uboot 分析之 启动流程

  

uboot的启动流程：

看一幅图：

1.第一阶段：start.s的内容：

2.进入uboot启动的第二阶段：start_armboot()

PS:
uboot的重要的数据结构
1）gd　 全局数据变量指针，它保存了u-boot运行需要的全局数据，类型定义：
 　typedef struct global_data {
           bd_t  *bd;      //board data pointor板子数据指针
           unsigned long flags; 　 //指示标志，如设备已经初始化标志等。
           unsigned long baudrate; //串口波特率
           unsigned long have_console; /* 串口初始化标志*/
           unsigned long reloc_off;   /* 重定位偏移，就是实际定向的位置与编译连接时指定的位置之差，一般为0 */
           unsigned long env_addr; /* 环境参数地址*/
           unsigned long env_valid; /* 环境参数CRC检验有效标志 */
           unsigned long fb_base; /* base address of frame buffer */
          　#ifdef CONFIG_VFD
           unsigned char vfd_type; /* display type */
          　#endif
           void  **jt;  /* 跳转表，1.1.6中用来函数调用地址登记 */
          } gd_t;

2)bd 板子数据指针。板子很多重要的参数。 类型定义如下：   
   typedef struct bd_info {
             int   bi_baudrate;     /* 串口波特率 */
             unsigned long bi_ip_addr;   /* IP 地址 */
             unsigned char bi_enetaddr[6]; /* MAC地址*/
             struct environment_s        *bi_env;
             ulong         bi_arch_number; /* unique id for this board */
             ulong         bi_boot_params; /* 启动参数 */
             struct       /* RAM 配置 */
             {
            ulong start;
            ulong size;
             }bi_dram[CONFIG_NR_DRAM_BANKS];
         } bd_t; 

3)环境变量指针 env_t *env_ptr = (env_t *)(&environment[0]);(common/env_flash.c)
  　env_ptr指向环境参数区，系统启动时默认的环境参数environment[]，定义在common/environment.c中。　
  　参数解释：
    bootdelay 定义执行自动启动的等候秒数
    baudrate 定义串口控制台的波特率
    netmask 定义以太网接口的掩码
    ethaddr 定义以太网接口的MAC地址
    bootfile 定义缺省的下载文件
    bootargs 定义传递给Linux内核的命令行参数
    bootcmd 定义自动启动时执行的几条命令
    serverip 定义tftp服务器端的IP地址
    ipaddr 定义本地的IP地址
    stdin 定义标准输入设备，一般是串口
    stdout 定义标准输出设备，一般是串口
    stderr 定义标准出错信息输出设备，一般是串口 

  4）设备相关：
   标准IO设备数组?evice_t *stdio_devices[] = { NULL, NULL, NULL };
   设备列表　　　　list_t    devlist = 0;
   device_t的定义：include\devices.h中：
    typedef struct {
     int flags;    　　　　　 /* Device flags: input/output/system */
     int ext;      　　　　　/* Supported extensions   */
     char name[16];   　　　　　/* Device name    */   
    /* GENERAL functions */   
     int (*start) (void);  　　　/* To start the device   */
     int (*stop) (void);  　　　　/* To stop the device   */   
    /* 输出函数 */   
     void (*putc) (const char c); /* To put a char   */
     void (*puts) (const char *s); /* To put a string (accelerator) */  
    /* 输入函数 */  
     int (*tstc) (void);  　　　　/* To test if a char is ready... */
     int (*getc) (void);  　　　　/* To get that char   */  
    /* Other functions */   
     void *priv;   　　　　　　　/* Private extensions   */
    } device_t;
  　u-boot把可以用为控制台输入输出的设备添加到设备列表devlist,并把当前用作标准IO的设备指针加入stdio_devices数组中。
  　在调用标准IO函数如printf()时将调用stdio_devices数组对应设备的IO函数如putc()。

5)命令相关的数据结构，后面介绍。
6)与具体设备有关的数据结构，
     　如flash_info_t flash_info[CFG_MAX_FLASH_BANKS];记录nor flash的信息。
     　nand_info_t nand_info[CFG_MAX_NAND_DEVICE];　nand flash块设备信息
    
    
5.static int init_baudrate (void)
{
 char tmp[64]; /* long enough for environment variables */
 int i = getenv_r ("baudrate", tmp, sizeof (tmp));//环境变量存于tmp缓冲中
 gd->bd->bi_baudrate = gd->baudrate = (i > 0)
   ? (int) simple_strtoul (tmp, NULL, 10)
   : CONFIG_BAUDRATE;

 return (0);
}

6.int serial_init()实际调用下面这个函数，在移植时这个函数是第一个要修改的，因为要用到串口输出信息
static int serial_init_dev(const int dev_index)
{
 S3C24X0_UART * const uart = S3C24X0_GetBase_UART(dev_index);

 /* FIFO enable, Tx/Rx FIFO clear */
 uart->UFCON = 0x07; //这里使用的是串口0.
 uart->UMCON = 0x0;

 /* Normal,No parity,1 stop,8 bit */
 uart->ULCON = 0x3;
 /*
  * tx=level,rx=edge,disable timeout int.,enable rx error int.,
  * normal,interrupt or polling
  */
 uart->UCON = 0x245;

#ifdef CONFIG_HWFLOW
 uart->UMCON = 0x1; /* RTS up */
#endif

 /* FIXME: This is sooooooooooooooooooo ugly */
#if defined(CONFIG_ARCH_GTA02_v1) || defined(CONFIG_ARCH_GTA02_v2)
 /* we need auto hw flow control on the gsm and gps port */
 if (dev_index == 0 || dev_index == 1)
  uart->UMCON = 0x10;
#endif
 _serial_setbrg(dev_index);

 return (0);
}

7.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;
int console_init_f (void)
{
 gd->have_console = 1; //将标志位置1

#ifdef CONFIG_SILENT_CONSOLE
 if (getenv("silent") != NULL)
  gd->flags |= GD_FLG_SILENT;
#endif

 return (0);
}

8.int dram_init (void)
{//PHYS_SDRAM_1在整个include/configs.h文件中有很多定义，只在一个地方define为0x30000000
 //PHYS_SDRAM_1_SIZE定义为64MB
 gd->bd->bi_dram[0].start = PHYS_SDRAM_1;
 gd->bd->bi_dram[0].size = PHYS_SDRAM_1_SIZE;

 return 0;
}

9. ulong flash_init (void)

这里smdk2410的默认flash是AMD的，mini2440的板子是SST39F1601,如果NOR Flash符合CFI接口标准，可以使用drivers/cfi_flash.c
里面的接口函数，否则就得重写。如果使用cfi_flash.c，需要修改include/configs/$(board_name).h，在里面增加：
 #define CFG_FLASH_CFI_DRIVER  1
在board/$(board_name)/Makefile中去掉flash.o
在《嵌入式linux完全手册》上P273页有说明。

   首先是有一个变量flash_info_t flash_info[CFG_MAX_FLASH_BANKS]来记录flash的信息。flash_info_t定义：
   typedef struct {
    ulong size;   /* 总大小BYTE  */
    ushort sector_count;  /* 总的sector数*/
    ulong flash_id;  /* combined device & manufacturer code */
    ulong start[CFG_MAX_FLASH_SECT];   /* 每个sector的起始物理地址。 */
    uchar protect[CFG_MAX_FLASH_SECT]; /* 每个sector的保护状态，如果置1，在执行erase操作的时候将跳过对应sector*/
     #ifdef CFG_FLASH_CFI //我不管CFI接口。
    .....
     #endif
   } flash_info_t;
    flash_init()的操作就是读取ID号，ID号指明了生产商和设备号，根据这些信息设置size,sector_count,flash_id.
    以及start[]、protect[]。

10.mem_malloc_init()
11.nand_init()
12.env_relocate()
13.devices_init (); /* get the devices list going. */定义于common/devices.c
14.jumptable_init ()
15.console_init_r (); /* fully init console as a device ,前面结构体中的是前期控制台初始化，这是后期*/
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搜索devlist，将搜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，未定义此标志时直接由串口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IO。
 下面是相关代码：
    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) {//设备list已经初始化
           /* 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 fputc (int file, const char c)
        {
         if (file           stdio_devices[file]->putc (c);
        }

为什么要使用devlist，std_device[]？

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]。

16.enable_interrupts ();

  (1)首先，需要设置系统时钟、初始化串口，只要这两个设置好，就能从串口看到打印信息。
  board_init函数设置MPLL，改变系统时钟，这是一个开发板相关的函数。
  serial_init函数用来初始化串口，设置UART控制器，是CPU相关的函数，
  (2)检测系统内存映射
  对于特定的开发板，内存分布是比较明确的，dram_init函数指定了目标开发板的内存起始地址为0x30000000,大小为64M
  (3)U-boot命令的格式
  uboot中的每个命令都是通过U_BOOT_CMD宏来定义，格式：U_BOOT_CMD(name,maxargs,repeatable,command,"usage","help")
  这个宏定义在include/command.h中，
  (4)为内核设置启动参数
  uboot是通过标记列表向内核传递参数，设置内存标记、命令标记的函数setup_memory_tags、setup_commandline_tag，
  在lib_arm/armlinux.c中定义实现。如果要定义一个命令，需要在include/configs/$(board_name).h中增加一个关于
  命令的配置项：
  如： #define CONFIG_CMDLINE_TAG  1
  对于arm架构的CPU，都是通过lib_arm/armlinux.c中的do_bootm_linux函数来启动内核，在这个函数中，设置标记列表，最后通过
  the_kernel(0,bd->bi_arch_number,bd->bi_boot_params)调用内核。

 

PS:

1.分析过程参照了一位网友的文章，很有参考价值，给我很大帮助。我只是按照配置->编译->启动过程

的这么一个认识过程来分析，可能会显得比较混乱。

   U-BOOT源码分析及移植.txt 
  
2.博客链接： http://blog.csdn.net/liukun321/article/details/5680504