u-boot源码个别分析

深入Bootloader系列

http://ftp.denx.de/pub/u-boot/

简介===>

1．U-Boot系统加载器

U-Boot是一个规模庞大的开源Bootloader软件，最初是由denx（www.denx.de）发起。U-Boot的前身是PPCBoot，目前是SourceForge（www.sourceforge.net）的一个项目。

最初的U-Boot仅支持PowerPC架构的系统，称做PPCBoot。从0.3.2官方版本之后开始逐步支持多种架构的处理器，目前可以支持 PowerPC（MPC5xx、MPC8xx、MPC82xx、MPC7xx、MPC74xx）、ARM（ARM7、ARM9、StrongARM、 Xscale）、MIPS（4kc、5kc）、X86等处理器，支持的嵌入式操作系统有Linux、Vx-Works、NetBSD、QNX、 RTEMS、ARTOS、LynxOS等，是PowerPC、ARM9、Xscale、X86等系统通用的Boot方案。

U-Boot支持的处理器和操作系统很多，但是它对PowerPC系列处理器和Linux操作系统支持最好。U-Boot支持的功能也较多，对于嵌入式开发常用的查看、修改内存，从网络下载操作系统镜像等功能都提供了很好的支持。U-Boot的项目更新较快，支持的目标板众多，是学习底层开发很好的示例。

2．ViVi系统加载器

ViVi是韩国的mizi公司专门针对ARM9处理器设计的一款Bootloader。它的特点是操作简便，同时提供了完备的命令体系，目前在三星系列的ARM9处理器上ViVi也比较流行。

与U-Boot相比，由于ViVi支持的处理器单一，ViVi的代码也要小很多。同时，ViVi的软件架构和配置方法采用和Linux内核类似的风格，对于有过配置编译Linux内核经验的读者，ViVi更容易上手。

与其他的Bootloader一样，ViVi有两种工作模式：启动加载模式和下载模式。使用启动加载模式，在目标板上电后，ViVi会从预先配置好的Flash分区读取Linux或者其他系统的镜像并且启动系统；使用下载模式，ViVi向用户提供了一个命令行接口，通过该接口用户可以使用ViVi提供的命令。ViVi主要提供了5个命令如下：

Load：把二进制文件载入Flash或RAM。

Part：操作MTD分区信息。显示、增加、删除、复位、保存MTD分区。

Param：设置参数。

Boot：启动系统。

Flash：管理Flash，如删除Flash的数据。

与Linux内核的组织类似，ViVi的源代码主要包括arch、init、lib、drivers和include等几个目录，共200多个代码文件。各目录的具体功能请参考ViVi相关的信息。

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基本目录分类：

common目录是与体系结构无关的文件，包括实现各种命令的C语言源代码文件。

cpu目录 存放与CPU相关的文件，每种CPU需要的代码文件存放在以CPU名称命名的子目录下，arm920t存放了arm920t为内核的 CPU相关的文件。在每个特定的子目录下都包括cpu.c、interrupt.c和start.S这3个文件，这3个文件是CPU初始化以及配置中断的代码。U-Boot自带了很多CPU相关的代码，用户可以在现有CPU支持的基础上修改自己所需要的配置。

通用设备的驱动程序存放在drivers目录下。U-Boot自带了许多设备的驱动，包括显示芯片、网络接口控制器、USB控制器、I2C器件等，对于大多数用户而言已经够用，用户也可以按照自己的需求增加或者修改设备驱动。

fs 存放支持的文件系统代码，U-Boot目前支持cramfs、ext2、fat、jffs、reiserfs、yaffs等多种常见的文件系统。

net目录 是与网络协议有关的代码，比如BOOTP协议、TFTP协议、RARP协议等。

post 存放与硬件自检有关的代码。

rtc目录 存放与硬件实时时钟相关的代码。

tools目录 存放U-Boot编译过程中用到的一些工具代码。 // 例如：mkimage

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

hao:
start_armboot => bootm.c
向量表在_start开始阶段已经汇编搞定。

其实主要就是个寄存器和内存的基本处理。

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列出了U-Boot在ARM处理器启动过程中的几个关键点，
从图中看出U-Boot的启动代码分布在start.S、low_level_init.S、 board.c和main.c文件中。

start.S 是U-Boot整个程序的入口，该文件使用汇编语言编写，不同体系结构的启动代码是不同的；

low_level_init.S 是特定开发板的设置代码；

board.c 包含开发板底层设备驱动；

main.c是一个与平台无关的代码，U-Boot应用程序的入口在此文件中。

取出CPSR寄存器的值，CPSR寄存器保存当前系统状态，

使用比特清除命令清空了CPSR寄存器的中断控制位，表示清除中断。

设置了CPSR寄存器的处理器模式位为管理模式，然后在第117行写入 CPSR的值强制切换处理器为超级保护模式。

定义看门狗控制器有关的变量，

根据平台设置看门狗定时器。

设置时钟分频寄存器的值。

需要根据CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT宏的值是否跳转到cpu_init_crit标号执行

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝cpu_init_crit＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

cpu_init_crit标号处的代码初始化ARM处理器关键的寄存器

228 /*
229 *****************************************************************
230 *
231 * CPU_init_critical registers
232 *
233 * setup important registers
234 * setup memory timing
235 *
236 ******************************************************************
237 */
238
239
240 #ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
241 cpu_init_crit:
242 /*
243 * flush v4 I/D caches
244 */
245 mov r0, #0
246 mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0 /* flush v3/v4 cache */ // 1.刷新cache
247 mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0 /* flush v4 TLB */ // 2.刷新TLB
248
249 /*
250 * disable MMU stuff and caches // 3.关闭MMU
251 */
252 mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0
253 bic r0, r0, #0x00002300 @ clear bits 13, 9:8 (--V- --RS)
254 bic r0, r0, #0x00000087 @ clear bits 7, 2:0 (B--- -CAM)
255 orr r0, r0, #0x00000002 @ set bit 2 (A) Align
256 orr r0, r0, #0x00001000 @ set bit 12 (I) I-Cache
257 mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0
258
259 /*
260 * before relocating, we have to setup RAM timing
261 * because memory timing is board-dependend, you will
262 * find a lowlevel_init.S in your board directory.
263 */
264 mov ip, lr
265 bl lowlevel_init // 跳转到lowlevel_init
266 mov lr, ip
267 mov pc, lr
268 #endif /* CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT */

==>2.

TLB的作用是在处理器访问内存数据的时候做地址转换。TLB的全称是Translation Lookaside Buffer，可以翻译做旁路缓冲。

TLB中存放了一些页表文件，文件中记录了虚拟地址和物理地址的映射关系。当应用程序访问一个虚拟地址的时候，会从 TLB中查询出对应的物理地址，然后访问物理地址。TLB通常是一个分层结构，使用与Cache类似的原理。处理器使用一定的算法把最常用的页表放在最先访问的层次。

==>3.

程序第252～257行关闭MMU。MMU是内存管理单元（Memory Management Unit）的缩写。在现代计算机体系结构上，MMU被广泛应用。使用MMU技术可以向应用程序提供一个巨大的虚拟地址空间。在U-Boot初始化的时候，程序看到的地址都是物理地址，无须使用MMU。

=========================lowlevel_init=========================

位于board/smdk2410/lowlevel_init.S文件

开发板相关的初始化配置

133 lowlevel_init:
134 /* memory control configuration */
135 /* make r0 relative the current location so that it */
136 /* reads SMRDATA out of FLASH rather than memory ! */
137 ldr r0, =SMRDATA // 读取SMRDATA变量地址
138 ldr r1, _TEXT_BASE // 读取_TEXT_BASE变量地址
139 sub r0, r0, r1 // 得出相对偏移
140 ldr r1, =BWSCON // 主要是了解BANK的位宽，16位
141 add r2, r0, #13*4 // 得到SMRDATA占用的大小，结尾处的偏移
142 0:
143 ldr r3, [r0], #4 // 加载SMRDATA到内存，相当于一个while循环
144 str r3, [r1], #4
145 cmp r2, r0
146 bne 0b // 循环，相当于while循环
147
148 /* everything is fine now */
149 mov pc, lr
152 /* the literal pools origin */
153
154 SMRDATA: // 定义SMRDATA值
155 .word (0+(B1_BWSCON<<4)+(B2_BWSCON<<8)+(B3_BWSCON<<12)+(B4_BWSCON
<<16)+(B5_BWSCON<<20)+(B6_BWSCON<<24)+(B7_BWSCON<<28))
156 .word ((B0_Tacs<<13)+(B0_Tcos<<11)+(B0_Tacc<<8)+(B0_ Tcoh<<6)+
(B0_Tah<<4)+(B0_Tacp<<2)+(B0_PMC))
157 .word ((B1_Tacs<<13)+(B1_Tcos<<11)+(B1_Tacc<<8)+(B1_Tcoh<<6)+
(B1_Tah<<4)+(B1_Tacp<<2)+(B1_PMC))
158 .word ((B2_Tacs<<13)+(B2_Tcos<<11)+(B2_Tacc<<8)+(B2_Tcoh<<6)+
(B2_Tah<<4)+(B2_Tacp<<2)+(B2_PMC))
159 .word ((B3_Tacs<<13)+(B3_Tcos<<11)+(B3_Tacc<<8)+(B3_Tcoh<<6)+
(B3_Tah<<4)+(B3_Tacp<<2)+(B3_PMC))
160 .word ((B4_Tacs<<13)+(B4_Tcos<<11)+(B4_Tacc<<8)+(B4_Tcoh<<6)+
(B4_Tah<<4)+(B4_Tacp<<2)+(B4_PMC))
161 .word ((B5_Tacs<<13)+(B5_Tcos<<11)+(B5_Tacc<<8)+(B5_Tcoh<<6)+
(B5_Tah<<4)+(B5_Tacp<<2)+(B5_PMC))
162 .word ((B6_MT<<15)+(B6_Trcd<<2)+(B6_SCAN))
163 .word ((B7_MT<<15)+(B7_Trcd<<2)+(B7_SCAN))
164 .word ((REFEN<<23)+(TREFMD<<22)+(Trp<<20)+(Trc<<18)+
(Tchr<<16)+REFCNT)
165 .word 0x32
166 .word 0x30
167 .word 0x30

程序第137～141行计算SMRDATA需要加载的内存地址和大小。首先在137行读取SMRDATA的变量地址，之后计算存放的内存地址并且记录在r0寄存器，然后根据总线宽度计算需要加载的SMRDATA大小，并且把加载结束地址存放在r2寄存器。

程序第142～146行复制SMRDATA到内存。SMRDATA是开发板上内存映射的配置

正式开始了第二阶段：

relocate部分的代码负责把U-Boot Stage2的代码从Flash存储器加载到内存，代码如下：

163 #ifndef CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT
164 relocate: /* relocate U-Boot to RAM */
165 adr r0, _start /* r0 <- current position of code */
// 获取当前代码存放地址 00000000
166 ldr r1, _TEXT_BASE /* test if we run from flash or RAM */
// 获取内存存放代码地址 33f80000
167 cmp r0, r1 /* don't reloc during debug */
//地址相同说明程序已经在内存中则不需要加载
168 beq stack_setup
169 //开始加载
170 ldr r2, _armboot_start // 获取stage2代码存放地址
171 ldr r3, _bss_start // 获取内存代码段起始地址
172 sub r2, r3, r2 /* r2 <- size of armboot */
// 不包括向量表，U－BOOT的整个大小
173 add r2, r0, r2 /* r2 <- source end address */
33f80000 size // 计算stage2代码结束地址
174
175 copy_loop:
176 ldmia r0!, {r3-r10} /* copy from source address [r0] */
// 从Flash复制代码到内存
177 stmia r1!, {r3-r10} /* copy to target address [r1] */
178 cmp r0, r2 /* until source end addreee [r2] */
179 ble copy_loop
180 #endif /* CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT */
181
182 /* Set up the stack */
// 在内存中建立堆栈
183 stack_setup:
184 ldr r0, _TEXT_BASE /* upper 128 KiB: relocated uboot */
185 sub r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN /* malloc area */ // 分配内存区域
186 sub r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* bdinfo */
187 #ifdef CONFIG_USE_IRQ
188 sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)
189 #endif
190 sub sp, r0, #12 /* leave 3 words for abort-stack */
191
192 clear_bss: // 初始化内存bss段内容为0
193 ldr r0, _bss_start /* find start of bss segment */
// 查找bss段起始地址
194 ldr r1, _bss_end /* stop here */ // 查找bss段结束地址
195 mov r2, #0x00000000 /* clear */ // 清空bss段内容
196
197 clbss_l: str r2, [r0] /* clear loop... */
198 add r0, r0, #4
199 cmp r0, r1
200 ble clbss_l
223 ldr pc, _start_armboot // 设置程序指针为start_armboot()函数地址
224
225 _start_armboot:
.word start_armboot //这里是个C的函数名字，也就是入口地址

代码解释：

程序首先在165～168行检查当前是否在内存中执行代码，根据结果决定是否需要从Flash存储器加载代码。程序通过获取_start和_TEXT_BASE所在的地址比较，如果地址相同说明程序已经在内存中，无须加载。

程序第170～173行计算要加载的Stage2代码起始地址和长度，然后在第176～179行循环复制Flash的数据到内存，每次可以复制8个字长的数据。

Stage2程序复制完毕后，程序第184～190行设置系统堆栈，最后在第193～200行清空内存bss段的内容。

relocate程序最后在223行设置程序指针寄存器为start_armboot()函数地址，程序跳转到Stage2部分执行。请注意第 225行的定义，_start_armboot全局变量的值是C语言函数start_armboot()函数的地址，使用这种方式可以在汇编中调用C语言编写的函数。

这里就是之前启动的C的函数：start_armboot()

start_armboot()函数主要初始化ARM系统的硬件和环境变量，包括Flash存储器、FrameBuffer、网卡等，最后进入U-Boot应用程序主循环。

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

236 void start_armboot (void)
237 {
238 init_fnc_t **init_fnc_ptr;
239 char *s;
240 #ifndef CFG_NO_FLASH
241 ulong size;
242 #endif
243 #if defined(CONFIG_VFD) || defined(CONFIG_LCD)
244 unsigned long addr;
245 #endif
246
247 /* Pointer is writable since we allocated a register for it */
248 gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t)); //全局的系统初始化参数
249 /* compiler optimization barrier needed for GCC >= 3.4 */
250 __asm__ __volatile__("": : :"memory");
251
252 memset( (void*)gd, 0, sizeof (gd_t) );
253 gd->bd = (bd_t*)( (char*)gd - sizeof(bd_t) );
254 memset ( gd->bd, 0, sizeof (bd_t) ); //初始化了板子的参数
255
256 monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start;
257
258 for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) {
259 if ((*init_fnc_ptr)() != 0) {
260 hang ();
261 }
262 }
263
264 #ifndef CFG_NO_FLASH
265 /* configure available FLASH banks */
266 size = flash_init (); // 初始化 Flash存储器配置
267 display_flash_config (size); // 显示 Flash存储器配置
268 #endif /* CFG_NO_FLASH */
269
270 #ifdef CONFIG_VFD
271 # ifndef PAGE_SIZE
272 # define PAGE_SIZE 4096
273 # endif
274 /*
275 * reserve memory for VFD display (always full pages)
276 */
277 /* bss_end is defined in the board-specific linker script */
278 addr = (_bss_end + (PAGE_SIZE - 1)) & ～(PAGE_SIZE - 1);
// 计算FrameBuffer 内存地址
279 size = vfd_setmem (addr); // 设置FrameBuffer 占用内存大小
280 gd->fb_base = addr; // 设置FrameBuffer 内存起始地址
281 #endif /* CONFIG_VFD */
282
283 #ifdef CONFIG_LCD
284 # ifndef PAGE_SIZE
285 # define PAGE_SIZE 4096
286 # endif
287 /*
288 * reserve memory for LCD display (always full pages)
289 */
290 /* bss_end is defined in the board-specific linker script */
291 addr = (_bss_end + (PAGE_SIZE - 1)) & ～(PAGE_SIZE - 1);
// 计算FrameBuffer内存地址
292 size = lcd_setmem (addr); // 设置FrameBuffer大小
293 gd->fb_base = addr; // 设置FrameBuffer内存起始地址
294 #endif /* CONFIG_LCD */
295
296 /* armboot_start is defined in the board-specific linker script */
297 mem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN);
298
299 #if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NAND)
300 puts ("NAND: ");
301 nand_init(); /* go init the NAND */ // 初始化NAND Flash存储器
302 #endif
303
304 #ifdef CONFIG_HAS_DATAFLASH
305 AT91F_DataflashInit(); // 初始化Hash表
306 dataflash_print_info();
307 #endif
308
309 /* initialize environment */
310 env_relocate (); // 重新设置环境变量
311
312 #ifdef CONFIG_VFD
313 /* must do this after the framebuffer is allocated */
314 drv_vfd_init(); // 初始化虚拟显示设备
315 #endif /* CONFIG_VFD */
316
317 /* IP Address */
318 gd->bd->bi_ip_addr = getenv_IPaddr ("ipaddr"); // 设置网卡的IP地址
319
320 /* MAC Address */
321 {
322 int i;
323 ulong reg;
324 char *s, *e;
325 char tmp[64];
326
327 i = getenv_r ("ethaddr", tmp, sizeof (tmp)); // 从网卡寄存器读取 MAC地址
328 s = (i > 0) ? tmp : NULL;
329
330 for (reg = 0; reg < 6; ++reg) {
331 gd->bd->bi_enetaddr[reg] = s ? simple_strtoul (s, &e, 16) : 0;
332 if (s)
333 s = (*e) ? e + 1 : e;
334 }
335
336 #ifdef CONFIG_HAS_ETH1
337 i = getenv_r ("eth1addr", tmp, sizeof (tmp)); // 读取Hash值
338 s = (i > 0) ? tmp : NULL;
339
340 for (reg = 0; reg < 6; ++reg) {
341 gd->bd->bi_enet1addr[reg] = s ? simple_strtoul (s, &e, 16) : 0;
342 if (s)
343 s = (*e) ? e + 1 : e;
344 }
345 #endif
346 }
347
348 devices_init (); /* get the devices list going. */
// 初始化开发板上的设备
349
350 #ifdef CONFIG_CMC_PU2
351 load_sernum_ethaddr ();
352 #endif /* CONFIG_CMC_PU2 */
353
354 jumptable_init (); // 初始化跳转表
355
356 console_init_r (); /* fully init console as a device */
// 初始化控制台
357
358 #if defined(CONFIG_MISC_INIT_R)
359 /* miscellaneous platform dependent initialisations */
360 misc_init_r (); // 初始化其他设备
361 #endif
362
363 /* enable exceptions */
364 enable_interrupts (); // 打开中断
365
366 /* Perform network card initialisation if necessary */
367 #ifdef CONFIG_DRIVER_CS8900
368 cs8900_get_enetaddr (gd->bd->bi_enetaddr); // 获取CS8900网卡MAC地址
369 #endif
370
371 #if defined(CONFIG_DRIVER_SMC91111) || defined (CONFIG_DRIVER_
LAN91C96)
372 if (getenv ("ethaddr")) {
373 smc_set_mac_addr(gd->bd->bi_enetaddr); // 设置SMC网卡MAC地址
374 }
375 #endif /* CONFIG_DRIVER_SMC91111 || CONFIG_DRIVER_LAN91C96 */
376
377 /* Initialize from environment */
378 if ((s = getenv ("loadaddr")) != NULL) {
379 load_addr = simple_strtoul (s, NULL, 16);
380 }
381 #if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NET)
382 if ((s = getenv ("bootfile")) != NULL) {
383 copy_filename (BootFile, s, sizeof (BootFile)); // 保存FrameBuffer
384 }
385 #endif /* CFG_CMD_NET */
386
387 #ifdef BOARD_LATE_INIT
388 board_late_init (); // 开发板相关设备初始化
389 #endif
390 #if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NET)
391 #if defined(CONFIG_NET_MULTI)
392 puts ("Net: ");
393 #endif
394 eth_initialize(gd->bd);
395 #endif
396 /* main_loop() can return to retry autoboot, if so just run it again. */
397 for (;;) {
398 main_loop (); // 进入主循环
399 }
400
401 /* NOTREACHED - no way out of command loop except booting */
402 }

start_armboot()函数代码里有许多的宏开关，供用户根据自己开发板的情况进行配置。在start_armboot()函数第388行调用board_late_init()函数，该函数是开发板提供的，供不同的开发板做一些特有的初始化工作。

在start_armboot()函数中，使用宏开关括起来的代码是在各种开发板上最常用的功能，如 CS8900网卡配置。整个函数配置完毕后，进入一个for死循环，调用main_loop()函数。请读者注意，在main_loop()函数中也有一个for死循环。 start_armboot()函数使用死循环调用main_loop()函数，作用是防止main_loop()函数开始的初始化代码如果调用失败后重新执行初始化操作，保证程序能进入到U-Boot的命令行。

main_loop()函数做的都是与具体平台无关的工作，主要包括初始化启动次数限制机制、设置软件版本号、打印启动信息、解析命令等。

（1）设置启动次数有关参数。在进入main_loop()函数后，首先是根据配置加载已经保留的启动次数，并且根据配置判断是否超过启动次数。代码如下：

295 void main_loop (void)
296 {
297 #ifndef CFG_HUSH_PARSER
298 static char lastcommand[CFG_CBSIZE] = { 0, };
299 int len;
300 int rc = 1;
301 int flag;
302 #endif
303
304 #if defined(CONFIG_BOOTDELAY) && (CONFIG_BOOTDELAY >= 0)
305 char *s;
306 int bootdelay;
307 #endif
308 #ifdef CONFIG_PREBOOT
309 char *p;
310 #endif
311 #ifdef CONFIG_BOOTCOUNT_LIMIT
312 unsigned long bootcount = 0;
313 unsigned long bootlimit = 0;
314 char *bcs;
315 char bcs_set[16];
316 #endif /* CONFIG_BOOTCOUNT_LIMIT */
317
318 #if defined(CONFIG_VFD) && defined(VFD_TEST_LOGO)
319 ulong bmp = 0; /* default bitmap */
320 extern int trab_vfd (ulong bitmap);
321
322 #ifdef CONFIG_MODEM_SUPPORT
323 if (do_mdm_init)
324 bmp = 1; /* alternate bitmap */
325 #endif
326 trab_vfd (bmp);
327 #endif /* CONFIG_VFD && VFD_TEST_LOGO */
328
329 #ifdef CONFIG_BOOTCOUNT_LIMIT
330 bootcount = bootcount_load(); // 加载保存的启动次数
331 bootcount++; // 启动次数加1
332 bootcount_store (bootcount); // 更新启动次数
333 sprintf (bcs_set, "%lu", bootcount); // 打印启动次数
334 setenv ("bootcount", bcs_set);
335 bcs = getenv ("bootlimit");
336 bootlimit = bcs ? simple_strtoul (bcs, NULL, 10) : 0;
// 转换启动次数字符串为UINT类型
337 #endif /* CONFIG_BOOTCOUNT_LIMIT */

第329～337行是启动次数限制功能，启动次数限制可以被用户设置一个启动次数，然后保存在Flash存储器的特定位置，当到达启动次数后，U-Boot无法启动。该功能适合一些商业产品，通过配置不同的License限制用户重新启动系统。

（2）程序第339～348行是Modem功能。如果系统中有Modem，打开该功能可以接受其他用户通过电话网络的拨号请求。Modem功能通常供一些远程控制的系统使用，代码如下：

339 #ifdef CONFIG_MODEM_SUPPORT
340 debug ("DEBUG: main_loop: do_mdm_init=%d\n", do_mdm_init);
341 if (do_mdm_init) { // 判断是否需要初始化Modem
342 char *str = strdup(getenv("mdm_cmd")); // 获取Modem参数
343 setenv ("preboot", str); /* set or delete definition */
344 if (str != NULL)
345 free (str);
346 mdm_init(); /* wait for modem connection */ // 初始化Modem
347 }
348 #endif /* CONFIG_MODEM_SUPPORT */

（3）接下来设置U-Boot的版本号，初始化命令自动完成功能等。代码如下：

350 #ifdef CONFIG_VERSION_VARIABLE
351 {
352 extern char version_string[];
353
354 setenv ("ver", version_string); /* set version variable */
// 设置版本号
355 }
356 #endif /* CONFIG_VERSION_VARIABLE */
357
358 #ifdef CFG_HUSH_PARSER
359 u_boot_hush_start (); // 初始化Hash功能
360 #endif
361
362 #ifdef CONFIG_AUTO_COMPLETE
363 install_auto_complete(); // 初始化命令自动完成功能
364 #endif
365
366 #ifdef CONFIG_PREBOOT
367 if ((p = getenv ("preboot")) != NULL) {
368 # ifdef CONFIG_AUTOBOOT_KEYED
369 int prev = disable_ctrlc(1); /* disable Control C checking */
// 关闭Crtl+C组合键
370 # endif
371
372 # ifndef CFG_HUSH_PARSER
373 run_command (p, 0); // 运行Boot参数
374 # else
375 parse_string_outer(p, FLAG_PARSE_SEMICOLON |
376 FLAG_EXIT_FROM_LOOP);
377 # endif
378
379 # ifdef CONFIG_AUTOBOOT_KEYED
380 disable_ctrlc(prev); /* restore Control C checking */
// 恢复Ctrl+C组合键
381 # endif
382 }
383 #endif /* CONFIG_PREBOOT */

程序第350～356行是动态版本号功能支持代码，version_string变量是在其他文件定义的一个字符串变量，当用户改变U-Boot版本的时候会更新该变量。打开动态版本支持功能后，U-Boot在启动的时候会显示最新的版本号。

程序第363行设置命令行自动完成功能，该功能与Linux的shell类似，当用户输入一部分命令后，可以通过按下键盘上的Tab键补全命令的剩余部分。

main_loop()函数不同的功能使用宏开关控制不仅能提高代码模块化，更主要的是针对嵌入式系统Flash存储器大小设计的。在嵌入式系统上，不同的系统Flash存储空间不同。对于一些Flash空间比较紧张的设备来说，通过宏开关关闭一些不是特别必要的功能如命令行自动完成，可以减小 U-Boot编译后的文件大小。

（4）在进入主循环之前，如果配置了启动延迟功能，需要等待用户从串口或者网络接口输入。如果用户按下任意键打断，启动流程，会向终端打印出一个启动菜单。代码如下：

385 #if defined(CONFIG_BOOTDELAY) && (CONFIG_BOOTDELAY >= 0)
386 s = getenv ("bootdelay");
387 bootdelay = s ? (int)simple_strtol(s, NULL, 10) : CONFIG_BOOTDELAY;
// 启动延迟
388
389 debug ("### main_loop entered: bootdelay=%d\n\n", bootdelay);
390
391 # ifdef CONFIG_BOOT_RETRY_TIME
392 init_cmd_timeout (); // 初始化命令行超时机制
393 # endif /* CONFIG_BOOT_RETRY_TIME */
394
395 #ifdef CONFIG_BOOTCOUNT_LIMIT //一般不会检查这破玩意。
396 if (bootlimit && (bootcount > bootlimit)) { // 检查是否超出启动次数限制
397 printf ("Warning: Bootlimit (%u) exceeded. Using altbootcmd.\n",
398 (unsigned)bootlimit);
399 s = getenv ("altbootcmd");
400 }
401 else
402 #endif /* CONFIG_BOOTCOUNT_LIMIT */
403 s = getenv ("bootcmd"); // 获取启动命令参数
404
405 debug ("### main_loop: bootcmd=\"%s\"\n", s ? s : "<UNDEFINED>");
406
407 if (bootdelay >= 0 && s && !abortboot (bootdelay)) {
//检查是否支持启动延迟功能
408 # ifdef CONFIG_AUTOBOOT_KEYED
409 int prev = disable_ctrlc(1); /* disable Control C checking */
// 关闭Ctrl+C组合键
410 # endif
411
412 # ifndef CFG_HUSH_PARSER
413 run_command (s, 0); // 运行启动命令行
414 # else
415 parse_string_outer(s, FLAG_PARSE_SEMICOLON |
416 FLAG_EXIT_FROM_LOOP);
417 # endif
418
419 # ifdef CONFIG_AUTOBOOT_KEYED
420 disable_ctrlc(prev); /* restore Control C checking */
// 打开Ctrl+C组合键
421 # endif
422 }
423
424 # ifdef CONFIG_MENUKEY
425 if (menukey == CONFIG_MENUKEY) { // 检查是否支持菜单键
426 s = getenv("menucmd");
427 if (s) {
428 # ifndef CFG_HUSH_PARSER
429 run_command (s, 0);
430 # else
431 parse_string_outer(s, FLAG_PARSE_SEMICOLON |
432 FLAG_EXIT_FROM_LOOP);
433 # endif
434 }
435 }
436 #endif /* CONFIG_MENUKEY */
437 #endif /* CONFIG_BOOTDELAY */
438
439 #ifdef CONFIG_AMIGAONEG3SE
440 {
441 extern void video_banner(void);
442 video_banner(); // 打印启动图标
443 }
444 #endif

（5）在各功能设置完毕后，程序第454行进入一个for死循环，该循环不断使用readline()函数（第463行）从控制台（一般是串口）读取用户的输入，然后解析。有关如何解析命令请参考U-Boot代码中run_command()函数的定义，

446 /*
447 * Main Loop for Monitor Command Processing
448 */
449 #ifdef CFG_HUSH_PARSER
450 parse_file_outer();
451 /* This point is never reached */
452 for (;;);
453 #else
454 for (;;) { // 进入命令行循环
455 #ifdef CONFIG_BOOT_RETRY_TIME
456 if (rc >= 0) {
457 /* Saw enough of a valid command to
458 * restart the timeout.
459 */
460 reset_cmd_timeout(); // 设置命令行超时
461 }
462 #endif
463 len = readline (CFG_PROMPT); // 读取命令
464
465 flag = 0; /* assume no special flags for now */
466 if (len > 0)
467 strcpy (lastcommand, console_buffer);
468 else if (len == 0)
469 flag |= CMD_FLAG_REPEAT;
470 #ifdef CONFIG_BOOT_RETRY_TIME
471 else if (len == -2) {
472 /* -2 means timed out, retry autoboot
473 */
474 puts ("\nTimed out waiting for command\n");
475 # ifdef CONFIG_RESET_TO_RETRY
476 /* Reinit board to run initialization code again */
477 do_reset (NULL, 0, 0, NULL);
478 # else
479 return; /* retry autoboot */
480 # endif
481 }
482 #endif
483
484 if (len == -1)
485 puts ("<INTERRUPT>\n");
486 else
487 rc = run_command (lastcommand, flag); // 运行命令
488
489 if (rc <= 0) {
490 /* invalid command or not repeatable, forget it */
491 lastcommand[0] = 0;
492 }
493 } // dead loop
494 #endif /*CFG_HUSH_PARSER*/
495 }

U-BOOT的功能设计基本就在这里。

转自：http://hi.baidu.com/kebey2004/blog/item/1267be8258b2aab26d8119d5.html

u-boot源码个别分析

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