）进入到要追踪的源码的顶层目录下，
ctags -R：在源码的顶层目录下生成tags文件， -R：递归
执行以下命令：

 vi -t  想追的内容

（3）只能在tags所在目录下，vim/vi + 绝对路径，打开u-boot下的源码文件。

 vi 从源码顶层开始的路径/xxx.c vi arch/arm/cpu/slsiap/s5p6818/start.S

注意：只能一步到位使用：vim + 绝对路径，打开想要追踪的文件；
cd /ls /vim：一步一步打开错误。
eg错误方式：cd arch/arm/cpu/slsiap/s5p6818/ -> vi start.S

（4）代码追踪

将光标放到要追踪的函数处，按ctrl + ] 进入追踪的界面
选择位置序号，进入追踪的代码定义处
ctrl + t ：返回上一级

注意：
（1）如果函数的调用和定义都在当前文件，则直接命令行搜索：/要追踪的内容
（2）如果不在当前文件中定义，选中要追踪的内容，ctrl + ]使用ctags工具进行追踪

（二）uboot 启动过程

（1）链接脚本u-boot.lds

uboot启动过程中做的工作，可以通过追踪u-boot代码的执行过程。即找到ubootpak.bin文件执行的第一条指令。需要查看链接脚本文件，u-boot.lds。
u-boot.lds ：指导编译器链接编译目标文件[.o]生成可执行文件[.elf]时，代码在内存空间中的排布。
u-boot.lds脚本源码(部分)：

  2 OUTPUT_ARCH(arm)3 ENTRY(_stext) //指定程序入口，在start.S中可看到地址符号_stext：                                          4 SECTIONS //整个链接脚本5 {6  . = 0x00000000;//当前地址7  . = ALIGN(4); //申请2^4 = 16字节的占位内存空间8  .text ://文本段9  {10   *(.__image_copy_start)//当前字段是一个变量：表示可以申请的占位内存空间11   arch/arm/cpu/slsiap/s5p6818/start.o (.text*)//程序入口执行的第一个文件：start.S12   arch/arm/cpu/slsiap/s5p6818/vectors.o (.text*)//第二个是中断异常向量表vectors.S13   *(.text*)//其他文件，根据编译器自动排布14  }

__image_copy_start代码追踪查看：
char __image_copy_start[0] ：占用0字节内存

在arch/arm/lib/sections.c中定义：22 char __bss_start[0] __attribute__((section(".__bss_start")));23 char __bss_end[0] __attribute__((section(".__bss_end")));24 char __image_copy_start[0] __attribute__((section(".__image_copy_start")));  25 char __image_copy_end[0] __attribute__((section(".__image_copy_end")));26 char __rel_dyn_start[0] __attribute__((section(".__rel_dyn_start")));27 char __rel_dyn_end[0] __attribute__((section(".__rel_dyn_end")));28 char _end[0] __attribute__((section(".__end")));~

（2）start.S分析

打开 vi arch/arm/cpu/slsiap/s5p6818/start.S：

  2  * armboot - Startup Code for NXPxxxx/ARM Cortex CPU-core//启动代码-ARM14  * Exception vectors as described in ARM reference manuals15  *16  * replace arm/lib/vectors.S20     .globl  _stext                                                       21 _stext:   //程序入口，以下8个指令作用：构建异常向量表，各异常顺序不可改变22     b   reset//执行的第一个指令：跳转到reset异常下 -》搜索/reset23     ldr pc, _undefined_instruction24     ldr pc, _software_interrupt25     ldr pc, _prefetch_abort26     ldr pc, _data_abort27     ldr pc, _not_used28     ldr pc, _irq29     ldr pc, _fiq30 31 _undefined_instruction: .word undefined_instruction32 _software_interrupt:    .word software_interrupt33 _prefetch_abort:    .word prefetch_abort34 _data_abort:        .word data_abort35 _not_used:      .word not_used36 _irq:           .word irq37 _fiq:           .word fiq38 39     .balignl 16,0xdeadbeef40 ~

（3）Reset handler 分析

 76     .globl reset77 78 reset:79     bl  save_boot_params  跳转到save_boot_params：保存启动参数80     /*81      * set the cpu to SVC32 mode82      */                     设置SVC工作模式83     mrs r0, cpsr            把cpsr中的值保存到r0中84     bic r0, r0, #0x1f      清除r0后5位并保存到r085     orr r0, r0, #0xd3       86     msr cpsr,r0              切换到SVC，确保进入SVC工作模式87 88     /* disable watchdog*/    禁止看门狗：看门狗上电时默认状态是启动的，禁止WTD防止启动不起来 89     ldr r0, =0xC001900090     mov r1, #091     str r1, [r0]94 #ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT 因为没有定义此变量，需执行下面两个指令95     bl  cpu_init_cp15              完成：96     bl  cpu_init_crit97 #endif100 relocate_to_text: u-boot代码自搬移到内存存放文本的位置
101     /*
102      * relocate(搬移) u-boot code on memory to text base
103      * for nexell arm core (add by jhkim)
104      */
105     adr r0, _stext              /* r0 <- current position of code   */
106     ldr r1, TEXT_BASE           /* test if we run from flash or RAM */
107     cmp r0, r1                  /* don't reloc during debug         */
108     beq clear_bss
109
110     ldr r2, _bss_start_ofs
111     add r2, r0, r2              /* r2 <- source end address         */
112
113 copy_loop_text:
114     ldmia   r0!, {r3-r10}       /* copy from source address [r0]    */
115     stmia   r1!, {r3-r10}       /* copy to   target address [r1]    */
116     cmp r0, r2                  /* until source end addreee [r2]    */
117     ble copy_loop_text
118
119     ldr r1, TEXT_BASE           /* restart at text base */
120     mov pc, r1122 clear_bss:     //清除bss段
123 #ifdef CONFIG_MMU_ENABLE
124     bl  mmu_turn_on
125 #endif
126     ldr r0, _bss_start_ofs
127     ldr r1, _bss_end_ofs
128     ldr r4, TEXT_BASE           /* text addr */
129     add r0, r0, r4
130     add r1, r1, r4
131     mov r2, #0x00000000         /* clear */
...
144     bl  board_init_f
...
160     ldr pc, =board_init_r      自搬移/* this is auto-relocated! */
...
162 #else   /* CONFIG_RELOC_TO_TEXT_BASE */
163
164     bl  _main   跳转到主函数
165 #endif
~

（1）bl cpu_init_cp15

禁止MMU和cache，设置协处理器

207  /* cpu_init_cp15
208  *
209  * Setup CP15 registers (cache, MMU, TLBs). The I-cache is turned on unless
211  *设置CP15寄存器(缓存，MMU, TLBs)。除非定义了CONFIG_SYS_ICACHE_OFF打开I-cache。
212  *************************************************************************/
213 ENTRY(cpu_init_cp15)
214     /*
215      * Invalidate L1 I/D
216      */
217     mov r0, #0          @ set up for MCR  设置协处理器：忽略TLBs、icache、BP组
218     mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0   @ invalidate TLBs
219     mcr p15, 0, r0, c7, c5, 0   @ invalidate icache
220     mcr p15, 0, r0, c7, c5, 6   @ invalidate BP array
221 #ifndef CONFIG_MACH_S5P6818
222     mcr p15, 0, r0, c7, c10, 4  @ DSB
223     mcr p15, 0, r0, c7, c5, 4   @ ISB
224 #endif
225
226     /*
227      * disable MMU stuff and caches
228      */禁止MMU和cache：MMU内存管理单元，进行物理内存和虚拟内存映射；本阶段使用的都是物理内存，所以需要禁止mmu。
229     mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0
230     bic r0, r0, #0x00002000 @ clear bits 13 (--V-)
231     bic r0, r0, #0x00000007 @ clear bits 2:0 (-CAM)
232     orr r0, r0, #0x00000002 @ set bit 1 (--A-) Align
233     orr r0, r0, #0x00000800 @ set bit 11 (Z---) BTB
234 #ifdef CONFIG_SYS_ICACHE_OFF
235     bic r0, r0, #0x00001000 @ clear bit 12 (I) I-cache
236 #else
237     orr r0, r0, #0x00001000 @ set bit 12 (I) I-cache
238 #endif
239     mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0   返回到跳转前的位置处
240     mov pc, lr          @ back to my caller
241 ENDPROC(cpu_init_cp15)

（2）bl cpu_init_crit

244 /*************************************************************************
245  *
246  * CPU_init_critical registers  CPU临界资源初始化寄存器
247  *
248  * setup important registers
249  * setup memory timing
250  *
251  *************************************************************************/
252 ENTRY(cpu_init_crit)
253     /*
254      * Jump to board specific initialization...
255      * The Mask ROM will have already initialized
256      * basic memory. Go here to bump up clock rate and handle
257      * wake up conditions.
258      */
259     b   lowlevel_init       @ go setup pll,mux,memory
260 ENDPROC(cpu_init_crit)
261 #endif

b lowlevel_init

 11 lowlevel_init:  低电平初始化    12 13     /* get cpu id */ 获取cpu的id14     mrc     p15, 0, r0, c0, c0, 5       @ Read CPU ID register15     ands    r0, r0, #0x03               @ Mask off, leaving the CPU ID field16     mov     r1, #0xF                    @ Move 0xF (represents all four ways) into r117 18     /* join SMP */19     mrc     p15, 0, r0, c1, c0, 1       @ Read ACTLR20     mov     r1, r021     orr     r0, r0, #0x040              @ Set bit 622     cmp     r0, r123     mcrne   p15, 0, r0, c1, c0, 1       @ Write ACTLR24 25     /* enable maintenance broadcast */使能保持广播设置26     mrc     p15, 0, r0, c1, c0, 1       @ Read Aux Ctrl register27     mov     r1, r028     orr     r0, r0, #0x01               @ Set the FW bit (bit 0)29     cmp     r0, r130     mcrne   p15, 0, r0, c1, c0, 1       @ Write Aux Ctrl register31 32     mov  pc, lr                         @ back to caller 返回调用处

（3）board_init_f

追踪代码：对bd_t/gd_t等底板信息的结构体变量，进行初始化赋值操作。

263 void board_init_f(ulong bootflag)
264 {
265     bd_t *bd;
266     init_fnc_t **init_fnc_ptr;
267     gd_t *id;
268     ulong addr, addr_sp;...     }

（4）board_init_r

board_init_r函数：完成了大部分串口，内存，flash，cache等硬件的初始化

509 void board_init_r(gd_t *id, ulong dest_addr)
510 {
511     ulong malloc_start;
512 #if !defined(CONFIG_SYS_NO_FLASH)
513     ulong flash_size;
514 #endif
521     /* Enable caches */使能cache
522     enable_caches();
524     debug("monitor flash len: %08lX\n", monitor_flash_len);
525     board_init();   /* Setup chipselects */ 底板初始化
533     set_cpu_clk_info(); /* Setup clock information */     615     /* initialize environment */初始化环境变量
616     if (should_load_env())
617         env_relocate();
618     else
619         set_default_env(NULL);
625     stdio_init();   /* get the devices list going. */ 设备启动列表
626
627     jumptable_init();
628
629 #if defined(CONFIG_API)
630     /* Initialize API */ 初始化API接口
631     api_init();
632 #endif
633
634     console_init_r();   /* fully init console as a device */ 控制台初始化
635
636 #ifdef CONFIG_PMIC_REG_DUMP
637     power_init_board(); 底板上电初始化
638 #endif
...
708
709     /* main_loop() can return to retry autoboot, if so just run it again. */main_loop()可以返回重复自动引导u-boot启动，如果是这样的话，只需再次运行它710     for (;;) {711         main_loop();
712     }713        除了引导之外，没有方法跳出命令循环
714     /* NOTREACHED - no way out of command loop except booting */
715 }

（三）u-boot 启动总结

uboot启动阶段，主要干了哪些事？

阶段1：汇编阶段
1》构建异常向量表
2》ARM切换到SVC工作模式，关闭看门狗WTD，禁止中断
3》关闭MMU和cache
4》一些串口、定时器、环境变量、I2C/SPI总线等的初始化
5》完成u-boot代码的自搬移，清除bss段
阶段2：c语言阶段
1》完成对bd和gd结构体的初始化
2》完成大部分硬件的初始化：串口，网卡，flash，使能中断等等
3》根据bootdelay倒计时是否为0，切换uboot进入自启动模式还是交互模式
4》执行u-boot环境变量bootcmd中的命令，并将bootargs参数传递给内核

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