uboot分析与概览
最近一段时间由于项目需求，又要再一次对uboot动刀实现快速启动以及一些前置的初始化工作。uboot这东西啊，常用不常动，每一次涉及到修改或移植uboot时大多要间隔一两个月的时间，甚至更久。所以为了方便大家不重复劳动，在这里记录下uboot的启动流程；同时希望能对初学者有所帮助。本文是对hisi3518ev200平台下的uboot-2010.06进行分析。由于个人水平有限，难免会对某些概念理解有所偏差，希望大家能指出修正；如有哪些地方没有解释清楚，欢迎留言，共同学习。
一、uboot的启动顺序
uboot的入口是start.S汇编文件中名为_start的标识符。它的执行流程是：
_start --> reset --> normal_start_flow --> start_armboot（完成初始化） --> main_loop（控制台循环检索命令与启动内核）
二、uboot执行流程概览
1、reset（start.S）
（1）设置cpu模式。（设置到SVC32模式）
（2）清除指令、数据高速缓存。
（3）关闭mmu和高速缓存。
（4）读取系统寄存器REG_SC_GEN2，检查ziju标志位。
- 自举启动就是冷启动。芯片上电启动一般都会执行由硬件厂商写入并锁死的启动程序，用这个程序去执行flash和sram地址分配等操作。而海思芯片的自举程序执行结束前应该把ziju标志设置到了相应的寄存器上。
- 冷启动时SOC上的所有外部都没被初始化，所以要初始化PLL、DDRC、引脚复用、消除ziju标志，随后跳到自举代码指定的地方执行操作（可能是热启动操作）。
- ziju标志没设置就是热启动。
（5）执行normal_start_flow。
2、normal_start_flow（start.S）
（1）初始化串口，打印启动信息System startup。执行了uart_early_init（uart.S），这个函数初始化了串口外设，操作如下：
- Disable UART
- Set baud rate to 115200, uart clock:24M
- Set the UART to be 8 bits, 1 stop bit, no parity, fifo enabled.
- Enable UART
（2）检查是否从fmc进行引导。
- 是，再检查是否从emmc引导。
（3）清除重映射，及重映射标志位。
（4）使能指令高速缓存。
（5）检查动态内存（DDR等）是否在工作。
- 否，重新初始化，重新引导。
（6）代码重定位到动态内存。执行relocate。相当于memcpy（起始地址，目标地址，大小）
adrl r0, _start @ r0 stores current position of code
ldr r1, _TEXT_BASE @ r1 stores where we will copy uboot to
ldr r2, _armboot_start
ldr r3, _bss_start
sub r2, r3, r2 @ r2 <- size of armboot
bl memcpy- 重定向涉及到位置无关码与位置有关码，位置无关码指的是不涉及链接脚本地址的代码段，位置无关码跳转时一般只会进行短跳转（短跳转是用当前地址来计算的相对偏移值，长跳转是链接地址的绝对值），位置有关码指的是涉及链接脚本地址的跳转代码。当链接地址与运行地址相同时，就没有这种区分了。
- 代码的第一行取的是当前运行代码的地址，第二行则是链接的地址，在代码编译链接时根据makefile的设置会将其链接到DDR对应的地址上。
（7）重定位异常代码。
（8）设置uboot堆栈。
（9）清除bss段。
- 综上，我们可以得出DDR上区间的分布，如图：
（10）转跳到uboot第二阶段，C代码阶段start_armboot。
- 代码的跳转时，使用的是链接的地址进行的，代码链接时会根据makefile会把链接地址设置在DDR对应的地址，所以start_armboot的代码就是我们所说的位置有关码。这时开始正式在DDR运行了。
3、start_armboot（board.c）
（1）在uboot启动的第二个阶段涉及到几个重要的数据结构，先列出来。
（global_data.h）。
typedef struct global_data {
bd_t *bd;
unsigned long flags;
unsigned long baudrate; //串口波特率
unsigned long have_console; /* serial_init() was called */
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 */
#ifdef CONFIG_VFD
unsigned char vfd_type; /* display type */
#endif
#ifdef CONFIG_FSL_ESDHC
unsigned long sdhc_clk;
#endif
#if 0
unsigned long cpu_clk; /* CPU clock in Hz! */
unsigned long bus_clk;
phys_size_t ram_size; /* RAM size */
unsigned long reset_status; /* reset status register at boot */
#endif
void **jt; /* jump table */
} gd_t;（u-boot.h）
typedef struct bd_info {
int bi_baudrate; /* serial console baudrate */
unsigned long bi_ip_addr; /* IP Address */
struct environment_s *bi_env;
ulong bi_arch_number; /* unique id for this board */
ulong bi_boot_params; /* where this board expects params */uboot给kernel传参用的地址
struct /* RAM configuration */
{
ulong start;
ulong size;
} bi_dram[CONFIG_NR_DRAM_BANKS];
} bd_t;（environment.h）
typedef struct environment_s {
uint32_t crc; /* CRC32 over data bytes */
#ifdef CONFIG_SYS_REDUNDAND_ENVIRONMENT
unsigned char flags; /* active/obsolete flags */
#endif
unsigned char data[ENV_SIZE]; /* Environment data */
} env_t;（2）在这一阶段中，可以看出DDR上的区间分布为：
（3）start_armboot所做的工作
1）init_sequence的板载初始化
1）cpu初始化
2）定时器初始化
3）板载初始化
- 1、选择串口时钟
- 2、设置全局变量gd中的cpu以及引导参数
- 3、确认引导方式（spi nor 、spi nand）
4）中断初始化，其时是定时器初始化，这个定时器主要是用来定时或延时的。由于没有中断处理，定时或延时只能使用查询的方法。
5）环境初始化，将环境变量设置成默认环境。
6）串口波特率初始化，从环境变量中打到 baudrate，将其转化成十进制并给全局变量gd中的波特率成员赋值。
7）串口初始化，再次初始化一次，所用的波特率并不是环境变量中的。
8）控制台首次初始化，设置全局变量have_console成员。
9）显示logo （display_banner），打印版本信息。
10）打印cpu信息
11）打印板信息 checkboard
12）i2c初始化
13）dram初始化，设置全局变量有关dram的成员（起始地址、空间大小）
14）pci初始化
15）打印dram信息
2）初始化内存堆栈，清除malloc空间，做好相关记录。
3）初始化nor flash，打印nor flash配置信息。VFD的配置或LCD配置。
4）初始化各种类型的储存器（flash、nand、onenand、mmc等）。检查是否SD、USB卡升级等。
5）环境变量重定位、VFD驱动、初始化其他串口。
6）设置全局变量的ip地址。
7）初始化标准输入输出设备，并将其写入链表。
8）控制台的第二次初始化，为控制台邦定输入输出，从输入输出链表中找出设备进行邦定。设置相应的控制台环境变量。
9）初始化杂散类设备。（空）
10）使能中断。（空）
11）初始化网卡。
4、main_loop（main.c）
（1）读取与更新启动次数。
（2）初始化自动补全功能。
（3）tftp自动更新。
（4）读取bootdelay。
（5）检查在bootdelay的时间里，是否有按键按下。
- 否，执行最后加载的命令，一般是bootcmd中的命令。
（6）运行命令监测程序。根据串口输入的命令行事。