Hi3556v200 u-boot+Liteos方案启动流程分析--3.通用uboot分析之board_init_f

1.前言

本文主要就Hi3556v200的U-boot+Liteos方案的启动流程做简要介绍, 前面主要分析了Hi3556v200下的start.S文件，在这之后它将解压通用uboot的代码执行，执行的入口位于通用uboot的start.S文件。
通过_main最终调用到board_init_f函数，board_init_f将遍历执行init_sequence_f函数数组。
U-boot版本：u-boot-2016.11

2.init_sequence_f函数数组

位于/u-boot-2016.11/common/board_f.c
board_init_f主要是调用了init_sequence_f函数数组，下面简要说明一下init_sequence_f的关键函数：

• setup_mon_len
  设置 gd->mon_len 成员变量，此处为_bss_end -start，也就是整个代码的长度
  注意：此时gd变量地址主要是在board_init_f中分配，由于是局部变量，因此主要保存在栈里，栈指针为0x04014000-0x2000, 此位于sram的空间，如下类同。

• fdtdec_setup
  fdt相关配置，主要获取了fdt的地址
  /* Get a pointer to the FDT */
  gd->fdt_blob = __dtb_dt_begin;

• trace_early_init

• trace buffer的初始化

• initf_malloc
  设置 malloc相关变量：
  gd->malloc_limit = CONFIG_SYS_MALLOC_F_LEN;
  堆大小为CONFIG_SYS_MALLOC_F_LEN

• arch_cpu_init
  basic arch cpu dependent setup，Hi3556未实现

• mach_cpu_init,
  SoC/machine dependent CPU setup，Hi3556未实现

• initf_dm
  驱动模型的一些初始化

• initf_console_record
  如 果 定 义 了宏 CONFIG_CONSOLE_RECORD 和 宏CONFIG_SYS_MALLOC_F_LEN 的话此函数就会调用函数 console_record_init，但是 Hi3556v200的 uboot 没有定义宏 CONFIG_CONSOLE_RECORD，所以此函数直接返回 0

• arch_cpu_init
  basic arch cpu dependent setup

• mach_cpu_init, /* SoC/machine dependent CPU setup */

• timer_init
  初始化定时器，Cortex-A7 内核有一个定时器，这里初始化的就是 Cortex-A 内核的那个定时器。通过这个定时器来为 uboot 提供时间。就跟 Cortex-M 内核 Systick 定时器一样

• board_early_init_f
  板子相关的早期的一些初始化设置
  osdrv/opensource/uboot/u-boot-2016.11/board/hisilicon/hi3556v200/hi3556v200.c中，返回0.

• env_init
  初始化环境变量地址
  gd->env_addr = (ulong)&default_environment[0]
  设置 gd 的成员变量 env_addr，也就是环境变量的保存地址。

• init_baud_rate,
  /* initialze baudrate settings */

• serial_init,
  /* serial communications setup */

• console_init_f,
  /* stage 1 init of console */

• show_board_info
  If the root node of the DTB has a “model” property, show it

• INIT_FUNC_WATCHDOG_INIT

• dram_init
  只是设置了ddr大小
  gd->ram_size += gd->bd->bi_dram[i].size

• testdram
  dram测试程序

• display_options, /* say that we are here */

• display_text_info, /* show debugging info if required */

• setup_dest_addr
  /*
  * Now that we have DRAM mapped and working, we can
  * relocate the code and continue running from DRAM.
  *
  * Reserve memory at end of RAM for (top down in that order):
  * - area that won’t get touched by U-Boot and Linux (optional)
  * - kernel log buffer
  * - protected RAM
  * - LCD framebuffer
  * - monitor code
  * - board info struct
  */
  如上为setup_dest_addr的注释，setup_dest_addr将设置uboot的重定位地址，后面就可以执行重定位并转向重定位后的地址执行
  编译阶段osdrv_mem_cfg.sh脚本按照soc来进行修改位于osdrv/opensource/uboot/u-boot-2016.11/tools/include/configs/hi3559v200.h中的宏，包括：
  #define PHYS_SDRAM_1 0x80000000
  #define PHYS_SDRAM_1_SIZE 0x10000000
  #define CONFIG_SYS_SDRAM_BASE PHYS_SDRAM_1
  setup_dest_addr主要初始化了gd的如下成员变量
  gd->ram_top = CONFIG_SYS_SDRAM_BASE//DRAM基地址
  gd->ram_top += get_effective_memsize();//gd->ram_top被初始化为DRAM的最顶端地址
  gd->ram_top = board_get_usable_ram_top(gd->mon_len);
  gd->relocaddr = gd->ram_top;//uboot的重定位地址，当前为DRAM最顶端地址，会根据预留空间逐步调整

• reserve_logbuffer
  为logbuffer预留空间，同时下调gd->relocaddr
  gd->relocaddr -= LOGBUFF_RESERVE

• reserve_pram
  参数预留，同时下调gd->relocaddr
  reg = getenv_ulong(“pram”, 10, CONFIG_PRAM);
  gd->relocaddr -= (reg << 10); /* size is in kB */

• reserve_mmu
  为mmu预留空间，同时下调gd->relocaddr
  gd->arch.tlb_size = PGTABLE_SIZE;
  gd->relocaddr -= gd->arch.tlb_size;

• reserve_lcd
  gd->fb_base = CONFIG_FB_ADDR;
  gd->relocaddr = lcd_setmem(gd->relocaddr);
  gd->fb_base = gd->relocaddr;

• reserve_uboot
  gd->relocaddr -= gd->mon_len;//为uboot预留空间，同时下调gd->relocaddr
  gd->relocaddr &= ~(4096 - 1);
  debug(“Reserving %ldk for U-Boot at: %08lx\n”, gd->mon_len >> 10,
  gd->relocaddr);
  gd->start_addr_sp = gd->relocaddr;
  留出重定位后的 uboot 所占用的内存区域，uboot 所占用大小由gd->mon_len 所指定
  留出 uboot 的空间以后还要对 gd->relocaddr 做 4K 字节对齐，并且重新设置
  gd->start_addr_sp = gd->relocaddr;
  从上面的预留方法可以看出，是通过dram的最高地址开始，一直递减来为各部分预留空间
  到此处已经确认出

• reserve_malloc
  为malloc预留空间
  gd->start_addr_sp = gd->start_addr_sp - TOTAL_MALLOC_LEN;

• reserve_board
  为bd_t结构体预留空间

• setup_machine
  gd->bd->bi_arch_number = CONFIG_MACH_TYPE; /* board id for Linux */

• reserve_global_data
  设置新的global data空间
  gd->start_addr_sp -= sizeof(gd_t);
  gd->new_gd = (gd_t *)map_sysmem(gd->start_addr_sp, sizeof(gd_t));
  debug(“Reserving %zu Bytes for Global Data at: %08lx\n”,
  sizeof(gd_t), gd->start_addr_sp);

• reserve_fdt
  为fdt预留空间
  gd->fdt_size = ALIGN(fdt_totalsize(gd->fdt_blob) + 0x1000, 32);
  gd->start_addr_sp -= gd->fdt_size;
  gd->new_fdt = map_sysmem(gd->start_addr_sp, gd->fdt_size);
  debug(“Reserving %lu Bytes for FDT at: %08lx\n”,
  gd->fdt_size, gd->start_addr_sp);

• reserve_stacks
  为栈预留16字节

int arch_reserve_stacks(void)
{

        /* setup stack pointer for exceptions */
        gd->irq_sp = gd->start_addr_sp;

# if !defined(CONFIG_ARM64)
#  ifdef CONFIG_USE_IRQ
        gd->start_addr_sp -= (CONFIG_STACKSIZE_IRQ + CONFIG_STACKSIZE_FIQ);
        debug("Reserving %zu Bytes for IRQ stack at: %08lx\n",
              CONFIG_STACKSIZE_IRQ + CONFIG_STACKSIZE_FIQ, gd->start_addr_sp);

        /* 8-byte alignment for ARM ABI compliance */
        gd->start_addr_sp &= ~0x07;
#  endif
        /* leave 3 words for abort-stack, plus 1 for alignment */
        gd->start_addr_sp -= 16;
# endif
        return 0;
}

• setup_dram_config

• show_dram_config
  显示RAM信息

• display_new_sp
  debug(“New Stack Pointer is: %08lx\n”, gd->start_addr_sp);

• setup_reloc
  gd->reloc_off = gd->relocaddr - CONFIG_SYS_TEXT_BASE;
  获取当前uboot代码与重定位后的uboot代码之间的偏移，其中
  osdrv/opensource/uboot/u-boot-2016.11/include/configs/hi3556v200.h中有如下的定义：
  #define CONFIG_SYS_TEXT_BASE 0x80800000
  memcpy(gd->new_gd, (char *)gd, sizeof(gd_t));
  将global data从sram重定位到dram中的reloc addr
  也就是说setup_reloc首先计算重定位的偏移，并完成global data的重定位

3. 总结

综上所述，可以画出如下的内存布局