u-boot start_armboot函数分析

u-boot start_armboot函数分析

u-bootBL2start_armboot

• • • u-boot start_armboot函数分析
      • 一、start_armboot概述
        • 1.为何要分析
        • 2.位置
        • 3.关键结构体分析
          • a.global_data
          • b.board_information
      • 二、函数体分析
        • global_data的建立
        • init_sequence
          • cpu_init
          • board_init
          • interrupt_init
          • env_init
          • ./include/lib_arm/board.c — init_baudrate
          • serial_init
          • console_init_f
          • display_banner
          • print_cpuinfo
          • checkboard
          • dram_init
          • display_dram_config
          • flash_init与display_flash_config
          • mem_malloc_init
          • mmc_initialize
          • env_relocate
          • IP地址与MAC地址
          • devices_init
          • jumptable_init
          • ./common/console.c — console_init_r
          • enable_interrupts
          • loadaddr & bootfile
          • board_late_init
          • eth_initialize
          • x210_preboot_init
          • boot mode
          • main_loop
      • 三、关键函数及其位置
      • 四、我认为有用的步骤

u-boot start_armboot函数分析

一、start_armboot概述

1.为何要分析

  start_armboot相当于BL2。代码被复制到DDR上之后（BL1）跳转执行start_armboot。

2.位置

  该函数位于./lib_arm/board.c中。

3.关键结构体分析

a.global_data

typedef	struct	global_data {
	bd_t		*bd;			// board information
	unsigned long	flags;
	unsigned long	baudrate;	
	unsigned long	have_console;	/* serial_init() was called */
	unsigned long	reloc_off;	/* Relocation Offset */
	unsigned long	env_addr;	/* Address  of Environment struct */
	unsigned long	env_valid;	/* Checksum of Environment valid? */
	unsigned long	fb_base;	/* base address of frame buffer */
	void		**jt;		/* jump table */
} gd_t;

  文件路径./include/asm-arm/global_data.h

b.board_information

  bd_info的位置在./include/asm-arm/u-boot.h，实际编译时，因为符号链接的原因应该是./include/asm/u-boot.h。

typedef struct bd_info {
    int			bi_baudrate;	/* serial console baudrate */
    unsigned long	bi_ip_addr;	/* IP Address */
    unsigned char	bi_enetaddr[6]; /* Ethernet adress */
    struct environment_s	       *bi_env;
    ulong	        bi_arch_number;	/* unique id for this board */
    ulong	        bi_boot_params;	/* where this board expects params */

	struct				/* RAM configuration */
    {
		ulong start;
		ulong size;
    }			bi_dram[CONFIG_NR_DRAM_BANKS];

} bd_t;

  其中struct environment_s文件路径为./include/environment.h如下所示：

typedef	struct environment_s {
	uint32_t	crc;		/* CRC32 over data bytes	*/
#ifdef CFG_REDUNDAND_ENVIRONMENT
	unsigned char	flags;		/* active/obsolete flags	*/
#endif
	unsigned char	data[ENV_SIZE]; /* Environment data		*/
} env_t;

二、函数体分析

global_data的建立

	//	uboot			0x33e0_0000 2M-0x1000
	//	stack			512k
	//	heap			16k+896k = 912k
	//	gd	+ bd		maybe 36bytes + maybe 44bytes = 80bytes
	//	内存间隔	
	gd_base = CFG_UBOOT_BASE + CFG_UBOOT_SIZE - CFG_MALLOC_LEN - CFG_STACK_SIZE - sizeof(gd_t);
	
	//	手动给global_data分配空间
	gd = (gd_t *)gd_base;	
	
	memset ((void*)gd, 0, sizeof (gd_t));
	
	//	手动给board_information分配空间
	gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t));
	memset (gd->bd, 0, sizeof (bd_t));	
	
	// 定义了一个全局变量名字叫gd，这个变量为指针类型，占4Bytes，
	// 用volatile修饰可变的，用register表示放在寄存器中
	// asm("r8")是gcc支持的一种语法，意思是需要把gd放在寄存器r8中
	// 类型为global data
	#define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR     register volatile gd_t *gd asm ("r8")

init_sequence

	//	init_fnc_t为函数类型
	typedef int (init_fnc_t) (void);

	//	函数指针数组
	init_fnc_t **init_fnc_ptr;

	//	init_sequence为函数指针数组
	for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) {
		if ((*init_fnc_ptr)() != 0) {
			hang ();
		}
	}

cpu_init

  什么都没干。

board_init

• dm9000_pre_init
    网卡相关初始化。

• arch_number & boot_params
    bi_arch_number主要作用是在uboot和linux内核之间进行比对和适配
    bi_boot_params是内核传参的内存地址

	gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE;
	gd->bd->bi_boot_params = (PHYS_SDRAM_1+0x100);

interrupt_init

  挂羊头，卖狗肉。以为中断相关，进入之后发现是初始化定时器4，将其定为10ms。uboot跟定时相关的实现都和这个定时器有关系。

int interrupt_init(void)
{

	S5PC11X_TIMERS *const timers = S5PC11X_GetBase_TIMERS();

	/* use PWM Timer 4 because it has no output */
	/* prescaler for Timer 4 is 16 */
	timers->TCFG0 = 0x0f00;
	if (timer_load_val == 0) {
		/*
		 * for 10 ms clock period @ PCLK with 4 bit divider = 1/2
		 * (default) and prescaler = 16. Should be 10390
		 * @33.25MHz and  @ 66 MHz
		 */
		timer_load_val = get_PCLK() / (16 * 100);
	}

	/* load value for 10 ms timeout */
	lastdec = timers->TCNTB4 = timer_load_val;
	/* auto load, manual update of Timer 4 */
	timers->TCON = (timers->TCON & ~0x00700000) | TCON_4_AUTO | TCON_4_UPDATE;
	/* auto load, start Timer 4 */
	timers->TCON = (timers->TCON & ~0x00700000) | TCON_4_AUTO | COUNT_4_ON;
	timestamp = 0;


	return (0);
}

  

需要分析，读一下TCNTB4的值到底是多少

env_init

  看似初始化环境变量，实际上只是在判断目前DDR中的环境变量是否可用。

./include/lib_arm/board.c — init_baudrate

  看似初始化波特率，实际上：

serial_init

  看似初始化串口，实际上啥都没干，因为串口早就在BL1初始化过了。

console_init_f

  控制台第一阶段的初始化，一般只是将global_data中的have_console置1，其他什么都没干。

display_banner

const char version_string[] =
	U_BOOT_VERSION" (" __DATE__ " - " __TIME__ ")"CONFIG_IDENT_STRING;

printf ("

%s

", version_string);

对应信息

print_cpuinfo

  这个函数主要用于打印CPU的相关信息——时钟和串口，并且判断ARMCLOCK是否正常工作。

checkboard

  这个函数输出开发板的信息。

dram_init

  board_information中的内存数组初始化。说白了就是告诉board_information开发板接入几块什么样的内存。

display_dram_config

  显示DRAM的总容量。

flash_init与display_flash_config

  开发板上根本没有Flash，所以可能是移植导致的问题，定义该宏会导致其他问题出现。

mem_malloc_init

  将堆区内存清零

mmc_initialize

  初始化MMC，输出MMC容量

int mmc_initialize(bd_t *bis)
{
	struct mmc *mmc;
	int err;

	INIT_LIST_HEAD(&mmc_devices);
	cur_dev_num = 0;
	// 初始化链表

	//	board_mmc_init	如果SD/MMC控制器在开发板上
	//	cpu_mmc_init	如果SD/MMC控制器在SOC上
	if (board_mmc_init(bis) < 0)
		cpu_mmc_init(bis);

	mmc = find_mmc_device(0);
	
	if (mmc) {
		err = mmc_init(mmc);
		if (err)
			err = mmc_init(mmc);
		if (err) {
			printf("Card init fail!
");
			return err;
		}
	}
	printf("%ldMB
", (mmc->capacity/(1024*1024/(1<<9))));
	return 0;
}

对应信息

env_relocate

  从heap中分出一部分环境变量区，将环境变量copy到DDR上。

void env_relocate (void)
{
	/*
	 * We must allocate a buffer for the environment
	 */
	env_ptr = (env_t *)malloc (CFG_ENV_SIZE);

	if (gd->env_valid == 0) {
		set_default_env();
	}
	else {
		env_relocate_spec ();
	}
	gd->env_addr = (ulong)&(env_ptr->data);
}

  其中set_default_env的目录为./common/env_common.c，env_relocate_spec的目录为./common/env_movi.c。
  真正的从SD卡到DDR中重定位ENV的代码是在env_relocate_spec内部的movi_read_env完成的。

IP地址与MAC地址

  此时环境变量已经读取完毕，所以可以直接使用环境变量给board_infotmation赋ipaddr。
  MAC地址也是如此。

	/* IP Address */
	gd->bd->bi_ip_addr = getenv_IPaddr ("ipaddr");

	/* MAC Address */
	{
		int i;
		ulong reg;
		char *s, *e;
		char tmp[64];

		i = getenv_r ("ethaddr", tmp, sizeof (tmp));
		s = (i > 0) ? tmp : NULL;

		for (reg = 0; reg < 6; ++reg) {
			gd->bd->bi_enetaddr[reg] = s ? simple_strtoul (s, &e, 16) : 0;
			if (s)
				s = (*e) ? e + 1 : e;
		}
	}

devices_init

  绝大多数代码移植自Linux的驱动，暂时看不懂。

int devices_init (void)
{
#ifndef CONFIG_ARM     /* already relocated for current ARM implementation */
	ulong relocation_offset = gd->reloc_off;
	int i;

	/* relocate device name pointers */
	for (i = 0; i < (sizeof (stdio_names) / sizeof (char *)); ++i) {
		stdio_names[i] = (char *) (((ulong) stdio_names[i]) +
						relocation_offset);
	}
#endif

	/* Initialize the list */
	devlist = ListCreate (sizeof (device_t));

	if (devlist == NULL) {
		eputs ("Cannot initialize the list of devices!
");
		return -1;
	}
#if defined(CONFIG_HARD_I2C) || defined(CONFIG_SOFT_I2C)
	i2c_init (CFG_I2C_SPEED, CFG_I2C_SLAVE);
#endif
#ifdef CONFIG_LCD
	drv_lcd_init ();
#endif
#if defined(CONFIG_VIDEO) || defined(CONFIG_CFB_CONSOLE)
	drv_video_init ();
#endif
#ifdef CONFIG_KEYBOARD
	drv_keyboard_init ();
#endif
#ifdef CONFIG_LOGBUFFER
	drv_logbuff_init ();
#endif
	drv_system_init ();
#ifdef CONFIG_SERIAL_MULTI
	serial_devices_init ();
#endif
#ifdef CONFIG_USB_TTY
	drv_usbtty_init ();
#endif
#ifdef CONFIG_NETCONSOLE
	drv_nc_init ();
#endif

	return (0);
}

jumptable_init

  jumptable跳转表，本身是一个函数指针数组，里面记录了很多函数的函数名。看这阵势是要实现一个函数指针到具体函数的映射关系，将来通过跳转表中的函数指针就可以执行具体的函数。
  uboot中似乎没有使用

./common/console.c — console_init_r

  控制台第二阶段初始化。做console的软件初始化，并输出相应信息。

enable_interrupts

  什么都没干。

loadaddr & bootfile

  这两个变量均与内核启动有关。

board_late_init

  软硬件全部初始化完毕，该函数为空。

eth_initialize

  网卡芯片本身的一些初始化。但由于SoC的初始化在board_init()中，网卡芯片的初始化在驱动中。所以该函数为空。

x210_preboot_init

  其中只调用了一个关键函数mpadfb_init。因为和frame buffer有关，所以猜测为LCD上的显示，以及其他初始化。

boot mode

	if(check_menu_update_from_sd()==0)//update mode
	{
		puts ("[LEFT DOWN] update mode
");
		run_command("fdisk -c 0",0);
		update_all();
	}
	else
		puts ("[LEFT UP] boot mode
");

  uboot启动的最后阶段设计了一个自动更新的功能。就是：我们可以将要升级的镜像放到SD卡的固定目录中，然后开机时在uboot启动的最后阶段检查升级标志（是一个按键。按键中标志为"LEFT"的那个按键，这个按键如果按下则表示update mode，如果启动时未按下则表示boot mode）。如果进入update mode则uboot会自动从SD卡中读取镜像文件然后烧录到iNand中；如果进入boot mode则uboot不执行update，直接启动正常运行。
  这种机制能够帮助我们快速烧录系统，常用于量产时用SD卡进行系统烧录部署。

main_loop

三、关键函数及其位置

函数	位置
init_sequence	./lib_arm/board.c
cpu_init	./cpu/s5pc11x/cpu.c
board_init	./board/samsung/x210/x210.c
interrupt_init	./cpu/s5pc11x/interrupts.c
env_init	./include/common/env_movi.c
init_baudrate	./include/lib_arm/board.c
serial_init	./include/s5pc11x/serial_init.c
console_init_f	./include/common/console.c
display_banner	./lib_arm/board.c
print_cpuinfo	./include/cpu/s5pc11x/s5pc110/speed.c
checkboard	./include/board/samsung/x210/x210.c
dram_init	./include/board/samsung/x210/x210.c
display_dram_config	./include/lib_arm/board.c
mem_malloc_init	./include/lib_arm/board.c
mmc_initialize	./include/drivers/mmc/mmc.c
env_relocate	./common/env_common.c
devices_init	./common/devices.c
jumptable_init	./common/exports.c
console_init_r	./common/console.c
enable_interrupts	./cpu/lib_arm/interrupts.c
board_late_init	./board/s5pc11x/s5pc110/x210.c
eth_initialize	./net/eth.c
x210_preboot_init	./board/samsung/x210/x210.c
main_loop	./common/main.c

四、我认为有用的步骤