linux-uboot 移植三 uboot启动内核过程
1、uboot启动内核的几种方式
uboot 的本质工作是引导 Linux，所以 uboot 肯定有相关的 boot(引导)命令来启动 Linux。常用的跟 boot 有关的命令有： bootz、 bootm 和 boot。
1.1 bootz
要启动 Linux，需要先将 Linux 镜像文件拷贝到 DRAM 中，如果使用到设备树的话也需要将设备树拷贝到 DRAM 中。可以从EMMC 或者 NAND 等存储设备中将 Linux 镜像和设备树文件拷贝到 DRAM，也可以通过 nfs 或者 tftp 将 Linux 镜像文件和设备树文件下载到 DRAM 中。不管用那种方法，只要能将 Linux 镜像和设备树文件存到 DRAM 中就行，然后使用 bootz 命令来启动， bootz 命令用于启动 zImage 镜像文件， bootz 命令格式如下：
bootz [addr [initrd[:size]] [fdt]]
命令 bootz 有三个参数， addr 是 Linux 镜像文件在 DRAM 中的位置， initrd 是 initrd 文件在DRAM 中的地址，如果不使用 initrd 的话使用‘-’代替即可， fdt 就是设备树文件在 DRAM 中的地址。
eg：
tftp 80800000 zImage
tftp 83000000 imx6ull.dtb
bootz 80800000 – 83000000
前边两步是用tftp将内核和dtb拷贝到内存的地址中，然后再通过bootz来启动。
1.2 bootm
bootm 和 bootz 功能类似，但是 bootm 用于启动 uImage 镜像文件。如果不使用设备树的话启动 Linux 内核的命令如下：
bootm addr
addr 是 uImage 镜像在 DRAM 中的首地址，如果要使用设备树，那么 bootm 命令和 bootz 一样，命令格式如下：
bootm [addr [initrd[:size]] [fdt]]
其中 addr 是 uImage 在 DRAM 中的首地址， initrd 是 initrd 的地址， fdt 是设备树(.dtb)文件在 DRAM 中的首地址，如果 initrd 为空的话，同样是用“-”来替代。
注：uboot为了启动linux内核，还发明了一种内核格式叫uImage。uImage是由zImage加工得到的，uboot中有一个工具，可以将zImage加工生成uImage。注意：uImage不关linux内核的事，linux内核只管生成zImage即可，然后uboot中的mkimage工具再去由zImage加工生成uImage来给uboot启动。这个加工过程其实就是在zImage前面加上64字节的uImage的头信息即可。
原则上uboot启动时应该给他uImage格式的内核镜像，但是实际上uboot中也可以支持zImage，是否支持就看是否定义了LINUX_ZIMAGE_MAGIC这个宏。所以大家可以看出：有些uboot是支持zImage启动的，有些则不支持。但是所有的uboot肯定都支持uImage启动。
1.3 boot
boot 命令也是用来启动 Linux 系统的，只是 boot 会读取环境变量 bootcmd 来启动 Linux 系统， bootcmd 是一个很重要的环境变量！其名字分为“boot”和“cmd”，也就是“引导”和“命令”，说明这个环境变量保存着引导命令，其实就是启动的命令集合，具体的引导命令内容是可以修改的。比如我们要想使用 tftp 命令从网络启动 Linux 那么就可以设置 bootcmd 为“tftp 80800000 zImage; tftp 83000000 imx6ull-alientek emmc.dtb; bootz 80800000 - 83000000”，然后使 用 saveenv 将 bootcmd 保存起来。然后直接输入 boot 命令即可从网络启动 Linux 系统。
我们在第二课也讲过，如果uboot检测不到任何输入，则会执行autoboot_command，实际上就是执行bootcmd的指令，此命令由初始化环境变量的到，移植时需自定义，如下
CONFIG_BOOTCOMMAND定义在includ/configs/mx6xxx.h中（此文件是移植时需要自己添加的），定义如下（此命令各个board不相同，是需要用户自己需求来的）
- 首先运行findfdt指令，检测board是否支持
- 然后切换到mmc dev 1，此处是选择emmc，而不是sd卡
- 扫描mmc，若未扫描到则运行netboot指令，从tftp下载
- 扫描到emmc，运行loadbootscript指令：loadbootscript=fatload mmc m m c d e v : {mmcdev}: mmcdev:{mmcpart} ${loadaddr} ${script};此处嵌套指令较多，暂不展开，大概意思就是从外部的emmc读取boot.scr到指定的内存地址上，看是否存在这个文件，若存在则运行此文件的即可。可以把uboot中的所有操作步骤都写入到这个boot.scr放到SD卡中(mmc设备)，uboot只需要读取boot.scr，然后解析、执行boot.scr中的启动脚本就可以了。当然这个boot.scr可不是文本文件，boot.scr是二进制代码，它是经过mkimage工具对原始脚本进行编译后的结果，只有经过mkimage工具处理过才可以被uboot识别。
- 若没有找到boot.scr文件，则运行loadimage指令：loadimage=fatload mmc m m c d e v : {mmcdev}: mmcdev:{mmcpart} ${loadaddr} ${image}，展开后就是loadimage=fatload mmc 1:1 0x80800000 zImage，即在emmc中找到内核镜像，存储到内存地址0x80800000中，若没有找到，则运行netboot指令从tftp上加载内核。
- 将内核加载到内存指定地址后，运行mmcboot指令，如下
可以看出还加载了设备树，然后通过bootz指令来启动内核，下边我们来想想看看bootz。
2、bootz详解
不管是 bootz 还是 bootm 命令，在启动 Linux 内核的时候都会用到一个重要的全局变量：images， images 在文件 cmd/bootm.c 中有如下定义
images 是 bootm_headers_t 类型的全局变量， bootm_headers_t 是个 boot 头结构体，在文件include/image.h 中的定义如下（删除未使用预编译内容，未定义USE_HOSTCC）
全局变量 images 会在 bootz 命令的执行中频繁使用到，相当于 Linux 内核启动的“灵魂”。
2.1 do_bootz函数
bootz 命令的执行函数为 do_bootz，在文件 cmd/bootm.c 中有如下定义：
- 594行：过滤掉bootz参数，只保留后边的几个地址（bootz kernel_addr - dtb_addr，过滤掉bootz）
- 596行：调用bootz_start，后边讲解
- 603行：调用函数 bootm_disable_interrupts 关闭中断（汇编操作cpsr寄存器实现，关闭了IFQ和IRQ，不展开讲解）
- 605行：设置 images.os.os 为 IH_OS_LINUX，也就是设置系统镜像为 Linux，表示我们要启动的是 Linux 系统！后面会用到 images.os.os 来挑选具体的启动函数
- 606行：调用函数 do_bootm_states 来执行不同的 BOOT 阶段，这里要执行的 BOOT 阶段有： BOOTM_STATE_OS_PREP 、BOOTM_STATE_OS_FAKE_GO 和BOOTM_STATE_OS_GO
2.2 bootz_start
bootz_srart 函数也定义在文件 cmd/bootm.c 中，函数内容如下：
- 559行：执行do_bootm_states函数，执行 BOOTM_STATE_START 阶段，后边章节讲解
- 563~571行：设置 images 的 ep 成员变量，也就是系统镜像的入口点，使用 bootz 命令启动系统的时候就会设置系统在 DRAM 中的存储位置，这个存储位置就是系统镜像的入口点，因此 images->ep=0X80800000。若未传入参数，则使用一个默认值
- 573行：调用 bootz_setup 函数，此函数会判断当前的系统镜像文件是否为 Linux 的镜像文件，并且会打印出镜像相关信息， bootz_setup 函数后边章节讲解
- 577行：为使用，空函数
- 583行：调用函数 bootm_find_images 查找 ramdisk 和设备树(dtb)文件，但是我们没有用到 ramdisk，因此此函数在这里仅仅用于查找设备树(dtb)文件，并打印出设备树地址
2.2.1 do_bootm_states
代码如下
函数 do_bootm_states 根据不同的 BOOT 状态执行不同的代码段，通过states &BOOTM_STATE_XXX来进行判断，在bootz_start中首先执行了BOOTM_STATE_START，604~605行根据状态START执行了bootm_start函数。
执行完bootm_start之后，运行到656行，若执行失败，则直接退出。成功则执行bootm_os_get_boot_func函数，根据os的类型找到相应的启动函数指针。
第698行判断到要启动os后，调用boot_selected_os函数进行内核启动。
2.2.1.1 bootm_start
首先设置images结构体初值为全0，然后读取参数“verify”信息，保存到images.verify，若不存在此参数，则为-1。boot_start_lmb函数未使用到相应变量，不考虑。然后将images.state设置为start。
2.2.1.2 bootm_os_get_boot_func
代码如下
之前讲过uboot可以引导多种os，因此这里就是确定要引导的os是哪种类型，然后返回对应的函数指针，由于在do_bootz中设置过 images.os.os = IH_OS_LINUX;因此此处就是返回了do_bootm_linux的函数指针。
2.2.1.3 boot_selected_os
实际上也是调用传入的函数指针do_bootm_linux。
2.2.2 bootz_setup
传入的是内核镜像在内存中的起始地址，我们都知道镜像的头部是一个结构体，表示了镜像的一些基本信息，此处就是校验头部魔术书否为linux镜像，若校验通过则打印出内核的起始地址和镜像大小信息，如下
2.2.3 bootm_find_images
- 231~238行：未使用ramdisk
- 239~248行：查找内核设备树，由于我们在启动时已经填写了设备树的内存中的位置，因此此处就是images.ft_addr的赋值操作
2.3 do_bootm_linux
前边讲解了bootz_start之后会继续调用do_bootm_states来执行接下来的几个阶段：BOOTM_STATE_OS_PREP、BOOTM_STATE_OS_FAKE_GO、BOOTM_STATE_OS_GO，而且看代码其实是执行do_bootm_linux函数，因此此处讲解下此函数，函数在 arch/arm/lib/bootm.c中，如下
首先执行BOOTM_STATE_OS_PREP，调用boot_prep_linux函数，BOOTM_STATE_OS_FAKE_GO实际上并未使用，因此不考虑，最后执行boot_jump_linux函数跳转
2.3.1 boot_prep_linux
此函数主要就是处理环境变量bootargs，将其存储到kernel设备树的chosen节点中。运行bootcmd指令时，会通过mmcboot指令来设置bootargs参数，命令如下mmcargs=setenv bootargs console= ttymxc0, 115200 root= /dev/mmcblk1p2 rootwait rw，流程如下（几个函数较为简单，此处不展开讲述）
2.3.2 boot_jump_linux
- 274~292：针对64位arm，暂不考虑
- 293行:变量 machid 保存机器 ID，如果不使用设备树的话这个机器 ID 会被传递给 Linux内核， Linux 内核会在自己的机器 ID 列表里面查找是否存在与 uboot 传递进来的 machid 匹配的项目，如果存在就说明 Linux 内核支持这个机器，那么 Linux 就会启动！如果使用设备树的话这个 machid 就无效了，设备树存有一个“兼容性”这个属性， Linux 内核会比较“兼容性”属性的值(字符串)来查看是否支持这个机器。
- 295行：函数 kernel_entry，看名字“内核_进入”，说明此函数是进入 Linux 内核的！此函数有三个参数： zero， arch， params，第一个参数 zero 同样为 0；第二个参数为机器 ID； 第三个参数 ATAGS 或者设备树(DTB)首地址， ATAGS 是传统的方法，用于传递一些命令行信息啥的，如果使用设备树的话就要传递设备树(DTB)。
- 299行：获取 kernel_entry 函数，函数 kernel_entry 并不是 uboot 定义的，而是 Linux 内核定义的， Linux 内核镜像文件的第一行代码就是函数 kernel_entry，而 images->ep 保存着 Linux内核镜像的起始地址，起始地址保存的正是 Linux 内核第一行代码地址
- 313行：announce_and_cleanup函数，如下
打印出starting_kernel … 信息，并做一些清理工作，例如一些cache的清理
- 315~318：设置r2变量为设备树的地址，用于第传递启动内核时的第三个参数，此处取名为r2，也是指代函数的第三个参数
- 328行：调用内核的启动函数，此处一去不返！uboot的任务圆满完成！
3、uboot启动内核流程图解
由于上述讲解中，有部分函数前后穿插再加上本人文笔有限，可能讲的不是很清楚，现在按照启动的顺序画个思维导图方便理解
