嵌入式linux驱动之路16：U-Boot 启动流程(1)

通过对 uboot 启动流程的梳理，我们就可以掌握一些外设是在哪里被初始化的，这样当我们需要修改这些外设驱动的时候就会心里有数。另外，通过分析 uboot 的启动流程可以了解 Linux 内核是如何被启动的。

二级标题链接脚本 u-boot.lds

要分析 uboot 的启动流程，首先要找到“入口”，找到第一行程序在哪里。程序的链接是由链接脚本来决定的，所以通过链接脚本可以找到程序的入口。
为代码当前入口点：_start，_start 后面就是中断向量表，此代码存放在.vectors 段里面。
打开 u-boot.lds，内容如下：

第 12 行将 arch/arm/cpu/armv7/start.s 编译出来的代码放到中断向量表后面。
第 13 行为 text 段，其他的代码段就放到这里。
_start 文件 如图 ：

打开 u-boot.map，如图：

从图可以看出，vectors 段的起始地址也是 0X87800000，说明整个 uboot 的起始地址就是 0X87800000

U-Boot 启动流程详解

reset 函数

reset 函数经过几次跳转跳转到 save_boot_params_ret 函数，读取寄存器 cpsr 中的值并修改，设置处理器进入 SVC 模式并关闭 FIQ 和 IRQ，然后读取 CP15 中 c1 寄存器的值到 r0 寄存器中即读取SCTLR 寄存器的值，清除 SCTLR 寄存器中的 bit13，bit13 为 向量表控制位，当为 0 的时候向量表基地址为 0X00000000，软件可以重定位向量表。为 1 的时候向量表基地址为 0XFFFF0000，软件不能重定位向量表。这里清零，目的就是为了接下来的向量表重定位。然后设置r0寄存器的值为_start，_start就是整个uboot的入口地址，将 r0 寄存器的值(向量表值)写入到 CP15 的 c12 寄存器中，也就是 VBAR 寄存器。接着调用函数 cpu_init_cp15 用来设置 CP15 相关的内容，比如关闭 MMU 啥的，调用函数 cpu_init_crit 内部调用了函数 lowlevel_init（设置SP指针）lowlevel_init函数后面又调用了s_init函数，但什么也没有做；调用流程为：

最后调用主函数，调用函数 board_init_f_alloc_reserve 主要是留出早期的 malloc 内存区域和 gd 内存区域，使得SP指针指向地址减少一些，然后是设置 gd 所指向的位置，与SP指针指向位置相等；然后调用函数board_init_f_init_reserve，初始化 gd，其实就是清零处理，还设置了gd->malloc_base 为 gd 基地址+gd 大小，这个也就是 early malloc 的起始地址，如图：

然后调用 board_init_f 函数主要用来初始 化 DDR，定时器，完成代码拷贝等等
在_main 函数里面调用了 board_init_f、relocate_code、
relocate_vectors 和 board_init_r 这 4 个函数
1.board_init_f 函数
①、初始化一系列外设，比如串口、定时器，或者打印一些消息等。
②、初始化 gd 的各个成员变量，uboot 会将自己重定位到 DRAM 最后面的地址区域，也就是将自己拷贝到 DRAM 最后面的内存区域中。这么做的目的是给 Linux 腾出空间，防止 Linuxkernel 覆盖掉 uboot，将 DRAM 前面的区域完整的空出来。在拷贝之前肯定要给 uboot 各部分分配好内存位置和大小，比如 gd 应该存放到哪个位置，malloc 内存池应该存放到哪个位置等等。这些信息都保存在 gd 的成员变量中，因此要对 gd 的这些成员变量做初始化。最终形成一
个完整的内存“分配图

2. relocate_code 函数
uboot 将自身拷贝到 DRAM 的另一个地放去继续运行(DRAM 的高地址处)。函数对变量的访问没有直接进行，而是使用了一个第三方偏移地址，专业术语叫做 Label。相当于在代码段有一行【 label(地址）:要访问的变量地址】知道Label所保存的地址那就可以访问这个数据，所以重定位之后修改Label所保存的值就能正确地访问了, 将重定位后代码段中的Label所保存的地址值更新为对应的新地址。

3.relocate_vectors 函数
将是重定位后 uboot 的首地址写入到 CP15 的 VBAR 寄存器中，也就是将新的向量表首地址写入到寄存器 VBAR 中，设置向量表偏移。
4.board_init_r 函数
board_init_f 函数，在此函数里面会调用一系列的函数来初始化一些外设和 gd 的成员变量。但是 board_init_f 并没有初始化所有的外设，还需要做一些后续工作，这些后续工作就是由函数 board_init_r 来完成的。
5.run_main_loop 函数
uboot 启动以后会进入 3 秒倒计时，如果在 3 秒倒计时结束之前按下按下回车键，那么就会进入 uboot 的命令模式，如果倒计时结束以后都没有按下回车键，那么就会自动启动 Linux 内核 ， 这 个 功 能 就 是 由 run_main_loop 函 数 来 完 成 的 。main_loop函数先获取环境变量bootdelay和bootcmd，bootcmd 里面保存着默认的启动命令，因此 linux 内核启动！如果u-boot配置了CONFIG_OF_CONTROL，则在cli_process_fdt函数里获取设备树的bootcmd和bootsecure属性，如果返回的bootsecure属性不为0，则进入cli_secure_boot_cmd函数解析并执行设备树中的bootcmd属性内容；否则进入到autoboot_command函数里倒计时，倒计时结束后就会解析并执行环境变量bootcmd的内容；如果倒计时过程中检测到串口有输入，就会退出该函数，进入cli_loop函数里面解析命令行的输入。