UBOOT启动过程分析
-
.globl _start
_start: b reset
ldr pc, _undefined_instruction
ldr pc, _software_interrupt
ldr pc, _prefetch_abort
ldr pc, _data_abort
ldr pc, _not_used
ldr pc, _irq
ldr pc, _fiq
0x0地址开始是ARM异常向量表，学过ARM体系结构与编程的都明白，非常简单，不多废话。一上电的第一条指令是跳转到reset复位处理程序：
-
reset:
/* 进入SVC模式 */
#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
bl cpu_init_crit /* we do sys-critical inits */
#endif
#ifndef CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT
relocate:
......
一般不要定义CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT，因此，接下来跳转到cpu_init_crit处开始执行：
-
cpu_init_crit:
/* 屏蔽所有中断 */
/* 设置时钟源，关闭除FFUART,SRAM,SDRAM,FLASH以外的外设时钟 */
......
#ifdef CFG_CPUSPEED
ldr r0, CC_BASE /* 时钟控制寄存器基址 */
ldr r1, cpuspeed
/* cpuspeed: .word CFG_CPUSPEED */
str r1, [r0, #CCCR]
mov r0, #2
mcr p14, 0, r0, c6, c0, 0
setspeed_done:
#endif /* CFG_CPUSPEED */
/* 跳转到lowlevel_init，这里ip即r12，用作暂存寄存器 */
mov ip, lr
bl lowlevel_init
mov lr, ip
/* Memory interfaces are working. Disable MMU and enable I-cache. */
ldr r0, =0x2001
......
/* 关闭MMU，使能I-Cache(可选) */
mov pc, lr /* 这里是从cpu_init_crit返回到relocate标号 */
可见，在cpu_init_crit中的主要工作是设置时钟，配置处理器主频(这时CPU的工作频率还没有改变)，调用lowlevel_init函数进行底层初始化(包括调整处理器工作频率、系统总线频率、存储器时钟频率以及存储系统的初始化等工作)，随后关闭MMU并使能I-Cache，再返回。
lowlevel_init函数在board/lubbock/lowlevel_init.S中定义，其流程都是按照PXA27X的开发手册来的，所以不再赘述。仅指出，其中的寄存器在include/asm-arm/arch-pxa/pxa-regs.h头文件中定义，寄存器初始化值在include/configs/lubbock.h中定义。另外，在后面的实际移植工作中，由于目标板XSBASE270使用的PXA270处理器，可使用adsvix开发板的lowlevel_init.S文件(lubbock中没有开启turbo模式)。
接着程序的执行线索进行分析。从cpu_init_crit返回后就开始relocate(重定位)，即将U-boot从FLASH存储器搬运到SDRAM中TEXT_BASE开始的存储空间(TEXT_BASE在board/lubbock/config.mk中定义)，并初始化堆栈(清零.bss段)，以在SDRAM中开始进入到Bootloader stage 2的C程序入口。Relocate部分开始的代码如下：
-
/* 之前已定义的部分变量有：
_TEXT_BASE: .word TEXT_BASE
_armboot_start: .word _start
_bss_start: .word __bss_start
_bss_end: .word _end */
relocate: /* relocate U-Boot to RAM */
adr r0, _start /* r0 <- current position of code */
ldr r1, _TEXT_BASE /* test if we run from flash or RAM */
cmp r0, r1 /* don't reloc during debug */
beq stack_setup
ldr r2, _armboot_start /* 读入_start到r2 */
ldr r3, _bss_start /* 读入__bss_start到r3 */
sub r2, r3, r2 /* r2 <- size of armboot */
add r2, r0, r2 /* r2 <- source end address */
copy_loop:
ldmia r0!, {r3-r10} /* copy from source address [r0] */
stmia r1!, {r3-r10} /* copy to target address [r1] */
cmp r0, r2 /* until source end addreee [r2] */
ble copy_loop
/* Set up the stack */
stack_setup:
ldr r0, _TEXT_BASE /* upper 128 KiB: relocated uboot */
sub r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN /* malloc area */
sub r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* bdinfo */
#ifdef CONFIG_USE_IRQ
sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)
#endif
sub sp, r0, #12 /* leave 3 words for abort-stack */
clear_bss:
ldr r0, _bss_start /* find start of bss segment */
ldr r1, _bss_end /* stop here */
mov r2, #0x00000000 /* clear */
clbss_l:str r2, [r0] /* clear loop... */
add r0, r0, #4
cmp r0, r1
ble clbss_l
ldr pc, _start_armboot
_start_armboot: .word start_armboot
这是很经典的一段代码，相信学习凡是过ARM编程的，都分析过这段代码，所以也不再赘述。之所以列出这段代码，一是为了找到C程序入口start_armboot，二是为了给出U-Boot的一个存储器映射图：
这个图可以帮助我们更好地理解后续的C语言代码以及U-Boot对内存的分配与使用情况。
接下来进入到Bootloader Stage 2即C语言代码部分，入口是start_armboot，对应的源文件是lib_arm/board.c，这一文件对所有的ARM处理器都是通用的，因此在移植的时候不用修改。相关源代码如下：
-
DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR；
/* 在include/asm-arm/global_data.h中定义的一个全局寄存器变量的声明：
* #define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR register volatile gd_t *gd asm ("r8")
* 用于存放全局数据结构体gd_t的地址。
*/
void start_armboot (void)
{
init_fnc_t **init_fnc_ptr;
char *s;
#ifndef CFG_NO_FLASH
ulong size;
#endif
#if defined(CONFIG_VFD) || defined(CONFIG_LCD)
/* 本次移植暂不配置VFD和LCD，后面也将不考虑的部分略去 */
/* 初始化全局数据结构体指针gd */
gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));
....../* memset在lib_generic/string.c中定义*/
memset ((void*)gd, 0, sizeof (gd_t)); /*用0填充全局数据表*gd */
gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t));
memset (gd->bd, 0, sizeof (bd_t)); /*用0填充(初始化) *gd->bd */
monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start;
for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) {
if ((*init_fnc_ptr)() != 0) {
hang (); /* 打印错误信息并死锁 */
}
}
#ifndef CFG_NO_FLASH
/* configure available FLASH banks */
size = flash_init (); /* drivers/cfi_flash.c或自定义 */
display_flash_config (size);
#endif /* CFG_NO_FLASH */
/*armboot_start is defined in the board-specific linker script*/
mem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN);
......
/* initialize environment */
env_relocate ();
/* 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 (); /* get the devices list going. */
.......
jumptable_init ();
console_init_r (); /* fully init console as a device */
enable_interrupts (); /* enable exceptions */
/* Perform network card initialisation if necessary */
#if defined(CONFIG_DRIVER_SMC91111)| |defined (CONFIG_DRIVER_LAN91C96)
if (getenv ("ethaddr"))
smc_set_mac_addr(gd->bd->bi_enetaddr);
#endif /* CONFIG_DRIVER_SMC91111 || CONFIG_DRIVER_LAN91C96 */
/* Initialize from environment */
if ((s = getenv ("loadaddr")) != NULL) {
load_addr = simple_strtoul (s, NULL, 16);
}
#if defined(CONFIG_CMD_NET)
if ((s = getenv ("bootfile")) != NULL)
copy_filename (BootFile, s, sizeof (BootFile));
#endif
#ifdef BOARD_LATE_INIT
board_late_init ();
#endif
......
/*main_loop() can return to retry autoboot, if so just run it again.*/
for (;;) {
main_loop ();
}
}
gd_t是全局数据表类型，在include/asm-arm/global_data.h中定义如下：
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/*
Keep it *SMALL* and remember to set CFG_GBL_DATA_SIZE > sizeof(gd_t)
*/
typedef struct global_data {
bd_t *bd;
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;
其中，bd_t在include/asm-arm/u-boot.h中定义如下：
-
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;
jt是函数数组指针，随后将在jumptable_init()函数中初始化。
从lib_arm/board.c的源码不难分析出系统的启动流程：首先初始化全局数据表，然后顺序执行函数指针数组init_sequence中的一系列初始化函数——由其在本文件中的相关定义可得知初始化流程：
-
typedef int (init_fnc_t) (void);
init_fnc_t *init_sequence[] = {
cpu_init, /* basic cpu dependent setup -- cpu/pxa/cpu.c */
board_init, /* basic board setup --board/lubbock/lubbock.c */
interrupt_init, /* set up exceptions -- cpu/pxa/interrupts.c */
env_init, /* initialize environment -- common/env_flash.c */
init_baudrate, /* initialze baudrate settings--lib_arm/board.c */
serial_init, /* serial communications setup--cpu/pxa/serial.c */
console_init_f, /* stage 1 init of console -- common/console.c */
display_banner, /* say that we are here -- lib_arm/board.c */
#if defined(CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO)
checkboard, /* display board info */
#endif
dram_init, /* configure available RAM banks --board/lubbock/lubbock.c */
display_dram_config, /* lib_arm/board.c */
NULL,
};
在执行这个函数序列的过程中，任何一个函数异常返回都会导致u-boot“死锁”或说“挂起”在hang()函数的死循环当中。
若一切顺利，接下来就调用flash_init()函数初始化CFI FLASH(针对NOR型闪存而言)，该函数在drivers/cfi_flash.c中定义，不过，只有在目标板头文件中”#define CFG_FLASH_CFI_DRIVER”之后该驱动才会被编译；在lubbock的u-boot实现当中，include/configs/lubbock.h中没有定义CFG_FLASH_CFI_DRIVER，而是在board/lubbock/ flash.c中实现了自己的FLASH驱动，包括flash_init()在内。在移植U-Boot时，可以根据实际情况选择使用U-Boot自带的FLASH驱动还是自己编写新的驱动。如果配置了NAND闪存，还会对其进行初始化；笔者的XSABSE270板没有焊接NAND FLASH，故对此不作讨论。
接下来调用env_relocate()函数初始化环境变量，该函数在common/env_common.c文件中定义。在同一文件中可以发现还定义了一个字符数组default_environment[]，用于描述缺省的环境变量，这些都要在include/configs/lubbock.h头文件中进行设置，包括启动命令CONFIG_BOOTCOMMAND，波特率CONFIG_BAUDRATE，IP地址CONFIG_IPADDR等等。
然后是获取自设置的目标板的网络地址，包括IP地址和MAC地址。
再然后是调用common/devices.c中定义的devices_init()函数来创建设备列表，并初始化相应的设备，主要是”stdin”,”stdout”,”stderr”以及自定义的设备如I2C，LCD等。这些相关代码是与平台无关的，因此从移植的角度考虑，不必作细致的研究与分析。
接着调用common/exports.c中定义的jumptable_init()函数，初始化全局数据表中的跳转表gd->jt，跳转表是一个函数指针数组，定义了u-boot中基本的常用的函数库；而gd->jt是这个函数指针数组的首指针。部分代码如下：
-
void jumptable_init (void) {
int i;
gd->jt = (void **) malloc (XF_MAX * sizeof (void *));
for (i = 0; i < XF_MAX; i++)
gd->jt[i] = (void *) dummy;
gd->jt[XF_get_version] = (void *) get_version;
gd->jt[XF_malloc] = (void *) malloc;
gd->jt[XF_free] = (void *) free;
gd->jt[XF_getenv] = (void *) getenv;
gd->jt[XF_setenv] = (void *) setenv;
......
}
上面的XF_get_version， XF_malloc， XF_free等在include/exports.h的枚举变量中定义，因此，实际上是作为”Label式整型序号”使用，即XF_get_version=1, XF_malloc=2, XF_free=3 ...，相关代码如下：
-
enum { /* include/exports.h */
#define EXPORT_FUNC(x) XF_ ## x ,
#include <_exports.h>
#undef EXPORT_FUNC
XF_MAX
};
EXPORT_FUNC(get_version)
EXPORT_FUNC(getc)
EXPORT_FUNC(tstc)
EXPORT_FUNC(putc)
EXPORT_FUNC(puts)
EXPORT_FUNC(printf)
......... /* include/_exports.h */
由于这些也是平台无关的代码，因此在移植过程中也不必深究。
然后是调用common/console.c中定义的函数console_init_r()初始化串口控制台，这同样是平台无关的代码，所以不必关心。
这时U-Boot的基本功能已经初始化完毕，便可开中断，并进行附加功能的配置与初始化，包括网卡驱动配置，目标板使用LAN91C1111网卡，对应SMC91111网卡驱动，可以根据需要配置其他的网卡驱动如CS8900等，这些都在include/configs/lubbock.h中定义。
然后是调用board/lubbock/lubbock.c中定义的board_late_init()函数进行板级的后期初始化，实际上是配置stdout和stderr的硬件设备。相关源代码如下：
-
int board_late_init(void)
{
setenv("stdout", "serial");
setenv("stderr", "serial");
return 0;
}
最后需要注意的一个很重要的文件是lib_arm/armlinux.c，它实现的功能包括设置内核启动参数，并负责将这些参数传递给内核，最后跳转到Linux内核入口函数，将控制权交给内核。
具体传递哪些参数，是通过在include/configs/lubbock.c中指定条件编译选项来控制的，对应于lib_arm/armlinux.c中的部分源代码形式如下：
-
#if defined (CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS) || /
defined (CONFIG_CMDLINE_TAG) || /
defined (CONFIG_INITRD_TAG) || /
defined (CONFIG_SERIAL_TAG) || /
defined (CONFIG_REVISION_TAG)
static void setup_start_tag (bd_t *bd);
# ifdef CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS
static void setup_memory_tags (bd_t *bd);
# endif
static void setup_commandline_tag (bd_t *bd, char *commandline);
# ifdef CONFIG_INITRD_TAG
static void setup_initrd_tag (bd_t *bd, ulong initrd_start,
ulong initrd_end);
# endif
static void setup_end_tag (bd_t *bd);
static struct tag *params;
#endif
......
void do_bootm_linux (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[],
ulong addr, ulong *len_ptr, int verify)
{
......
void (*theKernel)(int zero, int arch, uint params);
......
#ifdef CONFIG_CMDLINE_TAG
char *commandline = getenv ("bootargs");
#endif
theKernel = (void (*)(int, int, uint))ntohl(hdr->ih_ep);
......
theKernel (0, bd->bi_arch_number, bd->bi_boot_params);
}
关于这个参数列表中各个参数的定义及含义，以及参数列表的初始化过程，可以参考Booting ARM Linux一文。内核是如何找到这个参数列表在内存中的位置，以接收这些参数的呢？实际上，参数列表(tag list)在内存中的起始地址会保存在通用寄存器R2中，并传递给内核。而按照习惯或说惯例，通常tag list的首地址(物理地址)会设置为RAM起始地址+ 0x100偏移量，因此R2的值实际上是确定不变的。另外，还要正确设置R0和R1的值，在呼叫内核时，R0的值应为0，R1中则应保存机器类型(machine type)编号。R0,R1和R2都会作为参数传递给内核。
在上面的代码中，定义了一个函数指针theKernel，通过倒数第二条语句将内核入口地址赋给theKernel(hdr是include/image.h中定义的一个image_header结构体类型的数据，hdr->ih_ep中保存了内核入口地址，ntohl的功能是字节顺序的大小端转换，相关代码可以参考tools/mkimage.c)，最后，根据APCS规则，将0, bd->bi_arch_number, bd->bi_boot_params 依次作为参数通过R0，R1和R2传递给theKernel函数，并进入内核启动部分。
至此，我们已经从源代码入手简要分析了U-Boot的启动流程，在这个过程中，我们对前一篇文章“添加新的目标板定义”也有了更进一步的理解和认识：为什么要添加这些文件；哪些文件是平台相关的并且必须要根据平台特性进行修改的；哪些文件是平台无关的，是不需要修改的，只需在头文件中作适当配置即可。
下一节，我们将给出移植U-Boot到XSBASE270开发板的实例。
U-Boot的移植之(三)实战篇：移植U-Boot到XSBASE270开发板
1. 在U-Boot中添加XSBASE270目标板的定义
具体方法可参考第一节，本篇给出部分细节和要点，假定$U-BOOT为源码根目录。
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############################################################
# (1)建立目标板目录
# 其中lowlevel_init.S采用adsvix的文件，以开启turbo mode，并注释掉
# 其中对pxavoltage.S文件中initPXAvolatage函数的调用。
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cd board/
cp -arv lubbock xsbase270
mv xsbase270/lubbock.c xsbase270/xsbase270.c
cp adsvix/lowlevel_init.S xsbase270/
vim xsbase270/lowlevel_init.S
@setvoltage:
@ mov r10, lr
@ bl initPXAvoltage
@ mov lr, r10
############################################################
# (2)建立目标板配置头文件
############################################################
cd $U-BOOT/include/configs
cp lubbock.h xsbase270.h
############################################################
# (3)修改Makefile
############################################################
#########在$U-BOOT/Makefile中添加：
xsbase270_config: unconfig
@$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm pxa xsbase270
#########在$U-BOOT/Makefile中修改CROSS_COMPILE：
CROSS_COMPILE = arm-iwmmxt-linux-gnueabi-
#########在$U-BOOT/board/xsbase270/Makefile中修改：
#COBJS := lubbock.o flash.o
COBJS := xsbase270.o
这里去掉了flash.c文件，因为它是在lubbock板中自定义的FLASH存储器驱动，lubbock不使用U-Boot自带的FLASH驱动；而在本次移植中，我们将使用U-Boot自带的drivers/cfi_flash.c作为XSBASE270开发板的NOR型闪存28F128K18C的驱动程序，具体过程后述。
实际移植过程中还可能要作如下改动：
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#############################################################
# (1) cpu/pxa/config.mk
#############################################################
#armv5-->armv5te, modified by aaron wong
PLATFORM_CPPFLAGS += -march=armv5te -mtune=xscale
#############################################################
# (2) include/asm-arm/mach-types.h
#############################################################
/* added by aaron */
#define MACH_TYPE_XSBASE270 1141
编译U-Boot:
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export BUILD_DIR=~/u-boot_xsbase270/build/
make xsbase270_config
make
作其他必要修改，直至能正常编译通过。然后再进行后续的针对目标板的定制步骤。
2. 修改U-Boot Stage 1(汇编级)的平台相关代码
U-Boot第一阶段的代码包括：
(1) cpu/pxa/start.S (平台无关，处理器架构相关)
(2) board/xsbase270/lowlevel_init.S (平台与处理器型号相关)
(3) board/xsbase270/config.mk (平台相关，设置TEXT_BASE)
(4) include/configs/xsbase270.h (平台相关，设置寄存器初值等)
lowlevel_init.S已在第一步作了相应修改。config.mk中设置TEXT_BASE(U-Boot的链接起始地址)，暂时不改动(0xa3080000)。
xsbase270.h中定义了系统初始化时的寄存器初值(主要是GPIO配置，时钟与处理器频率设置，片上存储器控制器与存储系统的初始化)，这需要根据平台进行配置。下面给出部分代码示例及注释：
-
/*
* High Level Configuration Options (easy to change)
*/
#define CONFIG_PXA27X 1 /*to keep PXA27x specific code*/
#define CONFIG_XSBASE270 1
#define BOARD_LATE_INIT 1
#undef CONFIG_USE_IRQ /* we don't need IRQ/FIQ stuff */
......
/*
* Size of malloc() pool
*/
#define CFG_MALLOC_LEN (CFG_ENV_SIZE + 128*1024)
#define CFG_GBL_DATA_SIZE 128
/*
* Stack sizes
* The stack sizes are set up in start.S using the settings below
*/
#define CONFIG_STACKSIZE (128*1024) /* regular stack */
#ifdef CONFIG_USE_IRQ
#define CONFIG_STACKSIZE_IRQ (4*1024) /* IRQ stack */
#define CONFIG_STACKSIZE_FIQ (4*1024) /* FIQ stack */
#endif
/*
* Miscellaneous configurable options
*/
#define CFG_CPUSPEED 0x207 /* cpu start-up frequency,91MHz */
/*
* GPIO settings
*/
#define CFG_GPSR0_VAL 0x00003000
#define CFG_GPSR1_VAL 0x00000000
#define CFG_GPSR2_VAL 0x00010000
#define CFG_GPSR3_VAL 0x00020000
#define CFG_GPCR0_VAL 0x00000800
......
/*
* Clock settings
*/
#define CFG_CKEN 0x00400200
#define CFG_CCCR 0x08000290 /* 520 MHz */
/*
* Memory settings
*/
#define CFG_MSC0_VAL 0x7FF82BD0
#define CFG_MSC1_VAL 0x7FF87FF8
#define CFG_MSC2_VAL 0x7FF87FF8
#define CFG_MDCNFG_VAL 0x00001AC9
#define CFG_MDREFR_VAL 0x0000001E
#define CFG_MDMRS_VAL 0x00000000
......
/*
* PCMCIA and CF Interfaces
*/
#define CFG_MECR_VAL 0x00000001
#define CFG_MCMEM0_VAL 0x00010504
#define CFG_MCMEM1_VAL 0x00010504
......
3. 修改U-Boot Stage 2(C语言级)的平台相关代码
U-Boot第二阶段的大部分代码是平台无关的。从移植的角度，我们仅需要关注下面一些平台相关的代码：
(1) include/configs/xsbase270.h：通过使用定义或取消定义相关的预编译变量，用于对平台无关的代码进行平台相关的定制，包括定制U-Boot命令、缺省的环境变量、存储器映射、串口控制台配置、驱动程序等。
(2) board/xsbase270/xsbase270.c：板级初始化，只需进行最基本的配置，包括设置mach-type，启动参数列表首地址，设置标准输入输出设备，获取系统RAM配置信息等。
(3) 驱动程序的移植。最基本的是FLASH存储器驱动程序和以太网卡驱动程序。对于U-Boot中已经支持的器件，可以进行简单移植，否则需要自己加入相关的设备驱动程序。
下面对以上三部分分别阐述。
3.1 配置xsbase270.h
可以参考lubbock.h，adsvix.h等相关开发板的设置，另外也可以从U-Boot源码的README文件获取更多信息。
(1) 存储器映射配置：
-
/*
* Physical Memory Map
*/
#define CONFIG_NR_DRAM_BANKS 4 /* we have 2 banks of DRAM*/
#define PHYS_SDRAM_1 0xa0000000 /* SDRAM Bank #1 */
#define PHYS_SDRAM_1_SIZE 0x04000000 /* 64 MB */
#define PHYS_SDRAM_2 0xa4000000 /* SDRAM Bank #2 */
#define PHYS_SDRAM_2_SIZE 0x00000000 /* 0 MB */
#define PHYS_SDRAM_3 0xa8000000 /* SDRAM Bank #3 */
#define PHYS_SDRAM_3_SIZE 0x00000000 /* 0 MB */
#define PHYS_SDRAM_4 0xac000000 /* SDRAM Bank #4 */
#define PHYS_SDRAM_4_SIZE 0x00000000 /* 0 MB */
#define PHYS_FLASH_1 0x00000000 /* Flash Bank #1 */
#define PHYS_FLASH_2 0x04000000 /* Flash Bank #2 */
#define PHYS_FLASH_SIZE 0x02000000 /* 32 MB */
#define PHYS_FLASH_BANK_SIZE 0x02000000 /* 32 MB Banks */
#define PHYS_FLASH_SECT_SIZE 0x00040000 /* 256 KB sectors (x2) */
#define CFG_DRAM_BASE 0xa0000000
#define CFG_DRAM_SIZE 0x04000000
#define CFG_FLASH_BASE PHYS_FLASH_1
//you can also add other IO address map here, such as a FPGA
(2) 定制U-Boot命令：
在include/config_cmd_default.h头文件中已经预定义了一些常用的U-Boot命令，我们可以在include/configs/xsbase270.h中包含该头文件，对于其中已定义的不需要的命令，可用undef去除；对于要添加的命令，使用define定义相关的符号即可。
-
/*
* Command line configuration.
*/
#include
#define CONFIG_CMD_PING
(3) 控制台串口配置：
包括指定控制台所用的PXA27X串口，缺省的串口通信波特率等。
-
/*
* select serial console configuration
*/
#define CONFIG_FFUART 1 /* we use FFUART on XSBASE270 */
#define CONFIG_BAUDRATE 115200
(4) 环境变量设置
包括BOOTP选项设置，缺省环境变量设置，启动参数列表配置等。
-
/*
* BOOTP options
*/
#define CONFIG_BOOTP_BOOTFILESIZE
#define CONFIG_BOOTP_BOOTPATH
#define CONFIG_BOOTP_HOSTNAME
#define CONFIG_BOOTDELAY 3
#define CONFIG_ETHADDR 08:00:3e:26:0a:5b
#define CONFIG_NETMASK 255.255.255.0
#define CONFIG_IPADDR 192.168.0.21
#define CONFIG_SERVERIP 192.168.0.250
#define CONFIG_BOOTCOMMAND "bootm 80000"
#define CONFIG_BOOTARGS "root=/dev/ram0,rw mem=64M console=ttyS0, 115200"
#define CONFIG_CMDLINE_TAG
#define CONFIG_TIMESTAMP
/* allow to overwrite serial and ethaddr */
#define CONFIG_ENV_OVERWRITE
其中，CONFIG_BOOTCOMMAND和CONFIG_BOOTARGS在后续的引导内核实验中还需要进行修正。
(5) 网卡驱动程序配置：
-
/*
* Hardware drivers
*/
#define CONFIG_DRIVER_SMC91111
#define CONFIG_SMC91111_BASE 0x0C000000
#define CONFIG_SMC_USE_32_BIT 1
XSBASE270采用的网卡是LAN91C111，U-Boot自带的驱动程序drivers/smc91111.c可支持这款网卡，因此只要在这里作相应的配置即可。CONFIG_SMC91111_BASE要根据PXA27X对网卡的地址译码来决定(片选信号CSx和高位地址线)，CONFIG_SMC_USE_32_BIT指定了网卡工作于32位数据总线模式。可以查看驱动程序源代码得到更多配置选项。
(6) NOR型闪存驱动程序配置：
U-Boot本身支持一系列符合CFI(Common Flash Interface)接口规范的闪存，其缺省支持的闪存芯片信息在include/flash.h中定义，该头文件中还定义了CFI闪存驱动所必需的数据结构和其他物理及结构特性描述符。NAND闪存驱动在drivers/nand目录下，这里不予考虑。CFI是针对NOR型FLASH所提出的一种获取闪存芯片物理和结构参数的操作规程和标准。
XSBASE270采用两片Intel 28F128K18C的兼容CFI标准的NOR型闪存，单片容量为16MB，数据线宽度为16-bit，两片并作一个32MB容量的数据宽度为32-bit的BANK来使用。在头文件include/flash.h中没有定义该芯片的相关信息，可以手动添加；这并不是必须的，如果你并不需要使用这些信息的话(例如将CFI驱动所检测到的Device Id与头文件中定义的Device ID进行比对与验证)。
-
/* file : include/flash.h */
#define INTEL_ID_28F128K18 0x88068806 /* added by aaron */
#define FLASH_28F128K18 0x00BA /*Intel 28F128K18 (128M=8Mx16)*/
要使用U-Boot自带的CFI闪存驱动，必须要作的是在include/configs/xsbase270.h中添加如下定义:
-
#define CFG_FLASH_CFI
#define CFG_FLASH_CFI_DRIVER 1
/* avoid long time detection, added by aaron ,see include/flash.h */
#define CFG_FLASH_CFI_WIDTH FLASH_CFI_32BIT
#define CFG_MAX_FLASH_BANKS 1 /* max number of memory banks */
#define CFG_MAX_FLASH_SECT 128 /*max number of sectors on one chip*/
/* timeout values are in ticks */
#define CFG_FLASH_ERASE_TOUT (25*CFG_HZ) /*Timeout for Flash Erase */
#define CFG_FLASH_WRITE_TOUT (25*CFG_HZ) /*Timeout for Flash Write */
/* write flash less slowly */
#define CFG_FLASH_USE_BUFFER_WRITE 1
另外，如果把环境变量保存在FLASH中，还有如下相关定义：
-
/* NOTE: many default partitioning schemes assume the kernel starts at
* the second sector, not an environment. You have been warned!
*/
#define CFG_MONITOR_BASE 0
#define CFG_MONITOR_LEN PHYS_FLASH_SECT_SIZE
#define CFG_ENV_IS_IN_FLASH 1
#define CFG_ENV_ADDR (PHYS_FLASH_1 + PHYS_FLASH_SECT_SIZE)
#define CFG_ENV_SECT_SIZE PHYS_FLASH_SECT_SIZE
#define CFG_ENV_SIZE (PHYS_FLASH_SECT_SIZE / 16)
/* If defined, hardware flash sectors protection is used instead of
* U-Boot software protection. */
#define CFG_FLASH_PROTECTION
(7) 其他配置：
-
/*
* Miscellaneous configurable options
*/
#define CFG_HUSH_PARSER 1
#define CFG_PROMPT_HUSH_PS2 "> "
#define CFG_LONGHELP /* undef to save memory */
#ifdef CFG_HUSH_PARSER
#define CFG_PROMPT "$ " /* Monitor Command Prompt */
#endif
#define CFG_CBSIZE 256 /* Console I/O Buffer Size*/
/* Print Buffer Size */
#define CFG_PBSIZE (CFG_CBSIZE+sizeof(CFG_PROMPT)+16)
#define CFG_MAXARGS 16 /* max number of command args */
#define CFG_BARGSIZE CFG_CBSIZE /*Boot Argument Buffer Size*/
#define CFG_DEVICE_NULLDEV 1
#define CFG_MEMTEST_START 0xa0400000 /* memtest works on */
#define CFG_MEMTEST_END 0xa0800000 /* 4 ... 8 MB in DRAM */
#undef CFG_CLKS_IN_HZ /* everything, incl board info, in Hz */
/*default load address */
#define CFG_LOAD_ADDR (CFG_DRAM_BASE + 0x8000)
#define CFG_HZ 3686400 /* incrementer freq: 3.6864 MHz */
/* valid baudrates */
#define CFG_BAUDRATE_TABLE { 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 }
至此，目标板配置头文件xsbase270.h就完成了。
3.2 板级初始化代码xsbase270.c
只需修改board_init()函数即可，完整代码如下：
-
#include
DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
/* Miscelaneous platform dependent initialisations */
int board_init (void)
{
/* memory and cpu-speed are setup before relocation */
/* so we do _nothing_ here */
/* arch number of XSBASE270-Board */
gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_XSBASE270;
/* adress of boot parameters */
gd->bd->bi_boot_params = 0xa0000100;
return 0;
}
int board_late_init(void)
{
setenv("stdout", "serial");
setenv("stderr", "serial");
return 0;
}
int dram_init (void)
{
gd->bd->bi_dram[0].start = PHYS_SDRAM_1;
gd->bd->bi_dram[0].size = PHYS_SDRAM_1_SIZE;
gd->bd->bi_dram[1].start = PHYS_SDRAM_2;
gd->bd->bi_dram[1].size = PHYS_SDRAM_2_SIZE;
gd->bd->bi_dram[2].start = PHYS_SDRAM_3;
gd->bd->bi_dram[2].size = PHYS_SDRAM_3_SIZE;
gd->bd->bi_dram[3].start = PHYS_SDRAM_4;
gd->bd->bi_dram[3].size = PHYS_SDRAM_4_SIZE;
return 0;
}
3.3 驱动程序移植
最主要的是闪存和网卡驱动程序的移植。由于使用U-Boot自带的CFI闪存驱动程序和SMC91111网卡驱动程序，应此只要在头文件中进行相关配置即可完成。具体见3.1节。如果需要自行添加相关的设备驱动，则需要在board/xsbase270/目录下添加驱动源文件，并将其添加到该目录下的Makefile中进行编译与链接。
至此，针对特定目标板的U-Boot软件移植工作基本完成。在下一节中，将简单讨论U-Boot的基本的硬件调试方法与技巧
U-Boot的移植之(四)调试篇：下载U-Boot到目标板进行调试
编译完成之后，得到的几个重要文件是：
(1) u-boot.bin: 116K，原始二进制文件，用于下载到启动ROM进行系统引导；
(2) u-boot: 384K，ELF格式映像文件，可加载到SDRAM或SRAM中进行调试；
(3) u-boot.srec: Motorola S-Records格式映像。
(4) System.map: U-Boot映像文件的符号表，各符号的链接地址。
最有效的调试方法是下载到目标板的启动闪存，使用硬件仿真器进行跟踪调试。使用Skyeye，Qemu等软件仿真器不能达到真实的调试效果，尤其不能真实反映第一阶段的底层初始化过程，只适合作U-Boot的学习与研究之用。有人提出在没有硬件仿真器的情况下，使用“点灯大法(利用目标板的LED指示程序运行阶段)”进行跟踪调试，这实际上无异于盲人摸象，特别是在底层初始化阶段，一条指令就可能导致异常。也有人提出注释掉start.S中的lowlevel_init调用，将U-Boot映像加载到SDRAM中进行调试，这实际上只能对U-Boot进行功能调试，而无法跟踪U-Boot的底层初始化过程。当然，如果实在嫌烧写FLASH的速度较慢，又心疼其擦写寿命，也可以将U-Boot映像加载到片上SRAM中调试，因为U-Boot的开始一部分代码是位置无关的(除了后6个异常向量外，不过并不构成影响)；这要求片上SRAM够大，因为U-Boot的映像大小约有300K－400K。
笔者使用Banyan-U ARM EMULATOR JTAG仿真器，结合AXD软件平台进行调试。
首先将u-boot.bin下载到FLASH地址0x0，连接好串口，启动minicom或超级终端，目标板上电后，串口控制台无任何输出。这很有可能是lowlevel_init那段代码出了问题，因为它牵涉到GPIO的配置，处理器时钟频率设置，系统总线频率与存储器的时序匹配及初始化，稍有差错就会当机。当然也有可能是串口的配置不正确，但这部分比较简单，出错的可能性比较小。
对于下载到FLASH存储器的原始二进制文件，只能进行汇编级的跟踪调试。先利用objdump工具生成U-Boot映像的反汇编代码：
-
arm-iwmmxt-linux-gnueabi-objdump -S u-boot > u-boot.S
反汇编代码u-boot.S和符号表System.map将是跟踪调试过程中的得力助手。
另一个重要的调试技巧是在AXD中现场修改寄存器和存储单元的内容，这样可以帮助我们找到问题所在，而不必每次改动都重新编译u-boot，也避免了FLASH的频繁烧写。
例如，笔者在单步跟踪调试时，发现在地址0xa30804b4处，使用指令”str r1, [r0]”配置GPDR1(GPIO方向寄存器1)后，存储器0x0地址开始的大片内容全部被更改，导致异常终止。这时可以在该处设置一个断点，复位目标板全速运行到断点处，修改寄存器r1的值(GPDR1的初值)，再执行该条指令。经试验发现，对于XSBASE270开发板，必须要先初始化GAFRx，再初始化GPDRx，才不致于发生上述异常。而在start.S中，是先完成GPDRx的初始化之后，再初始化GAFRx的，因此需要在源代码中将这两段代码的位置互换，重新编译后，再下载到FLASH中。
U-Boot的串口控制台输出如下：
-
U-Boot 1.3.0-rc2 (Oct 16 2007 - 01:57:29)
DRAM: 64 MB
Flash: 32 MB
In: serial
Out: serial
Err: serial
Hit any key to stop autoboot: 0
$
另一个问题是环境变量的设置与保存。将环境变量保存在FLASH中，使用setenv命令设置环境变量，再使用saveenv命令保存，这样在下次开机时，就会使用新的环境变量。如果使用的是U-Boot自带的CFI闪存驱动，在保存环境变量时可能会出现如下问题：
-
$ setenv ipaddr 192.168.1.21
$ saveenv
Saving Environment to Flash...
Un-Protected 1 sectors
Erasing Flash...
Flash erase error at address 40000
Block Erase Error.
Block locked.
done
Erased 1 sectors
这是因为缺省情况下U-Boot对FLASH有软件写保护，这时在U-Boot启动完毕后即使使用jflashmm工具也无法对FLASH进行烧写：
-
[aaronwong@localhost Jflash-XSBase270]$ sudo ./jflashmm u-boot.bin
JFLASH Version 5.01.007
COPYRIGHT (C) 2000 - 2003 Intel Corporation
PLATFORM SELECTION:
Processor= PXA27x
Development System= XSBase270
Data Version= 1.00.001
PXA27x revision ??
Found flash type: 28F128K18
Erasing block at address 0
Error, Block erase timed out
解决办法可参考Uboot-Users邮件列表Erase error on dual P30(CFI) flash chips主题讨论，具体是在include/configs/xsbase270.h中定义CFG_FLASH_PROTECTION，该选项在README文件中的描述如下：
-
- CFG_FLASH_PROTECTION
If defined, hardware flash sectors protection is used
instead of U-Boot software protection.
修改完毕重新编译U-Boot，在目标板上电后U-Boot启动完毕之前，使用jflashmm工具将新的u-boot.bin烧写到目标板启动闪存。这时可成功修改环境变量并保存到FLASH中：
-
$ setenv ipaddr 192.168.1.21
$ saveenv
Saving Environment to Flash...
. done
Un-Protected 1 sectors
Erasing Flash...
. done
Erased 1 sectors
Writing to Flash... done
. done
Protected 1 sectors
一旦U-Boot的基本功能调试通过，能正常在目标板运行，剩余的工作就是根据实际情况调整TEXT_BASE以及内核引导参数，使用U-Boot来引导Linux内核。