Hi3536uboot引导内核全过程

本文讲述uboot引导内核启动的全部过程，uboot版本为2010.06

1、arch/arm/cpu/hi3536/u-boot.lds

连接文件，不同平台不一样。

OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm","elf32-littlearm", "elf32-littlearm") //elf格式 32位，小端

OUTPUT_ARCH(arm)//arm架构

ENTRY(_start)//代码进入点arch/arm/cpu/hi3536/start.S中定义，一切从这里开始

SECTIONS

{

.= 0x00000000; //可执行文件入口地址

.= ALIGN(4);

.text ://代码段

{

__text_start = .;

arch/arm/cpu/hi3536/start.o (.text)

drivers/ddr/ddr_training_impl.o (.text)

drivers/ddr/ddr_training_ctl.o (.text)

drivers/ddr/ddr_training_boot.o (.text)

drivers/ddr/ddr_training_custom.o (.text)

__init_end = .;

ASSERT(((__init_end - __text_start) < 0x16000), "init sectionstoo big!");

*(.text)

}

.= ALIGN(4);

.rodata : { *(SORT_BY_ALIGNMENT(SORT_BY_NAME(.rodata*))) } //只读数据段

.= ALIGN(4);

.data : { *(.data) } //数据段

.= ALIGN(4);

.got : { *(.got) }

__u_boot_cmd_start = .; //存放uboot命令

.u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) }

__u_boot_cmd_end = .;

.= ALIGN(4);

__bss_start = .; //bss段

.bss : { *(.bss) }

_end = .;

}

2、arch/arm/cpu/hi3536/start.S

Arm在uboot下的入口文件，纯汇编，由于代码太多，这里描述基本过程：

（1）定义入口

.globl _start

_start: b reset //跳转到复位

//以下是各种异常处理入口定义

ldr pc, _undefined_instruction

ldr pc, _software_interrupt

ldr pc, _prefetch_abort

ldr pc, _data_abort

ldr pc, _not_used

ldr pc, _irq

ldr pc, _fiq

（2）进入reset第一步

A. set the cpu to SVC32 mode

B. Invalidate L1 I/D

C. Invalidate L1 D-cache

D. disable MMU stuff and caches

（3）第二步

判断boot方式，从bootrom / spi /nand中的一种启动，撤销地址空间映射。

假设启动方式为spi nor flash启动，这时起始地址空间映射到spi nor flash地址空间，但是spi nor flash不能直接执行代码，这里猜测是：映射后硬件固化程序从spi nor flash中将部分代码搬运到内部RAM开始执行。

（4）第三步

进行pll /flash/ddr等的初始化

（5）第4步

拷贝flash数据到DDR空间

在这之前只是搬运了初始化用的最基本的部分到内部，但是整个uboot并未搬运到DDR，这里则进行完整的搬运：r1-DDR地址0x40c00000，r0-flash地址为spi地址，r2大小为_bss_start - _armboot_start（_start）,memcpy（r1, r0, r2）。内存布局见第8节

（6）第5步

跳转到DDR，进入第一个C语言入口

clbss_l:

str r2, [r0] @ clear BSSlocation

cmp r0, r1 @ are we atthe end yet

add r0, r0, #4 @ incrementclear index pointer

bne clbss_l @ keepclearing till at end

ldr pc, _start_armboot @ jump to C code

_start_armboot: .word start_armboot

3、src/arch/arm/lib/board.c

init_fnc_t *init_sequence[] = { //初始化函数列表

timer_init, /* initializetimer before usb init */

board_init, /* basic boarddependent setup */

env_init, /* initializeenvironment */

init_baudrate, /* initialzebaudrate settings */

serial_init, /* serialcommunications setup */

console_init_f, /* stage 1init of console */

display_banner, /* say that weare here */

dram_init, /* configureavailable RAM banks */

NULL,

};

void start_armboot (void)

{

/* Pointer iswritable since we allocated a register for it */

gd = (gd_t*)(_armboot_start - CONFIG_SYS_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));

_armboot_start = 0x40c00000（内存起始地址0x40000000，预留了12M）

CONFIG_SYS_MALLOC_LEN = 4 * 1024 * 1024（自己修改）

…

//运行所有初始化函数

for(init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr;++init_fnc_ptr) {

if ((*init_fnc_ptr)() != 0) {

hang ();

}

…

#ifdefCONFIG_CMD_SF

spi_flash_probe(0, 0, 0, 0); //初始化spi flash

#endif

env_relocate ();//初始化uboot环境变量

…

#ifdefined(CONFIG_CMD_NET)

eth_initialize(gd->bd); //网络初始化

#endif

#ifdefSTART_UBOOT_NO_NET_OPERATION

int ret = 0;

ret = eth_init(gd->bd); //网络驱动初始化，该部分自己添加

if(!ret)

eth_halt();

#endif

…

for(;;) {

main_loop (); //进入main主函数

}

4、src/common/main.c

void main_loop (void)

{

…

#ifdefined(CONFIG_BOOTDELAY) && (CONFIG_BOOTDELAY >= 0)

s= getenv ("bootdelay"); //获取bootdelay次数（即秒数）

bootdelay = s ? (int)simple_strtol(s, NULL, 10) : CONFIG_BOOTDELAY;

debug ("### main_loop entered: bootdelay=%d\n\n", bootdelay);

#ifdef CONFIG_HI3536_A7

//modify by hlb

//s = getenv("slave_cmd");

s = getenv("bootcmd");

#else

s = getenv("bootcmd"); //获取bootcmd命令内容

/*bootcmd=usbupdate; tftpupdate; fsload; bootm

usbupdate: 扫描U盘，升级U盘文件，自己添加不进行说明

tftpupdate: tftp自动化升级，自己添加不进行说明

fsload:加载内核文件,自己修改，后续章节说明

bootm：引导内核，后续章节说明

#endif

debug ("### main_loop: bootcmd=\"%s\"\n", s ? s :"<UNDEFINED>");

//在bootdelay时间内连续输入3个字符*(自己修改为*)，则不执行bootcmd命令，进入uboot命令行，否则执行bootcmd命令

if (bootdelay >= 0 && s && !abortboot (bootdelay)) {

# ifndef CONFIG_SYS_HUSH_PARSER

run_command (s, 0); //执行bootcmd命令

# else

parse_string_outer(s, FLAG_PARSE_SEMICOLON |

FLAG_EXIT_FROM_LOOP);

# endif

}

…

//进入uboot命令行，响应用户输入的命令

for (;;) {

len = readline (CONFIG_SYS_PROMPT);

flag = 0; /* assume no special flags for now */

if (len > 0)

strcpy (lastcommand, console_buffer);

else if (len == 0)

flag|= CMD_FLAG_REPEAT;

if (len == -1)

puts ("<INTERRUPT>\n");

else

run_command(lastcommand, flag);

/* invalid command or not repeatable,forget it */

lastcommand[0] = 0;

}

5、src/common/cmd_fsload.c

bootcmd环境变量中fsload命令，实际运行函数就为该文件的do_fsload函数。

int do_fsload(cmd_tbl_t *cmdtp, int flag,int argc, char *argv[])

{

char *fsname;

char *filename = "/boot/uImage"; //读取内核完整路径名

int size = 0;

struct part_info *part;

ulong offset = CONFIG_SYS_LOAD_ADDR; //=0x42000000，内核加载的内存地址

part = spi_cramfs_init(); //读取内核所在根文件系统信息

if (part ==0)

{

return 1;

}

printf("### squashfs loading '%s' to 0x%lx\n", filename,offset);

if(squashfs_check(part)) //这里使用自己添加的squashfs文件系统，默认是cramfs。

{

size = squashfs_fload((char *) offset, part, filename); //加载内核到上述内存地址

}

if (size > 0) { //加载成功

char buf[10];

printf("### %s load complete: %d bytes loaded to 0x%lx\n",

fsname, size, offset);

sprintf(buf, "%x", size);

setenv("filesize", buf);

}else { //加载失败

printf("### %s LOAD ERROR<%x> for %s!\n", fsname, size,filename);

}

return !(size > 0);

}

6、src/common/cmd_bootm.c

bootcmd环境变量中bootm命令，实际运行函数就为该文件的do_bootm函数。

int do_bootm (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag,int argc, char *argv[])

{

…

if(bootm_start(cmdtp, flag, argc, argv)) //该函数解析内核image头，获取内核信息

return 1;

images.os.image_start= 0x42000040 (0x40 64字节头大小)

images.os.image_len= 0x25fa88

images.os.type= IH_TYPE_KERNEL

images.os.comp= IH_COMP_NONE

images.os.os= IH_OS_LINUX

images.os.start= 0x42000000

images.os.end = 0x4225fac8

images.os.load= 0x40008000 真正的内核会加载到该地方

…

ret = bootm_load_os(images.os,&load_end, 1);

将内核从os.image_start搬运到os.load地址

load_end = 0x40267a88(0x40008000+0x25fa88)

…

boot_fn= boot_os[images.os.os]; //根据操作系统类型获取对应操作系统入口函数，这里为do_bootm_linux

…

boot_fn(0, argc, argv, &images); //运行do_bootm_linux函数，成功则会进入内核

…

do_reset (cmdtp, flag, argc, argv); //如果失败则重启uboot

}

7、src/arch/arm/lib/bootm.c

int do_bootm_linux(int flag, int argc, char*argv[], bootm_headers_t *images)

{

intmachid = bd->bi_arch_number; //传递给内核的机器码hi3536 0x8000

void (*theKernel)(int zero, intarch, uint params); //进入内核函数指针

theKernel= (void (*)(int, int, uint))images->ep; //ep = 0x40008000

…

#ifdefined (CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS) || \

defined (CONFIG_CMDLINE_TAG) || \

defined (CONFIG_INITRD_TAG) || \

defined (CONFIG_SERIAL_TAG) || \

defined (CONFIG_REVISION_TAG)

setup_start_tag (bd);

#ifdefCONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS

setup_memory_tags (bd);

#endif

#ifdefCONFIG_CMDLINE_TAG

setup_commandline_tag (bd,commandline);

#endif

….

setup_end_tag (bd);

#endif

/* 需要传递给内核的各个TAG，放入参数列表 */

…

theKernel (0, machid, bd->bi_boot_params); //进入内核，无返回

/* 第2个参数为机器码，第二个参数为传递给内核参数列表的首地址=0x40000100 */

}

8、uboot阶段的内存布局

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1、arch/arm/cpu/hi3536/u-boot.lds

2、arch/arm/cpu/hi3536/start.S

3、src/arch/arm/lib/board.c

4、src/common/main.c

5、src/common/cmd_fsload.c

6、src/common/cmd_bootm.c

7、src/arch/arm/lib/bootm.c

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