UBOOT系统启动流程
系统的启动流程这里我们来讨论Uoot的启动流程，并将延伸至内核启动到start_kernel函数，我们主要讲start_kernel函数前系统都在做什么，系统是怎么样从开始运行，到解压内核，跳到内核运行，又怎么样从Uboot里将参数传到内核的。
Uboot的启动是从start.S文件开始的，系统一上电pc指针便指向这里开始程序的启动运行，在start.S文件中系统的工作主要有：
系统一上电便是reset异常，便跳到reset处进行处理，初始化Sdram,cache等，然后跳到board_init_f函数中运行。
Board_init_if（lib_mips/board.c）:
在此函数中对定时器进行初始化，环境变量初始化，初始化串口，然后根据Sdram进行计算（具体的计算过程看代码），计算出一个具体的地址，即SDRAM的高端地址，然后调用relocate_code函数，将Uboot程序Copy 到内存，copy完后即跳到in_ram（内存运行）中接着运行Uboot，最后调用board_init_r函数。
Relocate_code是一段汇编代码，位于start.S中，怎么实现copy就自已仔细看代码了啊，in_ram也在start.S中。
接下来我们来主要看board_init_r函数：
开始部分仍是对系统一些功能的初始化：
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/* configure available FLASH banks */
size = flash_init(); 初始化flash
gpio_init(); //初始gpio
/** leave this here (after malloc(), environment and PCI are working) **/
/* Initialize devices */
devices_init ();//初始化外设
/* initialize the console (after the relocation and devices init) */
console_init_r ();初始化console
cy_nvram_init();
mac_init();
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进行一些系统初配置初始化后，Uboot就便等待三秒，等待用户输入字符，以进行不同的操作，即当按下4时会进入命令处理模式，按下CTRL+ESC时会进入tftpd，可以进行文件的上传。我们这里只探讨正常启动不探讨tftpd下载和命令处理模式。
当我们启动时什么也不操作时，默认的启动类型为３，就会进入到这里：
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if(BootType == '3') {
char *argv;
printf(" \n3: System Boot system code via Flash.\n");
do_bootm(cmdtp, 0, 2, argv); //从这里开始对内核进行解压，并跳到内核处运行。
/* below only when boot from flash fali*/
argv =&file_name_space;
memset(file_name_space,0,ARGV_LEN);
eth_initialize(gd->bd);
do_tftpd(cmdtp, 0, 4, argv); //启动tftpd。
}
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如果kernel确实被写入了flash中，则do_bootm是不会返回的，则之后的do_tftpd就不会执行。当我们重新烧写Uboot后，必须重新烧写内核与文件系统，因此当重新烧写Uboot后，此时do_bootm就会出错，返回，则就开启了tftpd，进行下载模式。
接下来我们看看do_bootm函数，看它是怎么样解压内核，怎么样跳到内核执行的。
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int do_bootm (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[])
{
.
if (argc < 2) {
addr = load_addr;
} else {
addr = simple_strtoul(argv, NULL, 16); //我们传过来的参数为２，所以就从地址就是argv，这个地址呢就是CFG_FLASH_BASE +0X40000,即0xbc440000,这里便是kernel的起始地址
}
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memmove (&header, (char *)addr, sizeof(image_header_t)); //kernel启去始地址处我们在做code.bin时，在前面通过mkimage加了一个image_header的头，之后才加上code pattern的。这里我们烧写的时侯去掉了code pattern，所以flash里开始处便是image_header头，这里就是将这个头读出来。
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if (ntohl(hdr->ih_magic) != IH_MAGIC) { //这里判断这个头正确不正确，通过一个IH_MAGIC来判断，每次重新烧写Uboot后，flash内核开始处，image_header就会被破坏，这个条件就不成立，于时就会在这里直接返回，之后就像上面所讲的进入了tftpd.
{
printf ("Bad Magic Number,%08X \n",ntohl(hdr->ih_magic));
SHOW_BOOT_PROGRESS (-1);
return 1;
}
}
data = (ulong)&header;
len= sizeof(image_header_t);
checksum = ntohl(hdr->ih_hcrc); //计算校验和是否正确
hdr->ih_hcrc = 0;
if (crc32 (0, (char *)data, len) != checksum) {
puts ("Bad Header Checksum\n");
SHOW_BOOT_PROGRESS (-2);
return 1;
}
SHOW_BOOT_PROGRESS (3);
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/* for multi-file images we need the data part, too */
print_image_hdr ((image_header_t *)addr); 将image_header头的内容打印出来
Image Type: MIPS Linux Kernel Image (lzma compressed)
Data Size: 3174400 Bytes =3 MB
Load Address: 8a00000
Entry Point:881ee040
这个是我们当前的image_header头
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data = addr + sizeof(image_header_t);//去掉image_header头，这里便是kernel开始的部分了。
len= ntohl(hdr->ih_size);
#ifdef CONFIG_HAS_DATAFLASH
if (addr_dataflash(addr)){
read_dataflash(data, len, (char *)CFG_LOAD_ADDR);
data = CFG_LOAD_ADDR;
}
#endif
if (verify) {
puts (" Verifying Checksum ... ");
if (crc32 (0, (char *)data, len) != ntohl(hdr->ih_dcrc)) {
printf ("Bad Data CRC\n");
//kaiker SHOW_BOOT_PROGRESS (-3);
return 1;
}
puts ("OK\n");
}
SHOW_BOOT_PROGRESS (4);
len_ptr = (ulong *)data;
switch (hdr->ih_type) { 查看这部分的类型，目前为KERNEL，
case IH_TYPE_STANDALONE:
name = "Standalone Application";
/* A second argument overwrites the load address */
if (argc > 2) {
hdr->ih_load = simple_strtoul(argv, NULL, 16);
}
break;
case IH_TYPE_KERNEL:
name = "Kernel Image"; //执行这里。
break;
case IH_TYPE_MULTI:
name = "Multi-File Image";
len= ntohl(len_ptr);
/* OS kernel is always the first image */
data += 8; /* kernel_len + terminator */
for (i=1; len_ptr; ++i)
data += 4;
break;
default: printf ("Wrong Image Type for %s command\n", cmdtp->name);
SHOW_BOOT_PROGRESS (-5);
return 1;
}
SHOW_BOOT_PROGRESS (6);
/*
* We have reached the point of no return: we are going to
* overwrite all exception vector code, so we cannot easily
* recover from any failures any more...
*/
iflag = disable_interrupts();
switch (hdr->ih_comp) { //判断压缩类型，刚才我们从image_header看出是lzma压缩的。
case IH_COMP_NONE:
if(ntohl(hdr->ih_load) == addr) {
printf (" XIP %s ... ", name);
} else {
#if defined(CONFIG_HW_WATCHDOG) || defined(CONFIG_WATCHDOG)
size_t l = len;
void *to = (void *)ntohl(hdr->ih_load);
void *from = (void *)data;
printf (" Loading %s ... ", name);
while (l > 0) {
size_t tail = (l > CHUNKSZ) ? CHUNKSZ : l;
WATCHDOG_RESET();
memmove (to, from, tail);
to += tail;
from += tail;
l -= tail;
}
#else /* !(CONFIG_HW_WATCHDOG || CONFIG_WATCHDOG) */
memmove ((void *) ntohl(hdr->ih_load), (uchar *)data, len);
#endif /* CONFIG_HW_WATCHDOG || CONFIG_WATCHDOG */
}
break;
case IH_COMP_GZIP:
#if 1
printf (" Uncompressing %s ... ", name);
if (gunzip ((void *)ntohl(hdr->ih_load), unc_len,
(uchar *)data + sizeof(struct trx_header), &len) != 0) {
puts ("GUNZIP ERROR - must RESET board to recover\n");
SHOW_BOOT_PROGRESS (-6);
do_reset (cmdtp, flag, argc, argv);
}
#endif
break;
#ifdef CONFIG_BZIP2
case IH_COMP_BZIP2:
printf (" Uncompressing %s ... ", name);
/*
* If we've got less than 4 MB of malloc() space,
* use slower decompression algorithm which requires
* at most 2300 KB of memory.
*/
i = BZ2_bzBuffToBuffDecompress ((char*)ntohl(hdr->ih_load),
&unc_len, (char *)data, len,
CFG_MALLOC_LEN < (4096 * 1024), 0);
if (i != BZ_OK) {
printf ("BUNZIP2 ERROR %d - must RESET board to recover\n", i);
SHOW_BOOT_PROGRESS (-6);
udelay(100000);
do_reset (cmdtp, flag, argc, argv);
}
break;
#endif /* CONFIG_BZIP2 */
#ifdef CONFIG_LZMA //所以就跳到这里来了，
case IH_COMP_LZMA:
printf (" Uncompressing %s ... ", name);
#ifdef CONFIG_UNCOMPRESS_TIME
tBUncompress = get_ticks();
#endif
unsigned int destLen = 0;
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接来来开始解压，解压目的地址hdr->ih_load，我们从打印的image_header看出，是0x8a000000.，所以解压到这里。
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i = lzmaBuffToBuffDecompress ((char*)ntohl(hdr->ih_load),
&destLen, (char *)data + sizeof(struct trx_header), len);
if (i != LZMA_RESULT_OK) {
printf ("LZMA ERROR %d - must RESET board to recover\n", i);
return 1;
//SHOW_BOOT_PROGRESS (-6);
//udelay(100000);
//do_reset (cmdtp, flag, argc, argv);
}
#endif /* CONFIG_LZMA */
default:
if (iflag)
enable_interrupts();
printf ("Unimplemented compression type %d\n", hdr->ih_comp);
SHOW_BOOT_PROGRESS (-7);
return 1;
}
.
switch (hdr->ih_os) { //这里我们是linux内核，所以要调用do_bootm_linux函数。
default: /* handled by (original) Linux case */
case IH_OS_LINUX:
#ifdef CONFIG_SILENT_CONSOLE
fixup_silent_linux();
#endif
do_bootm_linux(cmdtp, flag, argc, argv,
addr, len_ptr, verify);
break;
..
}
return 1;
}
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接下来我们看看do_bootm_linux函数，现在以经解压完了，所以这里我们只关注它是怎么跳转到内核开始运行的
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do_bootm_linux (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag,
int argc, char *argv[],
ulong addr,
ulong *len_ptr,
int verify)
{
..
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
kernel = (void (*)(bd_t *, ulong, ulong, ulong, ulong))hdr->ih_ep;//image_header，ih_ep，对于当前内核，我们可以从刚才打印imager_header参数时看出，为0x881ee040,这个地址是什么呢，它其时就是head.S,kernel_entry的地址，
.
(*kernel) (kbd, initrd_start, initrd_end, cmd_start, cmd_end); //这里就是跳到kernel的地方，即跳到kernel_entry处开始内核的运行了。之后就便是开始从head.S中的kernel_entry开始执行了。从而完成从Uboot到内核的交接。
}
接下来我们进入内核看看：
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
* Kernel entry point
*/
NESTED(kernel_entry, 16, sp) //kernel进入点
.setpush
/*
* For the moment disable interrupts and mark the kernel mode.
* A full initialization of the CPU's status register is done
* later in per_cpu_trap_init().
*/
mfc0 t0, CP0_STATUS
or t0, ST0_CU0|0x1f
xort0, 0x1f
mtc0 t0, CP0_STATUS
.setnoreorder
sll zero,3 # ehb
.setreorder
/*
* The firmware/bootloader passes argc/argp/envp
* to us as arguments.But clear bss first because
* the romvec and other important info is stored there
* by prom_init().
*/
la t0, _edata
sw zero, (t0)
la t1, (_end - 4)
1:
addiu t0, 4
sw zero, (t0)
bnet0, t1, 1b
/*
* Stack for kernel and init, current variable
*/
la $28, init_task_union
addiu t0, $28, KERNEL_STACK_SIZE-32
subu sp, t0, 4*SZREG
sw t0, kernelsp
jal init_arch //跳到init_arch函数，从这里跳到Ｃ代码执行。
.setpop
END(kernel_entry)
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
init_arch函数:
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
asmlinkage void __init
init_arch(int argc, char **argv, char **envp, int *prom_vec)
{
/* Determine which MIPS variant we are running on. */
cpu_probe(); //CPU探测，读出CPU ID
prom_init(argc, argv, envp, prom_vec);
cpu_report();//打印ＣＰＵ信息
/*
* Determine the mmu/cache attached to this machine,
* then flush the tlb and caches.On the r4xx0
* variants this also sets CP0_WIRED to zero.
*/
load_mmu();//
start_kernel();
}
int __init prom_init()
{
/* change parameter by bobtseng, 2006.1.3. */
mips_machgroup = MACH_GROUP_RT2880;
set_io_port_base(KSEG1);
prom_init_cmdline();//初始化启动参数，将启动参数分解并存入argc数组里
prom_init_sysclk(); //初始化ＣＰＵ频率
prom_init_serial_port();/* Needed for Serial Console */ //初始化串口参数
// prom_init_mac(); // remove for test, bobtseng 2006.1.3.
prom_setup_printf(prom_get_ttysnum()); //可能有两个串口，选择哪一个
#if defined(CONFIG_RT2880_FPGA)
prom_printf("\nTHIS IS FPGA\n");
#elif defined(CONFIG_RT2880_ASIC)
prom_printf("\nTHIS IS ASIC\n");
#else
#error Please Choice Chip Type
#endif
prom_meminit(); //初始化SDRAM，取出base地址和size大小，为mmu做准备
return 0;
}
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以上便是从Uboot的启动到内核start_kernel的运行过程，start_kernel之后便是跟内核原理紧密相关的启动过程，在这里就不介绍了，有兴趣的同事可以慢慢研究 谢谢楼主哦，对我理解有一定的帮助！ mark 学习！！ 标记 Mark 学习！ 写的非常好！谢谢！！！ 大部分bootloader都是这种流程，楼主写得不错，很详细，对研究bootloader很有帮助，多谢了！ {:cry:}我不会。。 好帖！！！！ {:biggrin:} 我也在学这个 MARK下 哈哈 现在正在研究这个 谢谢楼主的分析，学海无涯...... mark 学习了..不错
墙贴啊啊啊啊啊！！ {:smile:} 耐心学习！ mark 学习下
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