openwrt u-boot_mod 代码分析

2022-06-09 07:09:00

u-boot_mod 是具有web 浏览器的uboot，也就是传说中的不死uboot，这里的不死指的是不管怎么刷firmware

都可以方便更换firmware，而不是uboot本身就是不死的。

这里将其的代码分析一下。

代码的网址是：https://github.com/pepe2k/u-boot_mod

uboot的代码在openwrt上是最底层的，就像PC的BIOS。

整个uboot最开始的入口，是一段汇编语言（MIPS）代码

要证明这段代码是一开始执行的，首先要看链接器脚本（u-boot-bootstrap.lds）：

链接器脚本

OUTPUT_FORMAT("elf32-tradbigmips", "elf32-tradbigmips", "elf32-tradbigmips")

OUTPUT_ARCH(mips)

ENTRY(_start_bootstrap)

SECTIONS

{

    . = 0x00000000;

    . = ALIGN();

    .text       :

    {

      *(.text*)

    }

    . = ALIGN();

    .rodata  : { *(SORT_BY_ALIGNMENT(SORT_BY_NAME(.rodata*))) }

    . = ALIGN();

    .data  : { *(.data*) }

    . = .;

    _gp = ALIGN();

    .got  : {

    __got_start_bootstrap = .;

        *(.got)

    __got_end_bootstrap = .;

    }

    . = ALIGN();

    .sdata  : { *(.sdata*) }

    uboot_end_data_bootstrap = .;

    num_got_entries = (__got_end_bootstrap - __got_start_bootstrap) >> ;

    . = ALIGN();

    .sbss  : { *(.sbss*) }

    .bss  : { *(.bss*) . = ALIGN(); }

    uboot_end_bootstrap = .;

}

这里可以看到，程序入口是_start_bootstrap，程序的入口代码段(.text)地址是 0x00000000

那么，接下来分析最开始执行的代码（MIPS)

_start_bootstrap

start_bootstrap.s这个文件的入口处是_start_bootstrap

最终会调用到以下代码：

la t9, bootstrap_board_init_r

j t9

它的作用就是将bootstrap_board_init_r的地址load到t9寄存器，然后根据t9寄存器的内容跳转。

bootstrap_board_init_r

在bootstrap_board_init_r里面，会调用

fn = (void *)ntohl(hdr->ih_load);

(*fn)(gd->ram_size);

这里的hdr是根据image来设定的，这里不仔细分析了，得知其跳转的地址是start.s的_start
函数

_start

最终会调用到以下代码：

la t9, board_init_r

j t9

它的作用就是将board_init_r的地址load到t9寄存器，然后根据t9寄存器的内容跳转。

board_init_r

从这里开始，进入c语言的地盘了，下面逐个分析一下它们的作用。

从debug消息来看，这里已经开始在RAM上跑了。一开始是从硬件的0地址开始跑的，一开始的汇编中一般有将代码copy到RAM的过程（参考http://www.linuxidc.com/Linux/2012-08/68707.htm）。

printf("Now running in RAM - U-Boot at: %08lX\n", dest_addr);

接下来重新定位CMD table，

因为已经得到了 gd->reloc_off，那么将CMD table往后移动 gd->reloc_off。

    /*

     * We have to relocate the command table manually

     */

    for(cmdtp = &__u_boot_cmd_start; cmdtp != &__u_boot_cmd_end; cmdtp++){

        ulong addr;

        addr = (ulong)(cmdtp->cmd) + gd->reloc_off;

        cmdtp->cmd = (int (*)(struct cmd_tbl_s *, int, int, char *[]))addr;

        addr = (ulong)(cmdtp->name) + gd->reloc_off;

        cmdtp->name = (char *)addr;

        if(cmdtp->usage){

            addr = (ulong)(cmdtp->usage) + gd->reloc_off;

            cmdtp->usage = (char *)addr;

        }

#ifdef    CFG_LONGHELP

        if(cmdtp->help){

            addr = (ulong)(cmdtp->help) + gd->reloc_off;

            cmdtp->help = (char *)addr;

        }

#endif

    }

那么什么是CMD
table呢？这里举个例子：

Cmd_boot.c (common):U_BOOT_CMD(go, CFG_MAXARGS, , do_go, "start application at address 'addr'\n",

Cmd_boot.c (common):U_BOOT_CMD(reset, , , do_reset, "perform RESET of the CPU\n", NULL);

Cmd_bootm.c (common):U_BOOT_CMD(bootm, , , do_bootm, "boot application image from memory\n", "[addr]\n"

Cmd_bootm.c (common):U_BOOT_CMD(boot, , , do_bootd, "boot default, i.e., run 'bootcmd'\n", NULL);

Cmd_bootm.c (common):U_BOOT_CMD(bootd, , , do_bootd, "boot default, i.e., run 'bootcmd'\n", NULL);

从 U_BOOT_CMD这个宏来看，已经将CMD
table的每一个entry和地址绑定了。

#define U_BOOT_CMD(name,maxargs,rep,cmd,usage,help) \

cmd_tbl_t __u_boot_cmd_##name Struct_Section = {#name, maxargs, rep, cmd, usage}

其中开始和结束的范围就是
__u_boot_cmd_start 和
__u_boot_cmd_end

从链接脚本可以看到：

__u_boot_cmd_start = .;

.u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) }

__u_boot_cmd_end = .;

除了CMD table 调整之外，这里对基本的硬件做了初始化：

/* 从硬件读取mac地址 */

memcpy(buffer, (void *)(CFG_FLASH_BASE + OFFSET_MAC_DATA_BLOCK + OFFSET_MAC_ADDRESS), );

/*get CPU/RAM/AHB clocks */

ar7240_sys_frequency(&cpu_freq, &ddr_freq, &ahb_freq);

/* configure available FLASH banks */

size = flash_init();

/* initialize malloc() area */

mem_malloc_init();

/* std in/out 初始化 */

devices_init();

console_init_r();

/* ethernet 初始化 */

eth_initialize(gd->bd);

当这些东西初始化完之后，执行main_loop

/* main_loop() can return to retry autoboot, if so just run it again. */

for(;;){

    main_loop();

}

main_loop

在这里做了一些主要的分支工作，

uboot 里面集成了一个hush shell，可以将其看成一个精简的bash，可以处理用户的命令和一些脚本。

在这个main
loop里面，决定了从以下几种方式选择启动：

1.web
failsafe

2.U-Boot
console

3.U-Boot
netconsole

4.boot
command

用下图概括：

reset_button_status
指的是读取reset按键的状态，检测其是否按下。

httpd则实现了用web页面来更新firmware的操作。

关于网页更新firmware的http接口这个特色功能后面再分析，下面关注一下do_bootm后面的流程。

do_bootm

这个函数里面做了下面几个事情：

.print_image_hdr   //打印出firmware的头部，此时已经知道firmware所处的地址

.eth_halt //停止ethernet的协议栈，之前可能被开起来了，这里先关闭

.lzma_inflate //解压linux kernel 到内存

.do_bootm_linux //进入此函数，如果进入失败，就调用do_reset复位板子

do_bootm_linux

这里是uboot最后一个过程的函数了，它做了下面的事情：

1.linux_params_init/linux_env_set //生成即将传入linux的一些参数

2.theKernel(linux_argc, linux_argv, linux_env, 0); //启动linux kernel

其中，theKernel的地址是这样来的：

    theKernel = (void (*)(int, char **, char **, int *))ntohl(hdr->ih_ep);

这里的ih_ep指针的数据可以通过mkimage工具来指定，详见mkimage.c。

到这里为止。uboot的大体流程就分析好了，这个uboot本来就是定制过的，通过汉化、修改网页的

手段可以进一步进行定制，其中已经有很多做好的版本了，如果不是要深入研究uboot，建议拿现成的

来使用，毕竟openwrt主要关注的是firmware部分。

参考资料：http://www.cnblogs.com/lagujw/p/3996576.html

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