uboot如何启动内核
uboot和内核的本质
uboot的本质是一个裸机程序，操作系统内核本质也是裸机程序。区别就是操作系统运行起来后，在软件上分为内核层和应用层，分层后两层的权限不同，内存访问和设备操作的管理更加精细（内核可以随便访问各种硬件，而应用程序只能被限制地访问硬件和内存地址）。
直观来看，uboot的镜像是uboot.bin，Linux系统的镜像是zImage，这两个东西其实都是两个裸机程序镜像，从系统启动的角度来讲，内核其实就是一个大的、复杂的裸机程序。
一个完整的软件+硬件的嵌入式系统，静止时（未上电时）bootloader、kernel、rootfs等必须的软件都以镜像的形式存储在启动介质中（X210中是iNand/SD卡）；运行时都是在DDR内存中运行的，与存储介质无关。上面两个状态都是稳定状态，第3个状态是动态过程，也就是启动过程。
动态启动过程就是一个从SD卡逐步搬移到DDR内存，并且运行启动代码进行相关的硬件初始化和软件架构的建立，最终达到运行时稳定状态。
静止时uboot.bin、zImage、rootfs都在SD卡中，它们不可能随意存放在SD卡的任意位置，因此需要对SD卡进行一个分区，然后将各种镜像各自存放在各自的分区，这样在启动过程中uboot、内核等就知道到哪里去找谁。
uboot在第一阶段中进行重定位时将第二阶段（整个uboot镜像）加载到DDR的0xc3e00000地址处，这个地址就是uboot的链接地址。
内核也有类似要求，uboot启动内核时将内存从SD卡读取放到DDR中（其实就是个重定位的过程），不能随意放置，必须放在内核的链接地址处，否则启动不起来。
uboot是无条件启动的，从零开始启动的；内核启动需要帮忙，uboot要帮助内核实现重定位（从SD卡到DDR），uboot还要给内核提供启动参数。
启动内核第一步：加载内核到DDR中
uboot要启动内核，分为两个步骤：第一步是将内核镜像从启动介质中加载到DDR中，第二步是去DDR中启动内核镜像。（内核代码没有考虑重定位，而是直接由uboot加载到DDR中的它的链接地址）。
常规启动时，各种镜像都在SD卡中，因此uboot只需要从SD卡的kernel分区去读取内核镜像到DDR中即可。读取要使用uboot的命令来读取。譬如X210的iNand版本时movi命令，movi read kernel 30008000。其中kernel指的是uboot中的kernel分区（uboot规定的SD卡中的一个区域范围）。
uboot还支持远程启动，也就是内核镜像不用烧录到开发板的SD卡中，而是放在主机的服务器中，然后需要启动时uboot通过网络从服务器中下载镜像到开发板的DDR中。
zImage和uImage的区别联系
- bootm命令对应do_bootm函数
命令前加do_即可构成这个命令对应的函数，因此当我们bootm命令执行时，uboot实际执行的函数叫do_bootm函数，在cmd_bootm.c。
do_bootm刚开始定义了一些变量，然后用宏来条件编译执行secureboot的一些代码（主要进行签名认证）；然后到了CONFIG_ZIMAGE_BOOT，用这个宏来控制进行条件编译一些代码，这段代码是用来支持zImage格式的内核启动的。
- vmlinuz 和 zImage 和uImage
uboot经过编译直接生成的elf格式的可执行程序是u-boot，这个程序类似于Windows下的exe格式，在操作系统下是可以直接执行的。但是这种格式不能用来烧录下载。我们用来烧录下载的是u-boot.bin，这个东西是由uboot使用arm-linux-objopy工具进行加工得到的。这个uboot.bin就叫镜像（image），镜像是用来烧录到iNand中执行的。
Linux内核经过编译后也会生成一个elf格式的可执行程序，叫vmlinux或vmlinuz，这个就是原始的未经任何处理加工的原版内核elf文件；嵌入式系统部署时烧录的一般不是这个，而是要用objcopy工具去制作成烧录镜像格式（就是uboot.bin格式，但是没有bin后缀），经过制作加工成烧录镜像的文件就叫Image（制作把78M大的精简成了7.5M，因此这个制作烧录镜像的目的就是缩减大小，节省磁盘）。
原则上Image就可以直接被烧录到Flash上进行启动执行（类似于uboot.bin）。实际上Linux得作者们觉得Image还是太大了所以对Image进行了压缩，并且在Image压缩后的文件的前端加了一部分解压缩的代码，构成了一个压缩格式的镜像就叫做zImage。
uboot为了启动内核，还发明了一种内核格式叫uImage，uImage是由zImage加工得到的。（注意，uImage不关Linux内核的事，Linux只管生成zImage）。
zImage启动细节
do_bootm函数中一直到397行的after_header_check这个符号处，都是在进行镜像的头部信息校验。校验时就要根据不同种类的Image类型进行不同的校验。所以do_bootm函数的核心就是去分辨传进来的Image到底是什么类型，然后按照这种类型的头信息格式去校验。校验通过则进入下一步去启动内核；失败则认为内核有问题，不能启动。
- LINUX_ZIMAGE_MAGIC
这个是一个定义的魔数，表示这个镜像是一个zImage，也就是说zImage格式的镜像中在头部的一个固定位置存放了这个数作为格式标记。如果我们拿到一个Image，去他的那个位置去取4字节判断它是否等于对应魔数，就可知道镜像类型。
- image_header_t
这个数据结构是uboot启动内核时使用的一个标准启动数据结构，zImage头信息也是一个image_header_t，但是在实际启动之前需要进行一些改造。hdr->ih_os = IH_OS_LINUX;hdr->ih_ep = ntohl(addr)，这两句就是在进行改造。
images全局变量是do_bootm函数中使用的，用来完成启动过程的。zImage的校验过程其实就是先确认是不是zImage，确认后再修改zImage的头信息到合适，修改后用头信息去初始化images这个全局变量，然后就完成校验。
uImage启动
LEGACY（遗留的），在do_bootm函数中，这种方式指的就是uImage方式。
uImage方式是uboot本身发明的支持linux启动的镜像格式，但是后来这种方式被一种新的方式替代，这个新的方式就是设备树方式。
uImage的启动校验主要在boot_get_kernel函数中，主要任务就是校验uImage的头信息，并且得到真正的kernel的起始位置去启动。
上述校验头信息即为启动内核第二步；第三阶段是调用do_bootm_linux函数。
do_bootm_linux函数
函数在uboot/lib_arm/bootm.c中。
ep就是entrypoint的缩写，就是程序入口。一个镜像文件的起始执行部分不是在镜像的开头（开头是n字节的头信息），真正的镜像文件执行时第一句代码在镜像的中部某个字节处，相当于一定的偏移量，这个偏移量记录在头信息中。
一般执行一个镜像都是：第一步先读取头信息，然后在头信息的特定地址去找MAGIC_NUM，由此来确定镜像种类；第二步对镜像进行校验；第三步再次读取头信息，由特定地址知道这个镜像的各种信息（镜像长度，镜像种类，入口地址）；第四步就是去entrypoint处执行镜像。
theKernel = (void (*)(int, int, uint))ep;
将ep赋值给theKernel，则这个函数就指向了内存中加载的OS镜像的真正入口地址（就是操作系统的第一句执行代码）。
机器码的再次确定
uboot在启动内核时，机器码要传给内核。uboot传给内核的机器码如何确定？第一顺序是环境变量machid，第二顺序是gd->bd->bi_arch_num（x210_sd.h中硬编码配置的）
Starting kernel ... 这个是uboot中最后一句打印出来的东西。这句如果能出现，说明uboot整个是成功的，也成功加载了内核镜像，也校验通过了，也找到入口地址了，也试图去执行了。如果这句之后串口没有输出，说明内核没有被成功执行，原因一般是：传参（占80%）、内核在DDR中的加载地址。
传参详解
- tag方式传参
struct tag，tag是一个数据结构，在uboot和linux kernel中都有定义tag数据结构，而且定义是一样的。
tag_header和tag_xxx：tag_header中有这个tag的size和类型编码，kernel拿到一个tag后先分析tag_header得到tag的类型和大小，然后将tag中剩余部分当作一个tag_xxx处理。
tag_start与tag_end：kernel接收到的参数是若干个tag组成的，这些tag由tag_start开始，由tag_end结束。
tag传参的方式是由Linux kernel发明的，kernel定义了这种向自身传参的方式，uboot只是实现了这种方式从而可以支持给kernel传参。
- x210_sd.h中配置传参宏
CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS，tag_mem，传参内容是内存配置信息。
CONFIG_CMDLINE_TAG，tag_cmdline，传参内容是启动命令行参数，也就是uboot环境变量的bootargs。
内核如何拿到这些tag？
uboot最终是调用theKernel函数来执行Linux内核的，uboot调用这个函数（其实就是Linux内核）时传递了3个参数。这3个参数就是uboot直接传递给Linux内核的3个参数，通过寄存器来实现传参的。（第一个参数就放在r0中，第二个参数放在r1中，第三个参数放在r2中）第一个参数固定为0，第二个参数时机器码，第三个参数传递的就是大片传参tag的首地址。