[Android O] [RK3399] -- Uboot 解析 parameter.txt 及 Uboot 向内核传递 DTB 分析

概述

Rockchip android 系统平台使用 parameter 文件来配置一些系统参数，比如定义串口号，固件版本，nand flash 分区信息等等。Parameter 的参数是由 BootLoader 解析的。另外，Parameter 文件也是 upgrade_tool (rockchip 烧录工具) 烧录系统的依据，这点很重要，由此可知为何 BootLoader 通过解析 Parameter 文件即可获取到系统的烧录信息与相关参数。

DTB文件可以存放于 android 标准格式的 boot/recovery 分区中，也可以存放于 resource 分区。U-boot 假定 kernel 启动必须加载 dtb 文件，dtb 由 Uboot 传递给 kernel。

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Uboot 对 Parameter.txt 的解析

解析代码位于：u-boot/board/rockchip/common/rkloader/parameter.c

调用过程如下：

load_disk_partitions(void)
                GetParam(0, param) -------- 从 0 地址中获取 param，也从侧面反应 upgrade_tool 将 parameter.txt 烧写到 0 地址中
                        StorageReadLba(param_addr+i*PARAMETER_OFFSET, buf, read_sec) -------- 读取 param
                ParsePara(&gBootInfo, param->parameter, param->length) -------- 若 GetParam成功，就解析 param
                        ParseLine(info, line) -------- 按行解析 parameter 文件

经过以上的解析之后，Uboot 就获取到了 parameter.txt 文件中的系统信息。

由其中可知： upgrade_tool 会将 parameter.txt 烧写到 0x00000000 的地址中。

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Uboot 传送 DTB 到内核

设备树的概念

设备树是一种描述硬件支援的数据结构，它通过 BootLoader 将硬件资源传给内核，使得内核和硬件资源描述相对独立。

Device Tree 可以描述的信息包括 CPU 的数量和类型，内存基地址和大小，总线和桥，外设链接，中断控制器和中断使用情况，GPIO 控制器和 GPIO 使用情况，Clock 控制器和 Clock 使用情况。

另外，设备树对于可热插拔的设备不进行具体描述，它只描述用于控制该热插拔设备的控制器。

设备树的主要优势：对于同一个 SOC 的不同主板，只需要更换设备树文件 .dtb 即可实现不同主板的无差异支持，而无需更换内核文件。

注：要使得内核支持使用设备树，除了内核编译时需要打开相对应的选项外，BootLoader 也需要支持将设备树的数据结构传给内核。

BootLoader（BootLoader支持）

DTC 编译 .dts 生成二级制文件 .dtb，BootLoader 在引导内核的时，会预先读取  .dtb 到内存，进而由内核解析。

BootLoader 需要将设备树在内存中的地址传给内核，在 ARM 中通过 bootm 或 bootz 命令来进行传递。

bootm [kernel_addr] [initrd_address] [dtb_address]，其中kernel_addr为内核镜像的地址，initrd为initrd的地址，dtb_address为dtb所在的地址。若initrd_address为空，则用“-”来代替。

Linux 内核对硬件的描述方式

在以前的版本中：

1.  内核包含了对硬件的全部描述；
2.  BootLoader 会加载一个二进制的内核镜像，并执行它，比如 uImage 或者 zImage；
3.  BootLoader 会提供一些额外的信息，成为 ATAGS，它的地址会通过 r2 寄存器传给内核；ATAGS 包含了内存大小和地址，kernel command line 等等；
4.  BootLoader 会告诉内核加载哪一款 board，通过 r1 寄存器存放的 machine type integer;
5.  U-Boot 的内核启动命令：bootm
6.  Barebox 变量：bootm.image (?)

现今的内核版本使用了 Device Tree：

1.  内核不再包含对硬件的描述，它以二进制的形式单独存储在另外的位置：the device tree blob
2.  BootLoader 需要加载两个二进制文件：内核镜像和 DTB
   内核镜像仍然是 uImage 或者 zImage；
   DTB 文件在 arch/arm64/boot/dts 中，每一个 board 对应一个 dts 文件；
3.  BootLoader 通过 r2 寄存器来传递 DTB 地址，通过修改 DTB 可以修改内存信息，kernel command line（chosen 节点），以及潜在的其他信息；
4.  不再有 machine type；
5.  U-Boot 的内核启动命令：bootm -
6.  Barebox 变量：bootm.image，bootm.oftree

DTS chosen 节点

DTS chosen 节点位于根节点下，该节点用来给内核传递参数，对于 Linux 内核，该节点下最有用的属性是 bootargs，该属性的类型是字符串，用来向 Linux 内核传递 cmd_line。

/{
    chosen {
        bootargs = "earlycon=uart8250,mmio32,0xff1a0000 swiotlb=1 coherent_pool=1m";
    };
};

DTB 加载及解析过程

DTS ----> DTB --(传给内核)--> 内核解析DTB ----> device_node ----> platform_device

系统应该会根据 Device Tree 来动态的增加系统中的 platform_device。当然，这个过程并非只发生在 platform_bus 上，例如 AMBA 总线，PCI 总线。一言以蔽之，如果要并入 Linux kernel 的设备驱动模型，那么就需要根据 device_node 的树状结构（root 是 of_allnodes）将一个个的 device node 挂入到相应的总线 device 链表中。只要做到这一点，总线机制就会安排 device 和 driver 的约会。当然，也不是所有的 device node 都会挂入 bus 上的设备链表，比如 cpus node，memory node，chosen node  等。

解析加载过程总结为：

1.  kernel 入口处获取到 Uboot 传过来的 .dtb 镜像的基地址
2.  通过 early_init_dt_scan() 函数来获取 kernel 初始化时需要的 bootargs 和 cmd_line 等系统引导参数
3.  调用 unflatten_device_tree 函数来解析 dtb 文件，构建一个由 device_node 结构连接而成的单向链表，并使用全局变量 of_allnodes 保存这个链表的头指针
4.  内核调用 OF 的 API 接口，获取 of_allnodes 链表信息来初始化内核其他子系统、设备等。

 

本文参考文章：https://blog.csdn.net/u014650722/article/details/79076352
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