S5PV210-uboot解析(五)-do_bootm函数分析
在main_loop函数中倒计时结束后就执行 bootcmd 命令跳转到 do_bootm函数引导内核启动。
/*
* Legacy format image header,
* all data in network byte order (aka natural aka bigendian).
*/
typedef
struct
image_header {
uint32_t ih_magic;
/* Image Header Magic Number */
uint32_t ih_hcrc;
/* Image Header CRC Checksum */
uint32_t ih_time;
/* Image Creation Timestamp */
uint32_t ih_size;
/* Image Data Size */
uint32_t ih_load;
/* Data Load Address */
uint32_t ih_ep;
/* Entry Point Address */
uint32_t ih_dcrc;
/* Image Data CRC Checksum */
uint8_t ih_os;
/* Operating System */
uint8_t ih_arch;
/* CPU architecture */
uint8_t ih_type;
/* Image Type */
uint8_t ih_comp;
/* Compression Type */
uint8_t ih_name[IH_NMLEN];
/* Image Name */
} image_header_t;
/*
* Legacy and FIT format headers used by do_bootm() and do_bootm_()
* routines.
*/
typedef
struct
bootm_headers {
/*
* Legacy os image header, if it is a multi component image
* then boot_get_ramdisk() and get_fdt() will attempt to get
* data from second and third component accordingly.
*/
image_header_t *legacy_hdr_os;
/* image header pointer */
image_header_t legacy_hdr_os_copy;
/* header copy */
ulong legacy_hdr_valid;
#if defined(CONFIG_FIT)
const
char
*fit_uname_cfg;
/* configuration node unit name */
void
*fit_hdr_os;
/* os FIT image header */
const
char
*fit_uname_os;
/* os subimage node unit name */
int
fit_noffset_os;
/* os subimage node offset */
void
*fit_hdr_rd;
/* init ramdisk FIT image header */
const
char
*fit_uname_rd;
/* init ramdisk subimage node unit name */
int
fit_noffset_rd;
/* init ramdisk subimage node offset */
#if defined(CONFIG_PPC)
void
*fit_hdr_fdt;
/* FDT blob FIT image header */
const
char
*fit_uname_fdt;
/* FDT blob subimage node unit name */
int
fit_noffset_fdt;
/* FDT blob subimage node offset */
#endif
#endif
int
verify;
/* getenv("verify")[0] != 'n' */
struct
lmb *lmb;
/* for memory mgmt */
} bootm_headers_t;
这两个结构体都是用来存储镜像的头信息的，
image_header 用于 Legacy 方式启动的镜像，而
bootm_headers 用于 Legacy 或 设备树(FDT)方式启动的镜像。这里只分析 Legacy 方式启动的镜像，在
image_header 中需要注意这几个成员：
uint32_t ih_magic;
/* Image Header Magic Number */
uint32_t ih_ep;
/* Entry Point Address */
ih_magic 内存储的是镜像的魔数，用来给uboot判断是什么格式的镜像(zImage、uImage等)
先看九鼎添加的这一段用zImage启动的代码：
#define LINUX_ZIMAGE_MAGIC 0x016f2818
/* find out kernel image address */
if
(argc < 2) {
addr = load_addr;
debug (
"* kernel: default image load address = 0x%08lx\n"
,
load_addr);
}
else
{
addr = simple_strtoul(argv[1], NULL, 16);
debug (
"* kernel: cmdline image address = 0x%08lx\n"
, img_addr);
}
如果
argc<2，也就是没有传参的情况，
uboot 使用默认的
kernel 加载地址，如果有传参，就会使用传递的地址。
load_addr 是在之前用宏定义赋值的一个
unsigned long 变量。
if
(*(ulong *)(addr + 9*4) ==
LINUX_ZIMAGE_MAGIC
) {
printf
(
"Boot with zImage\n"
);
addr = virt_to_phys(addr);
hdr = (image_header_t *)addr;
hdr->ih_os =
IH_OS_LINUX
;
hdr->ih_ep = ntohl(addr);
从
kernel 的起始地址后的36个字节，也就是第37-40字节中存储的是镜像的魔数，如果等于
LINUX_ZIMAGE_MAGIC 就说明这个镜像是 zImage 的镜像。
之后进行了一个虚拟地址到物理地址的转换，然后将
addr 类型转换为
image_header_t，之后赋值，
hdr->ih_os 代表镜像的系统，
hdr->ih_ep 代表镜像的入口(entry point)。
ntohl函数是用来转换网络字节序到主机字节序的，与大小端有关，追了几层都是__开头的函数，系统调用的函数，一般不用管。
memmove
(&images.legacy_hdr_os_copy, hdr,
sizeof
(image_header_t));
/* save pointer to image header */
images.legacy_hdr_os = hdr;
images.legacy_hdr_valid = 1;
把
image_header_t 的信息复制到
bootm_headers_t 中。
goto
after_header_check;
头信息校验完毕，跳转到
after_header_check 标号执行引导代码
}
#endif
之后再看下uboot中自带的检查镜像头信息的一部分，和九鼎添加的这段代码差不多，只是封装更好，基本都调用函数来从头信息中获取镜像的信息来完成检查的操作。
/* get kernel image header, start address and length */
os_hdr = boot_get_kernel (cmdtp, flag, argc, argv,
&images, &os_data, &os_len);
if
(os_len == 0) {
puts
(
"ERROR: can't get kernel image!\n"
);
return
1;
}
/* get image parameters */
switch
(genimg_get_format (os_hdr)) {
case
IMAGE_FORMAT_LEGACY:
type = image_get_type (os_hdr);
comp = image_get_comp (os_hdr);
os = image_get_os (os_hdr);
image_end = image_get_image_end (os_hdr);
load_start = image_get_load (os_hdr);
break
;
---
跳转到 after_header_check 标号，Legacy方式就是一个switch语句，根据镜像的系统来进入到对应的引导内核启动的函数中。
after_header_check:
os = hdr->ih_os;
#endif
switch
(os) {
default
:
/* handled by (original) Linux case */
case
IH_OS_LINUX
:
#ifdef CONFIG_SILENT_CONSOLE
fixup_silent_linux();
#endif
do_bootm_linux (cmdtp, flag, argc, argv, &images);
break
;
这里进入到
do_bootm_linux 函数引导内核启动。
void
do_bootm_linux (cmd_tbl_t *cmdtp,
int
flag,
int
argc,
char
*argv[],
bootm_headers_t *images)
{
ulong initrd_start, initrd_end;
ulong ep = 0;
bd_t *bd = gd->bd;
char
*s;
int
machid = bd->bi_arch_number;
void
(*theKernel)(
int
zero,
int
arch, uint params);
int
ret;
这里定义的几个变量，
ep 是镜像入口，最后会赋值给
theKernel ，theKernel 所在的地址就是内核启动的第一句代码，还会接受
uboot 给他传递的几个参数。
#ifdef
CONFIG_CMDLINE_TAG
char
*commandline =
getenv
(
"bootargs"
);
#endif
/* find kernel entry point */
if
(images->legacy_hdr_valid) {
ep = image_get_ep (&images->legacy_hdr_os_copy);
#if defined(CONFIG_FIT)
}
else
if
(images->fit_uname_os) {
ret = fit_image_get_entry (images->fit_hdr_os,
images->fit_noffset_os, &ep);
if
(ret) {
puts
(
"Can't get entry point property!\n"
);
goto
error;
}
#endif
}
else
{
puts
(
"Could not find kernel entry point!\n"
);
goto
error;
}
这里用来找到 kernel 的入口，Legacy 方式就直接用
image_get_ep 函数获取之前在
do_bootm 函数中得到的
ep，但是这里有点问题，我用SI找不到
image_get_ep 这个函数的定义，只找得到这个函数被调用，很奇怪。后来在uboot/include/image.h 文件中找到了这个函数的定义，这个函数是用宏定义的，和U_BOOT_CMD宏类似。
追进
uimage_to_cpu 函数后发现就是
ntohl 函数，效果就是将
hdr->ih_ep 进行关于大小端的转换后返回这个值。
theKernel = (
void
(*)(
int
,
int
, uint))ep;
这里就是将
ep 赋值给
theKernel，theKernel 将是内核启动的第一句代码的地址。
s =
getenv
(
"machid"
);
if
(s) {
machid = simple_strtoul (s, NULL, 16);
printf
(
"Using machid 0x%x from environment\n"
, machid);
}
获取
machid，之后会作为参数传递给内核进行比对。如果不同就不能启动。
ret = boot_get_ramdisk (argc, argv, images,
IH_ARCH_ARM
,
&initrd_start, &initrd_end);
if
(ret)
goto
error;
这里和
ramdisk (虚拟内存盘？)有关，在函数定义处发现大部分代码和FIT有关，与Legacy方式关系有限。
show_boot_progress (15);
debug (
"## Transferring control to Linux (at address %08lx) ...\n"
,
(ulong) theKernel);
#if defined (
CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS
) || \
defined (
CONFIG_CMDLINE_TAG
) || \
defined (
CONFIG_INITRD_TAG
) || \
defined (CONFIG_SERIAL_TAG) || \
defined (CONFIG_REVISION_TAG) || \
defined (CONFIG_LCD) || \
defined (CONFIG_VFD) || \
defined (
CONFIG_MTDPARTITION
)
setup_start_tag (bd);
#ifdef CONFIG_SERIAL_TAG
setup_serial_tag (¶ms);
#endif
#ifdef CONFIG_REVISION_TAG
setup_revision_tag (¶ms);
#endif
#ifdef
CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS
setup_memory_tags (bd);
#endif
#ifdef
CONFIG_CMDLINE_TAG
setup_commandline_tag (bd, commandline);
#endif
#ifdef
CONFIG_INITRD_TAG
if
(initrd_start && initrd_end)
setup_initrd_tag (bd, initrd_start, initrd_end);
#endif
#if defined (CONFIG_VFD) || defined (CONFIG_LCD)
setup_videolfb_tag ((gd_t *) gd);
#endif
#ifdef
CONFIG_MTDPARTITION
setup_mtdpartition_tag();
#endif
setup_end_tag (bd);
#endif
这一段代码和 uboot 向内核传参有关，uboot 向内核的传参方式是 tag 传参，tag 是 linux中定义的一种数据结构，uboot也定义了相同的数据结构以便于向 kernel 传参。
这一段代码中的
setup_xxx_tag 函数实现方式、作用都非常类似，都是首先给 hdr 赋值 tag参数的名称和大小，随后给联合体中写入之前存放板子参数信息的bd变量中的值。
/* we assume that the kernel is in place */
printf
(
"\nStarting kernel ...\n\n"
);
#ifdef CONFIG_USB_DEVICE
{
extern
void
udc_disconnect (
void
);
udc_disconnect ();
}
#endif
cleanup_before_linux ();
这个是在启动内核之前清
cache。
theKernel (0, machid, bd->bi_boot_params);
/* does not return */
return
;
跳转到
theKernel，附带三个参数，第一个是0，第二个是机器码，第三个是一系列 tag 结构体的首地址(即
params = (
struct
tag *) bd->bi_boot_params;params->hdr.tag = ATAG_CORE 的结构体的地址)。在这里跳转到
theKernel 后就正式进入到内核了，所以这里的注释写的
does not return ，不会返回了。
error:
do_reset (cmdtp, flag, argc, argv);
return
;
}
到这里，uboot 已经基本解析完毕，还剩下关于设备树启动方式的分析，这个以后再说吧。
回顾总结整个 uboot 启动过程，从 Makefile 开始配置编译uboot，随后从 start.S 开始启动 跳转到start_armboot 又到main_loop 最后到达 do_bootm 最终引导启动内核。这次对 uboot 代码的分析，一方面是锻炼我阅读代码的能力，另一方面是加强对整个 uboot 启动的理解，还有就是在这个过程中理解 uboot 代码的实现思路，uboot 整个代码的可移植性非常强，几乎考虑到了所有方面，大量的使用条件编译来增强其可移植性。uboot 中命令集的巧妙实现方式、对字符数组的解析、使用函数指针来跳转等技巧也使我受益匪浅。
接下来就准备开始移植 uboot 了。