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u-boot分析二

u-boot分析二

作者: hades2013 | 来源:发表于2018-04-26 13:43 被阅读0次

    继续分析编译过程
    boot编译的方式是将各个目录下的源码编译成.o,然后通过mips-linux-uclibc-ar

    命令创建成静态库, 
    ./lib_bootstrap/libbootstrap.a 
    ./cpu/mips/libmips.a 
    ./board/atheros/board955x/libboard955x.a 
    ./lib_mips/libmips.a 
    ./lib_generic/libgeneric.a 
    ./common/libcommon.a 
    ./drivers/libdrivers.a 
    ./rtc/librtc.a 
    ./net/libnet.a 
    ./post/libpost.a 
    ./post/cpu/libcpu.a 
    

    到最后通过连接脚本将这些静态库链接成u-boot
    u-boot通过调用lzma压缩,再调用mkimage制作镜像。
    mkimage主要是给压缩后的镜像添加一个头,这个头的结构如下

    typedef struct image_header { 
      uint32_t ih_magic; /* Image Header Magic Number*/ 
      uint32_t ih_hcrc; /* Image Header CRC Checksum*/ 
      uint32_t ih_time; /* Image Creation Timestamp*/ 
      uint32_t ih_size; /* Image Data Size*/ 
      uint32_t ih_load; /* DataLoad Address*/ 
      uint32_t ih_ep; /* Entry Point Address*/ 
      uint32_t ih_dcrc; /* Image Data CRC Checksum*/ 
      uint8_t ih_os; /* Operating System*/ 
      uint8_t ih_arch; /* CPU architecture*/ 
      uint8_t ih_type; /* Image Type*/ 
      uint8_t ih_comp; /* Compression Type*/ 
      uint8_t ih_name[IH_NMLEN]; /* Image Name*/ 
    } image_header_t;
    

    其中
    uint32_t ih_load; /* DataLoad Address*/
    uint32_t ih_ep; /* Entry Point Address
    是两个关键的地址,ih_load是解压uboot到的目的地址,ih_ep是程序的入口地址。
    到此,uboot编译完成,生成的uboot.bin的结构如下:

    ++++++++++++++++++++++++++++++ 
    |bootstrap.bin|image header|u-boot.lzimg | 
    ++++++++++++++++++++++++++++++
    

    然后 开始上电初始化过程
    汇编初始化
    根据硬件特性程序从入口Entry(_start)开始执行,主要的操作在start_bootstrap.S中进行,主要的操作:

    • 初始化时钟,DDR,cache、禁止time中断
    • CPU PLL CONFIG
    • SDRM或 DDR initialization
    • Initialize caches(bal mips_cache_reset),建立暂时栈空间
    • Initialize GOT pointer//为调用函数建立的符号表指针
    • 进入第一个c函数bootstrap_board_init_f:
    la t9, bootstrap_board_init_f
    j  t9
    

    bootstrap_board_init_f先执行初始化函数指针数组init_sequence,然后开辟一个临时栈空间,在DDR的最高位置。然后计算临时栈的起始位置

    +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 
    | |16B|128K uboot参数|gb_t|bd_t|malloc 128K|uboot的BSS&TEXT| 4K | 
    +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 
    

    初始化一个临时栈空间,然后调用bootstrap_relocate_code,最后要清cache,然后跳转

    /* Jump to where we've relocated ourselves */
    addi t0, a2, in_ram - _start_bootstrap
    j    t0
    

    然后转到in_ram,启动动bootstrap_board_init_r

    
        move a0, a1
        la   t9, bootstrap_board_init_r
        j    t9
        move a1, a2         /* Delay slot */
    

    bootstrap_relocate_codestart_bootstrap.S中实现,将uboot的代码重定向到临时栈空间运行,进入函数bootstrap_board_init_r

    bootstrap_board_init_r

    bootstrap_board_init_r函数首先初始化128K的栈空间,然后将uboot的header取出来,检查magic number和crc32校验,通过后调用函数lzma_inflate解压uboot:

    i = lzma_inflate ((unsigned char )data, len, (unsigned char)ntohl(hdr->ih_load), &destLen); 
    

    解压成功后,清除cache,跳入uboot的入口:fn = ntohl(hdr->ih_load),既是0x80010000地址:

    80010000 T _start 
    80010030 T relocate_code 
    80010094 t in_ram 
    80010100 T ath_set_tuning_caps 
    800101a0 T do_go 
    800102c0 T print_image_hdr 
    800106c8 T do_bootd 
    80010718 T fake_image_header 
    800107f0 T do_bootm 
    800109c0 T flash_sect_erase 
    80010bc8 T do_flerase 
    

    _start函数在start.S中,,执行以下操作
    清空cache
    清空BSS段
    正式进入C环境

    la t9 board_init_r
    

    board_init_r

    board_init_r 主要执行以下的操作:
    将前面临时栈一些数据(gd、bd等)copy到RAM中预留的对应位置
    设置系统模式(Init_System_Mode),这里可以设置CPU时钟

    /* Relocate environment function pointers etc. */
    env_relocate();
    
    .....
    /* Leave this here (after malloc(), environment and PCI are working) */
    /* Initialize devices */
    devices_init();   //i2c、LCD、keyboard …… 
    
    /* main_loop() can return to retry autoboot, if so just run it again */
    for (;;)
        main_loop();
    

    main_loop循环监听,无人为干预,启动系统(do_bootm),有人为干预初始化以太网其他相关操作。
    main_loop中调用了parse_string_outer通过执行命令bootm 0x9f010000进入到函数do_bootm
    u-boot_mod/u-boot/common/main.c

    /* Get boot command */
        bootcmd = getenv("bootcmd");
    
    #if defined(CONFIG_BOOTCOMMAND)
        if (!bootcmd)
            setenv("bootcmd", CONFIG_BOOTCOMMAND);
    
        bootcmd = getenv("bootcmd");
    #endif
    
    do_bootm

    do_bootm:解压缩kernel,调用do_bootm_linux

    do_bootm_linux(cmdtp, flag, argc, argv);
    

    主要功能 :

    • 复制Image(这里指的是uImage) 头到全局变量header;
    • 检查header的magic number是否正确,检查header和image各自的校验和是否正确;
    • 检查image的体系架构和类型(kernel or MULTI)
    • 将内核zImage搬移到image头中指定的内核加载地址ih_load
    • 调用u-boot_mod/lib_mips/mipslinux.c中的do_bootm_linux()函数,将传递给内核的参数存放在指定的内存位置,然后执行thekernel(0,...,...)跳转到内核入口点执行,控制权交给内核,u-boot执行完毕。
    do_bootm_linux

    do_bootm_linux:对kernel进行crc校验,并和header中的crc字段进行比较,设置环境变量,然后调用theKernel 进入kernel。

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