【系统移植】uboot详细分析

2022-05-23 11:40:09

uboot使用

uboot控制台,倒计时
命令: 调试,操作一些硬件

setenv printenv saveenv
nand erase
nand write
tftp zImage
help: uboot可以提供哪些命令
setenv == set == sete == seten

环境变量: 为命令提供参数
serverip : tftp命令提供tftp服务器的地址
ipaddr : tftp命令提供tftp客户端(开发板)的地址

两个环境变量

uboot: 下载内核,并启动内核
bootcmd: 倒计时结束后,uboot应该自动做什么事情

set bootcmd tftp zImage \; bootm
set serverip ...
set ipaddr ...
set ethaddr 00:ee

倒计时结束的时候,uboot会执行bootcmd中的内容:
tftp 20008000 zImage ; bootm 20008000

从tftp服务器(serverip)中将zImage文件(/tftpboot/)下载到开发板(ipaddr)中内存的20008000

set bootcmd tftp 20008000 zImage ; bootm 20008000

bootargs: 负责告诉内核文件系统在哪里(uboot传递给内核, 内核要用)

  set bootargs init root......
  root...... : 内核启动过程中,调试信息往哪里输出,printk
  init=/linuxrc : 指定第一个init进程的可执行代码文件
  /opt/filesystem==> host: /etc/exports
  sudo vim /etc/exports
  /opt/filesystem         *(subtree_check,rw,no_root_squash,async)
  /opt/fs100/rootfs               *(subtree_check,rw,no_root_squash,async)

启动内核:go/bootm

官方的uboot

zImage
   zImage \; go

uImage
  )
  set bootcmd tftp uImage \; bootm


zImage \; go
  set bootcmd tftp uImage \; bootm
uboot1.. uImage \; bootm

uboot的连接脚本

所在路径:cpu/arm_cortexa8/u-boot.lds

OUTPUT_FORMAT();
        .text(目标文件)   ); );
        .data );
        .got );
        __bss_start = .;
        .bss : { *(.bss) }
        _end = .;
}

连接的基地址:
     -Ttext 0x34800000==>board/samsung/smdkc100/config.mk
     TEXT_BASE = 0x34800000
     1,TEXT_BASE指定uboot的连接的起始位置
     2,指定uboot重定位的位置(可以改成0x2ff00000)

uboot配置的详细说明

make smdkc100_config
vim Makefile
unconfig:
        @rm -f $(obj)include/config.h $(obj)include/config.mk \
                $(obj)board/*/config.tmp $(obj)board/*/*/config.tmp \
                $(obj)include/autoconf.mk $(obj)include/autoconf.mk.dep
MKCONFIG        := $(SRCTREE)/mkconfig == ./mkconfig  shell脚本(可执行程序)

smdkc100_config:        unconfig
        @$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm_cortexa8 smdkc100 samsung s5pc1xx
./mkconfig  smdkc100 arm arm_cortexa8 smdkc100 samsung s5pc1xx
执行一个脚本: 传递了6个参数(控制源码的编译)
arm : 架构==> lib_arm
smdkc100 : include/configs/smdkc100.h  // 开发板所有的宏的配置
arm_cortexa8 : arm名 ==> cpu/arm_cortexa8
smdkc100 samsung : 开发板名==> board/samsung/smdkc100
s5pc1xx ：cpu ==>cpu/arm_cortexa8/s5pc1xx

$(@:_config=): $@:_config= ==>smdkc100_config:_config= // _config替换成空,去掉
$(@:_config=xxx) ===>smdkc100xxx

uboot第一阶段启动流程

,建立异常向量表,
   @ set up , r0, c8, c7, @ invalidate TLBs
   mcr p15, , r0, c7, c5, @ invalidate icache
   , r0, c1, c0,
   bic r0, r0, #0x00002000 @ clear bits ( ( ( (Z, r0, c1, c0,
  ,mem_ctrl_asm_init
     ,mem_setup.S需要被编译,内存初始化代码应该在前16k (反汇编)
      修改cpu/arm_cotexa8/u-boot.lds

KiB @ leave words @ byte alinged for (ldr/str)d

uboot代码的自我拷贝:
/* nand src offset : 0x0*/
mov r0, #0x0
/* ddr dst addr : 0x2ff00000*/
ldr r1,=0x2ff00000
/*size*/
ldr r2, =0x40000
bl copy2ddr

ddr的地址(重定位的目标地址): 和uboot的链接的基地址要一样
board/samsung/smdkc100/config.mk
TEXT_BASE=xxxx

清bss端

/* Clear BSS (if any). Is below tx (watch load addr - need space) */
clear_bss:
ldr r0, _bss_start  @ find start of bss segment
ldr r1, _bss_end  @ stop here
mov r2, #0x00000000  @ clear value
clbss_l:
str r2, [r0]  @ clear BSS location
cmp r0, r1   @ are we at the end yet
add r0, r0, #4  @ increment clear index pointer
bne clbss_l   @ keep clearing till at end

跳转到c阶段
ldr pc, _start_armboot @ jump to C code

_start_armboot: .word start_armboot

_start_armboot: .word start_armboot
//start_armboot它的值是在编译的时候就已经确定:0x2ff00000+offset==> 0x2ff00980

arm: 基本所有的指令都是位置无关(指令在哪里执行都可以)
有些代码是位置有关: ldr pc, _start_armboot (pc跳转的目标地址_start_armboot(0x2ff00980),和特定的位置相关)
ldr本身这条指令是位置无关,整个ldr pc, _start_armboot==>成为一个位置相关的指令

链接地址: 链接器为所有的指令做的排序, 肯定有有个基地址: 基地址+该指令的偏移量
运行地址: 指令实际加载的地址,运行时,指令存放地址
物理地址: 和硬件相关,数据手册中的地址都是物理地址, 硬件工程师为设备设定的值
虚拟地址: 一般和mmu相关

思路:

    1,支持一种启动模式nand启动
         a, 时钟和内存的初始化
              1,mem_setup.S 被编译
         b, 完成自拷贝的实现
              nand_ops.c(读操作)
              nand(0x0) --> ddr(TEXT_BASE)
    　        board/samsung/smdkc100/config.mk
         c,第一阶段的代码必须全部在前16k
              u-boot.lds
         d, 熟悉一下第一阶段的启动流程代码

uboot第二阶段代码

lib_arm/Board.c
void start_armboot (void)

为什么总是去看smkdc100.h

#include <common.h>
|
#include <config.h>
  |
  #define CONFIG_BOARDDIR board/samsung/smdkc100
  #include <config_defaults.h>
  #include <configs/smdkc100.h>
  #include <asm/config.h>

先看主线流程

, , ) {
   hang ();
  }
}

);
}
if ((s = getenv ("bootfile")) != NULL) {
  copy_filename (BootFile, s, sizeof (BootFile));
}
// 网卡的初始化
eth_initialize(gd->bd);
//死循环
for (;;) {
  main_loop ();
}

模块的方式

) {
   hang ();
  }
}
arch_cpu_init,
board_init,  // smdkc100开发板的整体的初始化
timer_init, // 定时器的初始化, timer4==>倒计时的间隔时间,产生一个10ms的间隔
env_init, // 环境变量的初步初始化  /* initialize environment */
init_baudrate, // 波特率的设置 /* initialze baudrate settings */
serial_init, // 串口的初始化  /* serial communications setup */
// 分水岭, 才能够使用printf去打印调试信息
console_init_f,  /* stage 1 init of console */
display_banner,  /* say that we are here */
print_cpuinfo,  /* display cpu info (and speed) */
checkboard,  /* display board info */
dram_init,  /* configure available RAM banks */
display_dram_config

环境变量处理:

COBJS]; ;
env_relocate ();
, env_ptr, ], offset, ...
#...
#
#define CONFIG_BOOTCOMMAND "tftp 20800000 zImage35 \; go 20800000"
#define CONFIG_BOOTARGS "root=/de/nfs nfsroot=192.168.7.2:/opt/filesystem ip=192.168.7.6 console=ttySAC0,115200 init=/linuxrc"

插曲：函数指针

,声明定义
,初始化
,调用
fun(, );
,作用
   a,产生api
   b,用于抽象分层
  ,);
;
a.func ;
b.func = sub;

nandflash的初始化;

nand_init_chip(;
;

uboot命令处理的逻辑过程

, , do_tftpb,
,
.repeatable ,
.cmd ;

}

U_BOOT_CMD(
mycmd, , , do_mycmd,

uboot命令解析过程

mainloop:(一般不需要去修改)

s ) );
    zImage
   argc
   argv]] ] ]);
      |
      find_cmd_tbl(cmd, &__u_boot_cmd_start, len);
       |// cmdtp为指针,执行.u_boot_cmd段的起始位置
       for (cmdtp = table; cmdtp != table + table_len;cmdtp++)
        if (strncmp (cmd, cmdtp->name, len)
         return cmdtp;
   (cmdtp->cmd) (cmdtp, flag, argc, argv)  // 执行命令的处理函数

倒计时被打断的时候:
for (;;) {
  len = readline (CONFIG_SYS_PROMPT);
  rc = run_command (lastcommand, flag);

掌握:

1, 在uboot添加命令
    2, 已知的命令对应的处理函数
         nand 命令==> cmd_nand.c
           do_nand

dm9000网卡:

);
,dm9000,执行dm9000的init方法
eth_init(gd]; ;
}

uboot是如何启动内核

1, 在0x20000100去存放内存的信息和bootargs的内容
2, 将r1=1826,告诉内核

bootm uImage \; bootm
gd, machid, bd->bi_boot_params);

全局的数据:gd

DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
#];
gd;
init_baudrate
;
serial_init , , ;
}
gd;

dram_init].start ].size

;
gd].start ].size ;
gd;
gd->flags |= GD_FLG_RELOC;
gd->bd->bi_ip_addr = getenv_IPaddr ("ipaddr");

串口的初始化

//串口的初始化, 将所有的串口设备做成对象 struct serial_device, 用链表连接起来
serial_initialize();
//将所有的外围设备全部做成对象 struct stdio_dev, 如果想要研究uboot中有lcd,研究这块
stdio_init (); /* get the devices list going. */
// 跳转表
jumptable_init ();
// 将stdin, out, err==> serial
console_init_r (); /* fully init console as a device */
/* enable exceptions */
enable_interrupts ();

smdkc100所有平台数据的注册流程

;
}
arch_initcall(customize_machine);
smdkc100_machine_init
|
platform_add_devices(smdkc100_devices, ARRAY_SIZE(smdkc100_devices));
  |
  platform_device_register(devs[i]);

init/main.c
start_kernel
|
printk(KERN_NOTICE "%s", linux_banner);
setup_arch(&command_line); // 建立平台相关的数据,会到0x200000100去uboot存放数据
   |
   mdesc = setup_machine(machine_arch_type); // 获取machine描述
    //struct machine_desc *mdesc===>mach-smdkc100.c==>MACHINE_START
   mdesc->boot_params; //获取0x20000100
   tags = phys_to_virt(mdesc->boot_params);
   parse_tags(tags); // 获取bootargs, from就在这里初始化
   strlcpy(boot_command_line, from, COMMAND_LINE_SIZE);
printk(KERN_NOTICE "Kernel command line: %s\n", boot_command_line);

内核是如何去处理bootargs中的所有参数:

parse_args( init root......

在内核的任何地方);
printk(;
}
__setup("myval=", parse_myval);

uboot上电完整内存使用

@成鹏致远

（blogs：http://lcw.cnblogs.com）

（email：wwwlllll@126.com）

）

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