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u-boot之start_armboot函数分析
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在分析start.S文件过程中提到过，最后从汇编跳到C函数执行的是start_armboot函数，位于lib_arm\board.c文件下，它的执行流程图如下，截图来源于《嵌入式LINUX应用开发完全手册》。根据流程图，以下内容大致分几步写：
1、gd全局变量初始化
2、调用init_sequence函数指针数组里的初始化函数、nand初始化、环境变量初始化、USB初始化
3、死循环main_loop()分析
1、gd全局变量初始化
gd是全局引用的变量，它的定义在Global_data.h (include\asm-arm)中，它利用的是CPU的寄存器r8。只有在文件中引用DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR ，就可以使用gd这个变量
#define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR register volatile gd_t *gd asm ("r8")
它是一个指向gd_t结构体的指针,gd_t结构体如下所示
typedef struct global_data {
bd_t *bd; //bd结构体
unsigned long flags; //标志
unsigned long baudrate; //使用的波特率
unsigned long have_console; /* serial_init() was called */ //是否有控制台的标志
unsigned long reloc_off; /* Relocation Offset */ //重定位地址
unsigned long env_addr; /* Address of Environment struct *///环境变量存放的地址
unsigned long env_valid; /* Checksum of Environment valid? *///检查环境变量是否有效
unsigned long fb_base; /* base address of frame buffer */ //lcd的缓存地址
#ifdef CONFIG_VFD
unsigned char vfd_type; /* display type */
#endif
#if 0
unsigned long cpu_clk; /* CPU clock in Hz! */
unsigned long bus_clk;
unsigned long ram_size; /* RAM size */
unsigned long reset_status; /* reset status register at boot */
#endif
void **jt; /* jump table */
} gd_t;
其中env_addr、baudrate、bd等参数比较重要，bd也是一个结构体，在U-boot.h (include\asm-arm)里定义，定义如下所示，这里面bi_arch_number与bi_boot_params这两个参数是传给内核的，很重要。
typedef struct bd_info {
int bi_baudrate; /* serial console baudrate *///串口作为控制台时的波特率
unsigned long bi_ip_addr; /* IP Address */ //ip地址，可配置
unsigned char bi_enetaddr[]; /* Ethernet adress */ //物理网络地址，即MAC Address，网卡决定，不可配置
struct environment_s *bi_env; //指向环境变量的指针
ulong bi_arch_number; /* unique id for this board *///CPU架构号码，传给内核
ulong bi_boot_params; /* where this board expects params *///标记列表的开始地址，传给内核，告诉内核从这个地方取参数
struct /* RAM configuration */
{
ulong start;
ulong size;
} bi_dram[CONFIG_NR_DRAM_BANKS];//sdram的起始地址与大小
#ifdef CONFIG_HAS_ETH1
/* second onboard ethernet port */
unsigned char bi_enet1addr[];
#endif
} bd_t;
environment_s结构体定义在Environment.h (include)中，如下所示。环境变量就是以这个格式存储在nand中的
#define ENV_SIZE (CFG_ENV_SIZE - ENV_HEADER_SIZE)//0x20000-5，减去的5为crc校验与flags占用的
typedef struct environment_s {
unsigned long crc; /* CRC32 over data bytes *///crc校验
#ifdef CFG_REDUNDAND_ENVIRONMENT
unsigned char flags; /* active/obsolete flags *///环境变量标志
#endif
unsigned char data[ENV_SIZE]; /* Environment data *///环境变量具体的数据。最大
} env_t;
start_armboot函数一开始先初始化gd变量。gd变量所指向的内容占用128字节存放在堆区后面，栈区前面。
/* Pointer is writable since we allocated a register for it */
gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));//gd地址向上增长
/* compiler optimization barrier needed for GCC >= 3.4 */
__asm__ __volatile__("": : :"memory"); memset ((void*)gd, , sizeof (gd_t));//清0 gd段
gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t));//求出bd段地址
memset (gd->bd, , sizeof (bd_t));//清0gd->bd段 monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start;//显示需要的flash长度
2、调用init_sequence函数指针数组里的初始化函数、nand初始化、环境变量初始化、USB初始化
start_armboot函数继续往下执行，执行初始化函数数组里的函数
for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) {//初始化各个函数 by andy
if ((*init_fnc_ptr)() != ) {//函数的返回值不为0，认为出错，打印出错信息 by andy
hang ();//打印出错信息 by andy
}
}
init_sequence数组的内容如下所示
init_fnc_t *init_sequence[] = {
cpu_init, /* basic cpu dependent setup *///CPU的一些堆栈大小设置 by andy
board_init, /* basic board dependent setup *///设置芯片代码、设置与内核交互的地址 by andy
interrupt_init, /* set up exceptions *///10ms时钟定时器设置 by andy
env_init, /* initialize environment *///初始化环境变量，采用默认环境变量 by andy
init_baudrate, /* initialze baudrate settings *///初始化串口波特率为115200 by andy
serial_init, /* serial communications setup *///初始化串口在cpu/arm920t/s3c24x0中实现 by andy
console_init_f, /* stage 1 init of console *///设置控制台初始化标志 by andy
display_banner, /* say that we are here *///打印UBOOT版本信息 by andy
#if defined(CONFIG_DISPLAY_CPUINFO)
print_cpuinfo, /* display cpu info (and speed) */
#endif
#if defined(CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO)
checkboard, /* display board info */
#endif
dram_init, /* configure available RAM banks *///内存起始地址以及大小设置 by andy
display_dram_config,//打印出DRAM的大小 by andy
NULL,
};
start_armboot函数继续往下执行，清0分配的堆区的内容
/* armboot_start is defined in the board-specific linker script */
mem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN);//清0堆区的内容
void mem_malloc_init (ulong dest_addr)
{
mem_malloc_start = dest_addr; //堆区的首地址
mem_malloc_end = dest_addr + CFG_MALLOC_LEN; //堆区的结束地址
mem_malloc_brk = mem_malloc_start; memset ((void *) mem_malloc_start, ,
mem_malloc_end - mem_malloc_start);//清0堆区的内容
}
start_armboot函数继续往下执行，初始化nand，环境变量的内容存储在nand中
puts ("NAND: ");//打印出nand的大小
nand_init(); /* go init the NAND *///初始化nand flash
start_armboot函数继续往下执行，重新检测环境变量，环境变量在初始化函数数组中已经初始化过，因为nand初始化后，所以再检测一般环境变量是否需要重新加载。env_relocate 函数大致的意思是检查nand中的存放环境变量位置的crc校验是否有效，如果无效则采用默认的环境变量，如果有效则采用nand中的环境变量
/* initialize environment */
env_relocate ();//初始化环境变量,crc有效的话从nand中读取存储的环境变量，否则采用默认的环境变量 by andy
默认的环境变量的值如下
uchar default_environment[] = {
#ifdef CONFIG_BOOTARGS
"bootargs=" CONFIG_BOOTARGS "\0"//"noinitrd root=/dev/mtdblock3 init=/linuxrc console=ttySAC0"，传给内核的参数
#endif
#ifdef CONFIG_BOOTCOMMAND
"bootcmd=" CONFIG_BOOTCOMMAND "\0"//"nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel; bootm 0x30007FC0"。启动内核的命令
#endif
#ifdef CONFIG_RAMBOOTCOMMAND
"ramboot=" CONFIG_RAMBOOTCOMMAND "\0"
#endif
#ifdef CONFIG_NFSBOOTCOMMAND
"nfsboot=" CONFIG_NFSBOOTCOMMAND "\0"
#endif
#if defined(CONFIG_BOOTDELAY) && (CONFIG_BOOTDELAY >= 0)
"bootdelay=" MK_STR(CONFIG_BOOTDELAY) "\0"//延时参数2S
#endif
#if defined(CONFIG_BAUDRATE) && (CONFIG_BAUDRATE >= 0)
"baudrate=" MK_STR(CONFIG_BAUDRATE) "\0"//波特率115200
#endif
#ifdef CONFIG_LOADS_ECHO
"loads_echo=" MK_STR(CONFIG_LOADS_ECHO) "\0"
#endif
#ifdef CONFIG_ETHADDR
"ethaddr=" MK_STR(CONFIG_ETHADDR) "\0"//08:00:3e:26:0a:5b；MAC地址
#endif
#ifdef CONFIG_ETH1ADDR
"eth1addr=" MK_STR(CONFIG_ETH1ADDR) "\0"
#endif
#ifdef CONFIG_ETH2ADDR
"eth2addr=" MK_STR(CONFIG_ETH2ADDR) "\0"
#endif
#ifdef CONFIG_ETH3ADDR
"eth3addr=" MK_STR(CONFIG_ETH3ADDR) "\0"
#endif
#ifdef CONFIG_IPADDR
"ipaddr=" MK_STR(CONFIG_IPADDR) "\0"//板子IP192.168.7.17
#endif
#ifdef CONFIG_SERVERIP
"serverip=" MK_STR(CONFIG_SERVERIP) "\0"//服务器IP192.168.7.11
#endif
#
start_armboot函数继续往下执行，从环境变量中获取IP地址以及MAC地址
gd->bd->bi_ip_addr = getenv_IPaddr ("ipaddr");//从环境变量获得IP地址 by andy
i = getenv_r ("ethaddr", tmp, sizeof (tmp));//从环境变量获得MAC地址
s = (i > ) ? tmp : NULL;
for (reg = ; reg < ; ++reg) {//判断获得的MAC地址有效后存储在gd->bd->bi_enetaddr中
gd->bd->bi_enetaddr[reg] = s ? simple_strtoul (s, &e, ) : ;
if (s)
s = (*e) ? e + : e;
}
start_armboot函数继续往下执行，控制台初始化，主要为设置输入输出与错误设备都为串口
console_init_r (); /* fully init console as a device *///控制台初始化
start_armboot函数继续往下执行，USB与网络初始化，主要用来文件传输用的
Port_Init();
if (!PreLoadedONRAM) {
/* enable exceptions */
enable_interrupts ();
/* add by www.100ask.net */
usb_init();//USB初始化by andy
} eth_initialize(gd->bd);//网络初始化
3、死循环main_loop()分析
for (;;) {//大循环
main_loop ();//大循环 by andy
}
下面分析main_loop()函数，它位于Main.c (common)中。main_loop函数首先为nand flash实现分区
extern int mtdparts_init(void);
if (!getenv("mtdparts"))//如果mtdparts参数不存在 by andy
{
run_command("mtdparts default", );//执行分区命令 设置分区 by andy
}
else
{
mtdparts_init();
}
执行完run_command("mtdparts default", 0)后分区内容为：256k@0(bootloader),128k(params),2m(kernel),-(root)。意思是以bootloader占用256k为开头，初始地址为0。接着128k为参数，接着2m为内核，剩余的为文件。
继续执行main_loop函数，从环境变量中取得一些必要的参数。在后面要用到
s = getenv ("c");//从环境变量中取得boordelay参数
bootdelay = s ? (int)simple_strtol(s, NULL, ) : CONFIG_BOOTDELAY;//将字符串转换成整形
s = getenv ("bootcmd");//取得bootcmd环境变量为"nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel; bootm 0x30007FC0"
继续执行main_loop函数，如果禁用bootdelay功能，则直接运行bootcmd环境变量。功能为从nand中取得内核到sdram的0x30007FC0 处。然后启动内核
if (bootdelay >= && s && !abortboot (bootdelay)) {//等待延时数倒计时，如果时间到了则运行bootcmd参数。如果在时间到之前按下了空格键，则继续网线执行
# ifdef CONFIG_AUTOBOOT_KEYED
int prev = disable_ctrlc(); /* disable Control C checking */
# endif
# ifndef CFG_HUSH_PARSER
{
printf("Booting Linux ...\n");
run_command (s, );//执行bootcmd命令
}
# else
parse_string_outer(s, FLAG_PARSE_SEMICOLON |
FLAG_EXIT_FROM_LOOP);
# endif
# ifdef CONFIG_AUTOBOOT_KEYED
disable_ctrlc(prev); /* restore Control C checking */
# endif
}
继续执行main_loop函数，再来一个循环。若前面没有启动内核，那么进入死循环，等待控制台输入命令然后运行
for (;;) {//若倒计时没到之前
#ifdef CONFIG_BOOT_RETRY_TIME
if (rc >= ) {
/* Saw enough of a valid command to
* restart the timeout.
*/
reset_cmd_timeout();
}
#endif
len = readline (CFG_PROMPT);
flag = ; /* assume no special flags for now */
if (len > )
strcpy (lastcommand, console_buffer);//取得控制台输入设备的数据
else if (len == )
flag |= CMD_FLAG_REPEAT;
#ifdef CONFIG_BOOT_RETRY_TIME
else if (len == -) {
/* -2 means timed out, retry autoboot
*/
puts ("\nTimed out waiting for command\n");
# ifdef CONFIG_RESET_TO_RETRY
/* Reinit board to run initialization code again */
do_reset (NULL, , , NULL);
# else
return; /* retry autoboot */
# endif
}
#endif
if (len == -)
puts ("<INTERRUPT>\n");
else
rc = run_command (lastcommand, flag);//运行从输入设备取得的数据
if (rc <= ) {
/* invalid command or not repeatable, forget it */
lastcommand[] = ;
}
}
