Uboot命令U_BOOT_CMD分析

2024-03-31 19:41:16

其中U_BOOT_CMD命令格式如下：

U_BOOT_CMD(name,maxargs,repeatable,command,"usage","help")

　各个参数的意义如下：

name：命令名，非字符串，但在U_BOOT_CMD中用“#”符号转化为字符串
maxargs：命令的最大参数个数
repeatable：是否自动重复（按Enter键是否会重复执行）
command：该命令对应的响应函数指针
usage：简短的使用说明（字符串）
help：较详细的使用说明（字符串）

U_BOOT_CMD宏在include/command.h中定义：

#define U_BOOT_CMD(name,maxargs,rep,cmd,usage,help) \
　　　　cmd_tbl_t __u_boot_cmd_##name Struct_Section = {#name, maxargs, rep, cmd, usage, help}

“##”与“#”都是预编译操作符，“##”有字符串连接的功能，“#”表示后面紧接着的是一个字符串。

其中Struct_Section在include/command.h中定义如下：

 #define Struct_Section  __attribute__ ((unused,section (".u_boot_cmd")))

凡是带有attribute ((unused,section (“.u_boot_cmd”))属性声明的变量都将被存放在”.u_boot_cmd”段中，并且即使该变量没有在代码中显式的使用编译器也不产生警告信息。

在u-Boot连接脚本 u-boot.lds中定义了”.u_boot_cmd”段：

. = .;
__u_boot_cmd_start = .; /*将 __u_boot_cmd_start指定为当前地址 */
.u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) }
__u_boot_cmd_end = .; /* 将__u_boot_cmd_end指定为当前地址 */

这表明带有“.u_boot_cmd”声明的函数或变量将存储在“u_boot_cmd”段。

这样只要将u-boot所有命令对应的cmd_tbl_t变量加上“.u_boot_cmd”声明，编译器就会自动将其放在“u_boot_cmd”段，查找cmd_tbl_t变量时只要在 __u_boot_cmd_start 与 __u_boot_cmd_end 之间查找就可以了。

cmd_tbl_t在include/command.h中定义如下：

struct cmd_tbl_s {
char *name; /* Command Name */
int maxargs; /* maximum number of arguments */
int repeatable; /* autorepeat allowed? */
/* Implementation function */
int (*cmd)(struct cmd_tbl_s *, int, int, char * const []);
char *usage; /* Usage message (short) */
#ifdef CONFIG_SYS_LONGHELP
char *help; /* Help message (long) */
#endif
#ifdef CONFIG_AUTO_COMPLETE
/* do auto completion on the arguments */
int (*complete)(int argc, char * const argv[], char last_char, int maxv, char *cmdv[]);
#endif
};
typedef struct cmd_tbl_s cmd_tbl_t;

一个cmd_tbl_t结构体变量包含了调用一条命令的所需要的信息。

以“boot”命令的定义经过宏展开后如下：

　　　　cmd_tbl_t __u_boot_cmd_boot __attribute__ ((unused,section (".u_boot_cmd"))) = {boot, 1, 1, do_bootd, "boot    - boot default, i.e., run 'bootcmd'\n", " NULL"}

int do_bootd (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[])
{
int rcode = 0;
if (run_command(getenv("bootcmd"), flag) < 0)
rcode = 1;
return rcode;
}

run_command 命令分析：

u-boot启动第二阶段最后跳到main_loop函数中循环

s = getenv ("bootcmd");
if (bootdelay >= 0 && s && !abortboot (bootdelay)) {
......
run_command (s, 0);
......
}

从main_loop中我们知道，如果bootdelay时间内未按下按键则启动Linux内核，按下按键则进入uboot命令行等待用户输入命令。

用户输入命令则调取run_command函数，在该函数中有下面几个比较重要的点：

1. 从注释我们很容易知道这段代码是在对命令进行分离，并且u-boot支持’;’分离命令。

/*
* Find separator, or string end
* Allow simple escape of ';' by writing "\;"
*/
for (inquotes = 0, sep = str; *sep; sep++) {
if ((*sep=='\'') &&
(*(sep-1) != '\\'))
inquotes=!inquotes;
if (!inquotes &&
(*sep == ';') && /* separator */
( sep != str) && /* past string start */
(*(sep-1) != '\\')) /* and NOT escaped */
break;
}

2. 分离参数

/* Extract arguments */
if ((argc = parse_line (finaltoken, argv)) == 0) {
rc = -1; /* no command at all */
continue;
}

3. 用第一个参数argv[0]在命令列表中寻找对应的命令，并返回一个cmd_tbl_t类型的实例。我们可以猜到这个结构体应该保函了有关命令的一系列内容。

/* Look up command in command table */
if ((cmdtp = find_cmd(argv[0])) == NULL) {
printf ("Unknown command '%s' - try 'help'\n", argv[0]);
rc = -1; /* give up after bad command */
continue;
}

在common/command.c 中查看find_cmd函数

/*__u_boot_cmd_start与__u_boot_cmd_end间查找命令，并返回cmdtp->name命令的cmd_tbl_t结构。*/
cmd_tbl_t *cmdtp;
cmd_tbl_t *cmdtp_temp = &__u_boot_cmd_start; /*Init value */
const char *p;
int len;
int n_found = 0;
/*
* Some commands allow length modifiers (like "cp.b");
* compare command name only until first dot.
*/
len = ((p = strchr(cmd, '.')) == NULL) ? strlen (cmd) : (p - cmd);
for (cmdtp = &__u_boot_cmd_start;
cmdtp != &__u_boot_cmd_end;
cmdtp++) {
if (strncmp (cmd, cmdtp->name, len) == 0) {
if (len == strlen (cmdtp->name))
return cmdtp; /* full match */
cmdtp_temp = cmdtp; /* abbreviated command ? */
n_found++;
}
}

五、总结命令执行过程

① 在u-boot控制台中输入“boot”命令执行时，u-boot控制台接收输入的字符串“boot”，传递给run_command函数。

② run_command函数调用common/command.c中实现的find_cmd函数在__u_boot_cmd_start与__u_boot_cmd_end间查找命令，并返回boot命令的cmd_tbl_t结构。

③ 然后run_command函数使用返回的cmd_tbl_t结构中的函数指针调用boot命令的响应函数do_bootd，从而完成了命令的执行。

六、自制u-boot命令

__attribute__这个关键词是GNU编译器中的编译属性，ARM编译器也支持这个用法。__attribute__主要用于改变所声明或定义的函数或数据的特性，它有很多子项，用于改变作用对象的特性。比如对函数，noline将禁止进行内联扩展、noreturn表示没有返回值、pure表明函数除返回值外，不会通过其它（如全局变量、指针）对函数外部产生任何影响。当然，__attribute__肯定有很多的用法，今天就用到了section部分，所以就只针对这个做一些记录。

提到section，就得说RO RI ZI了，在ARM编译器编译之后，代码被划分为不同的段，RO Section(ReadOnly)中存放代码段和常量，RW Section(ReadWrite)中存放可读写静态变量和全局变量，ZI Section(ZeroInit)是存放在RW段中初始化为0的变量。

于是本文的大体意思就清晰了，__attribute__((section("section_name")))，其作用是将作用的函数或数据放入指定名为"section_name"对应的段中。

MDK给出的帮助文档如下，他将__attribute__的用法归类到编译器特性里，以变量和函数的两种用法做区分。

1.编译时为变量指定段

[cpp] view plain copy

__attribute__((section("name")))
RealView Compilation Tools for µVision Compiler Reference Guide Version 4.0
Home > Compiler-specific Features > Variable attributes > __attribute__((section("name")))
4.5.6. __attribute__((section("name")))
Normally, the ARM compiler places the objects it generates in sections like data and bss. However, you might require additional data sections or you might want a variable to appear in a special section, for example, to map to special hardware. The section attribute specifies that a variable must be placed in a particular data section. If you use the section attribute, read-only variables are placed in RO data sections, read-write variables are placed in RW data sections unless you use the zero_init attribute. In this case, the variable is placed in a ZI section.
Note
This variable attribute is a GNU compiler extension supported by the ARM compiler.
Example
/* in RO section */
const int descriptor[3] __attribute__ ((section ("descr"))) = { 1,2,3 };
/* in RW section */
long long rw[10] __attribute__ ((section ("RW")));
/* in ZI section *
long long altstack[10] __attribute__ ((section ("STACK"), zero_init));/

2.编译时为函数指定段