title: u-boot(五)内核启动
tags: linux
date: 2018-09-26 19:58:05
u-boot(五)内核启动
概述
启动命令:bootcmd=nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel; bootm 0x30007FC0，具体代码实现的重点是以下:
-
s=getenv ("bootcmd")获取环境变量 -
run_command (s, 0);启动内核，这个s=nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel; bootm 0x30007FC0 -
s就是先读出内核，再启动内核了
备注 jffs2是一种文件格式，在这里并不需要文件格式，但是使用这个jffs2 可以不使用页对齐，如果使用nandread,需要考虑页对齐或者块对齐，最终会使用nand_read_opts
- 我们也可以在u-boot 命令行直接输入
boot来启动内核，但是实际的命令是一样的，是在cmd_bootm.c中调用do_bootd>run_command (getenv ("bootcmd"), flag)
分区空间
常见的内部空间布局如下:
| Bootloader | Boot parameters | Kernel | Root filesystem |
|---|---|---|---|
| u-boot，它会在内存的某个地方存放着内核启动的一些参数，也称为tag | u-boot 参数，包含传递给内核的一些东西 | 内核 | 根文件系统 |
嵌入式的FLASH没有实际的分区，所谓分区只是一个名称，具体的地址是写死的. 在include/configs/100ask24x0.h
#define MTDIDS_DEFAULT "nand0=nandflash0"
#define MTDPARTS_DEFAULT "mtdparts=nandflash0:256k@0(bootloader),"
"128k(params),"
"2m(kernel),"
"-(root)"
这里定义了mtdparts分区，位于nandflash0，bootloader大小是256k，从0开始，然后是128k大小的params，接下去是2M的kernel内核，剩余的都是root文件系统.
内核文件格式
Flash上存储的内核格式为uImage，包含了一个头部加真正的内核.
/*
* all data in network byte order (aka natural aka bigendian)
*/
#define IH_NMLEN 32 /* Image Name Length */
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; /* Data Load 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;
- ih_load表示加载地址，表示内核应该放在哪里
- ih_ep表示入口地址,表示跳转的地址，也就是内核代码段的入口，广义上的main入口
内核复制跳转
bootm会先判断内核是否在加载地址,否则先移动内核到指定的加载地址,然后跳转。
命令中0x30007FC0 地址可以随便放，只要不破坏已经用到的信息就好， bootm命令如果发现当前内核并不在加载地址，需要移动内核到加载地址。do_bootm函数中memmove ((void *) ntohl(hdr->ih_load), (uchar *)data, len); 移动内核。
所以如果ih_load=我们内核的地址的时候，就不需要move，节省时间.jz2440 的加载地址是0x30008000,头部是64字节，所以,0x30008000-64=0x30007FC0，所以我们copy内核到0x30007FC0 .
内核启动
//在 bootm命令中有linux内核跳转，//lib_arm/armlinux.c-->do_bootm_linux
do_bootm_linux (cmdtp, flag, argc, argv,addr, len_ptr, verify);
//theKernel 就是uimage的头部中的入口地址
-theKernel = (void (*)(int, int, uint))ntohl(hdr->ih_ep);
// 设置一些参数
setup_start_tag (bd);
setup_memory_tags (bd);
setup_commandline_tag (bd, commandline);
setup_end_tag (bd);
// 所以内核的入口参数
-theKernel (0, bd->bi_arch_number, bd->bi_boot_params);
机器ID
theKernel (0, bd->bi_arch_number, bd->bi_boot_params);中的第二个参数是机器ID，内核通过比对机器ID判断是否支持启动.gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_S3C2440;
启动参数
内核跳转之前，同样需要设置内核的启动参数.内核的参数是按照tag组织的.也就是在某个地址（0x30000100，在100ask24x0.c中定义），按照某种格式存储，这种格式具体为【size....tagid....tag值】
在do_bootm_linux中有设置内存，命令行参数等，代码片段如下
bd_t *bd = gd->bd;
//设置起始的头
setup_start_tag (bd);
//设置内存
setup_memory_tags (bd);
setup_commandline_tag (bd, commandline);
//....
// 设置结束的id
setup_end_tag (bd);
具体有以下几种tag，代码中以联合体定义，这样方便使用同一个指针指向它，方便之处见setup_start_tag分析.
//这个tag 就是一个包含了所有类型tag的一个联合体，是实际tag的内容值
struct tag {
struct tag_header hdr;
union {
struct tag_core core;
struct tag_mem32 mem;
struct tag_videotext videotext;
struct tag_ramdisk ramdisk;
struct tag_initrd initrd;
struct tag_serialnr serialnr;
struct tag_revision revision;
struct tag_videolfb videolfb;
struct tag_cmdline cmdline;
/*
* Acorn specific
*/
struct tag_acorn acorn;
/*
* DC21285 specific
*/
struct tag_memclk memclk;
} u;
};
(起始tag)setup_start_tag
static void setup_start_tag (bd_t *bd)
{
// 这个tag 就是一个包含了所有类型tag的一个联合体
// 使用联合体之后，下面就可以使用 params->具体的tag类型
params = (struct tag *) bd->bi_boot_params;
params->hdr.tag = ATAG_CORE;
params->hdr.size = tag_size (tag_core);
//tag_core 也就是接下去这三个参数了
//tag_size =zise + tag + 实际的值
params->u.core.flags = 0;
params->u.core.pagesize = 0;
params->u.core.rootdev = 0;
//指向下一个参数
params = tag_next (params);
}
#define tag_next(t) ((struct tag *)((u32 *)(t) + (t)->hdr.size))
#define tag_size(type) ((sizeof(struct tag_header) + sizeof(struct type)) >> 2)
// 这里 tag_header就是 size+tag ， type 就是实际的tag的内容
// tag_size就是包含 id 和 size 和 内容的大小了
因为bd_t *bd = gd->bd;，所以搜索下gd->bd->bi_boot_params，也就是在board/100ask24x0/100ask24x0.c中定义，也就是说参数是放在0x30000100.
gd->bd->bi_boot_params = 0x30000100;
内存设置
static void setup_memory_tags (bd_t *bd)
{
int i;
for (i = 0; i < CONFIG_NR_DRAM_BANKS; i++) {
params->hdr.tag = ATAG_MEM;
params->hdr.size = tag_size (tag_mem32);
params->u.mem.start = bd->bi_dram[i].start;
params->u.mem.size = bd->bi_dram[i].size;
params = tag_next (params);
}
}
搜索下gd->bd->bi_dram[0]，同样在board/100ask24x0/100ask24x0.c定义
int dram_init (void)
{
gd->bd->bi_dram[0].start = PHYS_SDRAM_1;
gd->bd->bi_dram[0].size = PHYS_SDRAM_1_SIZE;
return 0;
}
#define PHYS_SDRAM_1 0x30000000 /* SDRAM Bank #1 */
#define PHYS_SDRAM_1_SIZE 0x04000000 /* 64 MB */
这个函数是在lib_arm/board.c中的init_sequence调用，也就是start_armboot中调用，也就是在u-boot(三)第一阶段的C中使用的
根文件系统,启动程序,串口设备
char *commandline = getenv ("bootargs");
setup_commandline_tag (bd, commandline);
static void setup_commandline_tag (bd_t *bd, char *commandline)
{
char *p;
if (!commandline)
return;
/* eat leading white space */
for (p = commandline; *p == ' '; p++);
/* skip non-existent command lines so the kernel will still
* use its default command line.
*/
if (*p == ' ')
return;
params->hdr.tag = ATAG_CMDLINE;
params->hdr.size =
(sizeof (struct tag_header) + strlen (p) + 1 + 4) >> 2;
strcpy (params->u.cmdline.cmdline, p);
params = tag_next (params);
}
设置命令tag,多了参数commandline,源自环境变量bootargs查看下环境变量bootargs，使用print查看,也可搜索下代码
"bootargs=" CONFIG_BOOTARGS " "
//include/configs/100ask24x0.h
#define CONFIG_BOOTARGS "noinitrd root=/dev/mtdblock3 init=/linuxrc console=ttySAC0"
root=/dev/mtdblock3表示根文件系统从第四个FLASH分区开始（从0开始计数）可以往上看分区空间init=/linuxrc指示第一个应用程序console=ttySAC0，内核打印信息从串口0 打印
(结束)setup_end_tag
设置结束标志