【uboot】Uboot的启动流程

引言

在驱动岗位上，每一位新员工刚入职期间都需要理解和掌握uboot，但深入的理解代码往往需要耗费大量的时间去反复阅读。本文希望对uboot进行尽可能详细的解析，帮助其他人更快的掌握和理解uboot源码。

准备工作

uboot源码

本文是基于Hi3536_demo开发板对应的uboot源码进行分析，可以通过下面面的tag信息使用git下载Hi3536_demo的uboot源码。

project path="packages/linux_lsp/boot/u-boot-2010.06", name="sysdev/packages/linux_lsp/boot/u-boot-2010.06", revision="sysdev_v1.x-201703"

代码阅读软件source insight

可以想象uboot源码包有10000多个文件，每个文件都有几百行甚至上千行代码。需要专业的代码阅读器查找函数原型，根据需求去查找阅读，完全没必要重头读到尾。

Hi3536_demo开发板和对应的数据手册

在uboot源码中常常直接对一块地址进行操作，看的人云里雾里，通过查阅数据手册可以协助我们理解那些语句的作用。

开发环境

我们还需要一个linux环境去编译uboot代码，还需要在linux下对uboot镜像进行反汇编。

注意：编译uboot镜像前需要配置交叉编译工具链。

U-Boot源码分析

uboot的配置过程

在拿到uboot代码后的第一步，我们需要做什么？执行make Hi3536_demo_config。

那为什么要执行make Hi3536_demo_config？ 我们可以通过查看源代码去理解执行make Hi3536_demo_config的深层次原因。

通过顶层Makefile可以看到，在执行make Hi3536_demo_config的时候，实质上调用了如下部分：

#### u-boot-2010.06/Makefile #### Hi3536_config: unconfig         @$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm hi3536 Hi3536 NULL hi3536 #### 注意：$(@:_config=) 就是将Hi3536_config中的_config替换为空!得到Hi3536; #### #### 注意：每段代码段的第一行指明了代码存在的目录 ####

首先，确定下变量的值，这里以Hi3536_demo板为例：

#### 在顶层Makefile中会涉及到如下变量 #### $1 = Hi3536_demo         “BOARD_NAME”     $2 = arm          “ARCH”     $3 = hi3536        “CPU”     $4 = Hi3536_demo          “BOARD”     $5 = NULL        “VENDOR”     $6 = hi3536        “SOC”       #OBJTREE        = ./  //输出目录 #SRCTREE        = ./   //源码目录 #TOPDIR         = ./  //顶层目录 #LNDIR          = ./  //连接目录     MKCONFIG= $(SRCTREE)/mkconfig = ./mkconfig            BOARD_NAME = "$1" = Hi3536_demo     ARCH= arm      OBJTREE= $(if $(BUILD_DIR),$(BUILD_DIR),$(CURDIR))  = ./      LNPREFIX = 空      BOARDDIR = $4 = Hi3536_demo

通过上面的代码可以推导出：@$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm hi3536 Hi3536_demo NULL hi3536 等于 ./mkconfig Hi3536_demo arm hi3536 Hi3536_demo NULL hi3536

推导出：”make Hi3536_demo_config” 实际执行 “./mkconfig Hi3536_demo arm hi3536 Hi3536_demo NULL hi3536”

上面那这段代码具体干了什么事情呢？咱们继续向下分析。

mkconfig实际上就是顶层目录下的一个文件。那么，就来研究下顶层目录下的mkconfig文件：

#### u-boot-2010.06/mkconfig ####     /* $#: ./mkconfig Hi3536_demo arm hi3536 Hi3536_demo NULL hi3536命令行参数的个数      *     $0         $1   $2  $3     $4   $5   $6      */      /* 创建include目录，将相关文件软连接 */      if [ "$SRCTREE" != "$OBJTREE" ] ; then          mkdir -p ${OBJTREE}/include          …         cd ../include          ln -s ${SRCTREE}/arch/$2/include/asm asm      else          cd ./include          …         ln -s ../arch/$2/include/asm asm      fi            /* 即/arch/$2/include/asm/arch-$6，为执行make Hi3536_demo_config产生的连接文件， arch/arm/include/asm/arch-hi3536 */      rm -f asm/arch            /* -z STRING: 判断字符串STRING是否为0，若STRING为空字符串，则为true      * -o: or或的意思      */      if [ -z "$6" -o "$6" = "NULL" ] ; then      /* 软连接 */         ln -s ${LNPREFIX}arch-$3 asm/arch      else          /* arch->arch/arm/include/asm/arch-hi3536 */          ln -s ${LNPREFIX}arch-$6 asm/arch      fi             if [ "$2" = "arm" ] ; then    /* 软连接 */         /* proc->arch/arm/include/asm/proc-armv */          rm -f asm/proc          ln -s ${LNPREFIX}proc-armv asm/proc      fi            /*   创建include/config.mk，将ARCH、CPU、BOARD等信息写入      * >: 定向输出到文件，若文件不存在创建空文件      * >>: 追加内容到指定的文件末尾      */      echo "ARCH   = $2" >  config.mk      echo "CPU    = $3" >> config.mk      echo "BOARD  = $4" >> config.mk      [ "$5" ] && [ "$5" != "NULL" ] && echo "VENDOR = $5" >> config.mk      [ "$6" ] && [ "$6" != "NULL" ] && echo "SOC    = $6" >> config.mk       …     /* 将config.mk中的数据写入到 config.h 并添加相关信息*/     for i in ${TARGETS} ; do          echo "#define CONFIG_MK_${i} 1" >>config.h ;      done      cat << EOF >> config.h      #define CONFIG_BOARDDIR board/$BOARDDIR      #include       #include       #include       EOF      exit 0

./include/config.h文件内容：

#### u-boot-2010.06/include/config.h ####     /* Automatically generated - do not edit */        #define CONFIG_BOARDDIR board/Hi3536_demo       #include         #include igs/Hi3536_demo.h>        #include

./include/config.mk文件内容：

#### u-boot-2010.06/include/config.mk ####     ARCH    = arm      CPU     = hi3536     BOARD   = Hi3536_demo     VENDOR  = 空     SOC     = Hi3536_demo

综上，总结下mkconfig文件（或者叫make Hi3536_demo_config）的作用：

1. 确定ARCH、CPU、BOARD等变量的值，并存到./include/config.mk文件中
2. 建立板级相关的 ./include/config.h文件
3. 建立指向其他文件的软链接

uboot的编译与链接过程

说完配置我们再回到Makefile中来看看编译与链接，面对Makefile的时候首先我们就会想到最后的目标文件u-boot.bin是怎样产生的：

#### u-boot-2010.06/Makefile #### /*  CROSS_COMPILE =                             #指定编译器种类   */ /*  OBJCOPY        = $(CROSS_COMPILE)objcopy   #转换目标文件格式  */ /*  OBJCFLAGS     += --gap-fill=0xff                #段之间的空隙用0xff填充  */

$(obj)u-boot.bin: $(obj)u-boot $(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O binary $< $@ #### 注意：/* */这些是注释 ####

从上段代码可以看到u-boot.bin 是用$(OBJCOPY) 从u-boot生成的，u-boot是elf格式的文件，不能直接在裸机上运行，所以需要用$(OBJCOPY) 把u-boot转换成二进制u-boot.bin文件。

#### u-boot-2010.06/Makefile #### $(obj)u-boot:      ddr_training depend $(SUBDIRS) $(OBJS) $(LIBBOARD) $(LIBS) $(LDSCRIPT) $(obj)u-boot.lds                  $(GEN_UBOOT) ifeq ($(CONFIG_KALLSYMS),y)                  smap=`$(call SYSTEM_MAP,u-boot) | \                          awk '$$2 ~ /[tTwW]/ {printf $$1 $$3 "\\\\000"}'` ; \                  $(CC) $(CFLAGS) -DSYSTEM_MAP="\"$${smap}\"" \                          -c common/system_map.c -o $(obj)common/system_map.o                  $(GEN_UBOOT) $(obj)common/system_map.o endif

通过上面代码可以分析出：u-boot的产生依赖于depend，$(SUBDIRS)，$(OBJS)，$(LIBBOARD)，$(LIBS)，$(LDSCRIPT)。这里介绍一下这几个依赖目标(其中涉及到很多变量，均在顶层config.mk中)：

$(SUBDIRS)：进入各个子目录中执行make

SUBDIRS  = tools \           examples/standalone \           examples/api .PHONY : $(SUBDIRS) ... $(SUBDIRS):     depend                  $(MAKE) -C $@ all

$(OBJS)：OBJS  = $(CPUDIR)/start.o, 即为'arch/arm/cpu/hi3536/start.o'，而要产生start.o需要进入$(CPUDIR)进行编译。

CPUDIR=arch/$(ARCH)/cpu/$(CPU)  #### u-boot-2010.06\config.mk #### OBJS  = $(CPUDIR)/start.o         … $(OBJS):   depend                  $(MAKE) -C $(CPUDIR) $(if $(REMOTE_BUILD),$@,$(notdir $@))

$(LIBBOARD)：这个也很好理解就是产生board/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).a，对Hi3536_demo来说，LIBBOARD = board /Hi3536_demo/libHi3536_demo.a

BOARD    = Hi3536_demo          #### u-boot-2010.06\include\config.mk #### BOARDDIR = $(BOARD)    #### u-boot-2010.06\config.mk #### LIBBOARD = board/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).a LIBBOARD := $(addprefix $(obj),$(LIBBOARD)) $(LIBBOARD):  depend $(LIBS)                  $(MAKE) -C $(dir $(subst $(obj),,$@))

$(LIBS)：LIBS包括的目标非常多，都是将子目录的源码编成*.a库文件，通过执行每个目录的Makefile来实现。

LIBS  = lib/libgeneric.a LIBS += lib/lzma/liblzma.a … $(LIBS):    depend $(SUBDIRS)                  $(MAKE) -C $(dir $(subst $(obj),,$@))

$(LDSCRIPT)：这里其实就是执行链接所需要的链接脚本，这里我需要特别强调链接脚本，链接脚本是程序链接的依据，它规定了可执行文件中的程序的输出格式是大端还是小端，程序如何来布局（第一条指令是那一条，各个依赖文件是如何组成最后的目标文件的），程序的入口是那里（只对elf文件有用）。

CURDIR       = ./ SRCTREE         := $(CURDIR) TOPDIR            := $(SRCTREE) LDSCRIPT := $(TOPDIR)/board/$(BOARDDIR)/u-boot.lds $(LDSCRIPT):   depend                 $(MAKE) -C $(dir $@) $(notdir $@)

总结：u-boot的产生其实简单来说就进入各个目录下执行make，将指定目录下的.c文件编译生成.o文件，将指定目录下源码编成*.a库，最后再将这些文件按照链接脚本组合成最后的目标文件。

还有一点，通常放到板子上运行的镜像为u-boot.bin而不是u-boot，是因为u-boot虽然是一个可执行镜像，但里面包含了大量的调试信息，文件也非常的大。而u-boot.bin是将u-boot镜像通过objcopy转换为二进制，去掉了其中调试信息，代码非常紧凑，文件小很多，适合作为镜像放板子上运行。

uboot第一阶段解析

接下来正式开始uboot源码之旅，分析代码当然要从上电后执行的第一条指令开始看起咯，那第一条指令在哪呢？ 还是以Hi3536_demo为例，首先我们来看一下它的链接脚本，通过它我们可以知道它整个程序的各个段是怎么存放的（uboot运行的第一段代码在arch/arm/cpu/hi3536/start.S文件中）。

#### u-boot-2010.06\arch\arm\cpu\hi3536\ u-boot.lds #### OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")    /*指定输出可执行文件是elf格式,*/ /* 32位ARM指令,小端 */ OUTPUT_ARCH(arm)    /*指定输出可执行文件的平台为ARM*/ ENTRY(_start)          /*指定输出可执行文件的起始代码段为_start*/ SECTIONS             { /*指定可执行image文件的全局入口点，通常这个地址都放在ROM(flash)0x0位置。*/ /*必须使编译器知道这个地址，通常都是修改此处来完成*/         . = 0x00000000;    /*;从0x0位置开始运行*/         . = ALIGN(4);     /*代码以4字节对齐*/         .text  :         {                  __text_start = .;                  arch/arm/cpu/hi3536/start.o  (.text)    /* 代码段的起始部分就是最开始运行代码的地方， */                                          /* 因此uboot运行的第一条指令在arch/arm/cpu/hi3536/start.S文件 */                  drivers/ddr/ddr_training_impl.o (.text)                  drivers/ddr/ddr_training_ctl.o (.text)                  drivers/ddr/ddr_training_boot.o (.text)                  drivers/ddr/ddr_training_custom.o (.text)                  __init_end = .;                  ASSERT(((__init_end - __text_start) < 0x16000), "init sections too big!");                  *(.text)      /*下面依次为各个text段函数*/         }         . = ALIGN(4);    /*代码以4字节对齐*/         .rodata : { *(SORT_BY_ALIGNMENT(SORT_BY_NAME(.rodata*))) }     /*指定只读数据段*/         . = ALIGN(4);         .data : { *(.data) }         . = ALIGN(4);         .got : { *(.got) }                    /*指定got段, got段是uboot自定义的一个段, 非标准段*/         __u_boot_cmd_start = .;             /*把__u_boot_cmd_start赋值为当前位置, 即起始位置*/         .u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) }     /*指定u_boot_cmd段, uboot把所有的uboot命令放在该段.*/         __u_boot_cmd_end = .;             /*把__u_boot_cmd_end赋值为当前位置,即结束位置*/         . = ALIGN(4);         __bss_start = .;                    /*把__bss_start赋值为当前位置,即bss段的开始位置*/         .bss : { *(.bss) }                   /*指定bss段 */         _end = .;                         /*把_end赋值为当前位置,即bss段的结束位置*/ }

现在知道uboot的第一行代码在哪里运行了吗？（在arch/arm/cpu/hi3536/start.S中运行）下面我们来分析start.S汇编代码。

#### u-boot-2010.06\arch\arm\cpu\hi3536\start.S #### .globl _start _start: b     reset         ldr    pc, _undefined_instruction         ldr    pc, _software_interrupt         ldr    pc, _prefetch_abort         ldr    pc, _data_abort         ldr    pc, _not_used         ldr    pc, _irq         ldr    pc, _fiq

在这里我们终于看到了第一条运行指令是_start:b reset，呵呵！看到这段代码的时候许多人都认为_start的值是0x00000000，为什么是这个地址呢? 因为连接脚本上指定了。真的是这样吗？我们来看看我们编译好之后，在u-boot目录下有个System.map，这里面有各个变量的值。

#### u-boot-2010.06\System.map #### 40c00000 T __text_start 40c00000 T _start 40c00020 t _undefined_instruction 40c00024 t _software_interrupt 40c00028 t _prefetch_abort 40c0002c t _data_abort 40c00030 t _not_used 40c00034 t _irq 40c00038 t _fiq

哈哈，_start的值怎么会是40c00000?这是因为在顶层的Makefile里面我们指定了它的连接地址。

#### u-boot-2010.06\Makefile #### GEN_UBOOT = \                  UNDEF_SYM=`$(OBJDUMP) -x $(LIBBOARD) $(LIBS) | \                  sed  -n -e 's/.*\($(SYM_PREFIX)__u_boot_cmd_.*\)/-u\1/p'|sort|uniq`;\                  cd $(LNDIR) && $(LD) $(LDFLAGS) $$UNDEF_SYM $(__OBJS) \                          --start-group $(__LIBS) --end-group $(PLATFORM_LIBS) \                          -Map u-boot.map -o u-boot $(obj)u-boot:      ddr_training depend $(SUBDIRS) $(OBJS) $(LIBBOARD) $(LIBS) $(LDSCRIPT) $(obj)u-boot.lds                  $(GEN_UBOOT)

看到那个LDFLAGS变量了吗？它是什么呢，我们继续往下面看：

#### u-boot-2010.06\config.mk #### LDFLAGS += -Bstatic -T $(obj)u-boot.lds $(PLATFORM_LDFLAGS) ifneq ($(TEXT_BASE),) LDFLAGS += -Ttext $(TEXT_BASE)    /* 如果有TEXT_BASE变量，那LDFLAGS重新赋值 */ endif

看到了没有，LDFLAGS先等于链接脚本中的地址，再判断TEXT_BASE是否等于空，如果TEXT_BASE不为空，LDFLAGS会被重新赋值。TEXT_BASE的值是多少呢？我们可以在u-boot-2010.06\board\Hi3536_demo\config.mk里面找到定义,它的值为0x40c00000。这样我就可以知道为什么System.map的起始地址0x40c00000。

#### u-boot-2010.06\board\Hi3536_demo\config.mk #### TEXT_BASE = 0x40c00000

下面我们继续来看第一条汇编指令b reset，初始化相关硬件操作。

Reset处代码有点不按照常理出牌，和网上通用的汇编起始代码有点不一样，它先判断部分寄存器中的值，再跳转到不同标志处运行。其中，“after_ziju”标志处代码执行初始化PLL/DDRC/pin mux/…等命令；

#### u-boot-2010.06\arch\arm\cpu\hi3536\start.S #### reset:                                 /* uboot刚进来就进行的初始化操作 */ …         beq   after_ziju                   /* 若REG_SC_GEN2寄存器值 == 魔数，跳转到after_ziju标志处运行 */ …         bne   normal_start_flow           /* 若REG_SC_GEN20寄存器值 ！=魔数，跳转到 normal_start_flow 标志处运行 */ … after_ziju:    /* 初始化 PLL/DDRC/pin mux/... */      …         beq   pcie_slave_addr    /* 跳转到 pcie_slave_addr 处执行（PCIE相关初始化操作） */         …         b       ziju_ddr_init    /* 跳转到 ziju_ddr_init 处运行（初始化PLL/DDRC/pin mux/...） */ pcie_slave_addr:    /* PCIE相关初始化操作 */     … ziju_ddr_init:    /*初始化PLL/DDRC/pin mux/... */     …         bl      init_registers  /*跳转到 init_registers函数处运行，初始化PLL/DDRC/... */     …         bl      start_ddr_training  /*跳转到 start_ddr_training函数处运行，DDR training */     …         beq   pcie_slave_hold  /* 跳转到 pcie_slave_hold标志处运行，通常代码不会跑到这里 */         …         mov  pc, r1  /* 将pc指针返回到 bootrom */ pcie_slave_hold:  /* pcie 出错保持，通常代码不对跑到这里 */     …         b       .                        /* bug here */

若满足“bne normal_start_flow”条件，运行“normal_start_flow”标志处的代码，这部分代码是普通uboot最开始启动时执行的命令。重要部分看注释。

这段汇编代码很好理解，就是设置CPU为管理模式、将cache置无效、关闭MMU和cache。这边抛出一个问题：

在汇编代码中，Invalidate cache、disable cache、flash cache分别表示什么含义？

Invalidate cache表示当前cache内的数据无效，所有cpu获取数据只能重新读取；flash cache表示清空cache中的数据；disable cache表示关闭cache。

#### u-boot-2010.06\arch\arm\cpu\hi3536\start.S #### normal_start_flow: mrs    r0, cpsr   /* set the cpu to SVC32 mode 设置管理模式 */ … mov   r0, #0   /* Invalidate L1 I/D   -- 置无效 I/D cache */ … mrc    p15, 0, r0, c1, c0, 0   /* disable MMU stuff and caches    --关闭MMU和cache */ …

在normal_start_flow标志处代码执行到尾部，都没有跳转这一类指令，因此pc指针继续向下执行main_core标志处代码。

此处代码内容为找到对应的存储介质，将其中的代码拷贝到DDR中运行。

#### u-boot-2010.06\arch\arm\cpu\hi3536\start.S #### main_core:     …         bne    check_bootrom_type  /*检测是否需要跳转，PC的高八位如果不为0（已经在ram中运行了）则跳转，不等于则跳转*/ #ifndef CONFIG_HI3536_A7  /* 找到对应的存储介质 */ … cmp    r6, #0     ldreq   pc, _clr_remap_spi_entry  /* SPI存储 */     cmp    r6, #1     ldreq   pc, _clr_remap_spi_nand_entry  /* SPI_NAND 存储 */         cmp   r6, #2     ldreq   pc, _clr_remap_nand_entry  /* NAND 存储 */         cmp     r6, #3         ldreq   pc, _clr_remap_ddr_entry  /* DDR 存储 */         ldr     pc, _clr_remap_nand_entry  /* 所有其他情况，默认采用 NAND 存储 */ #endif check_bootrom_type:  /* 将bootrom中的u-boot.bin 拷贝到RAM(0x4010c00) */     …     ldreq  pc, _clr_remap_ram_entry  /* 根据不同的存储介质，传不同参数 */ do_clr_remap:  /*清除remap */ #ifndef CONFIG_HI3536_A7 … /*清除remap */ #endif #ifdef CONFIG_ARCH_HI3536 … /* 如果使用Hi3536板卡，那就需要使能I/D cache */ #endif    … /* 使能 Cache 操作 */ … bne    ddr_init  /* DDR初始化 */     …         b          copy_to_ddr  /* 将u-boot.bin 拷贝到DDR */ ddr_init:  /* DDR初始化相关 */ #ifndef CONFIG_HI3536_A7     …         bl      init_registers  /* 初始化寄存器 */ #endif #ifdef CONFIG_DDR_TRAINING_V2     ….         bl      start_ddr_training  /* DDR training */ #endif #ifndef CONFIG_HI3536_A7     …         bne       copy_flash_to_ddr  /* 拷贝镜像到DDR */ #ifdef CONFIG_EMMC_SUPPORT emmc_boot:  /* 初始化emmc，跳转到 jump_to_ddr  */         bl      emmc_boot_read  /* 拷贝镜像 */         b       jump_to_ddr  /*跳转到 jump_to_ddr */ #endif copy_flash_to_ddr:  /* 从NAND中拷贝镜像，跳转到 copy_to_ddr */     ..         bne   spi_nor_copy  /* 拷贝镜像 */     …         b       copy_to_ddr  /* 跳转到copy_to_ddr */ spi_nor_copy:  /* 从SPI_NOR中拷贝镜像，跳转到 copy_to_ddr */     …         bne   spi_nand_copy  /* 拷贝镜像 */     …         b       copy_to_ddr  /* 跳转到copy_to_ddr */ spi_nand_copy:   /* 从SPI_NAND中拷贝镜像，跳转到 copy_to_ddr */     …         b       copy_to_ddr  /* 跳转到copy_to_ddr */ #endif copy_to_ddr:  /* 将指定存储内的数据拷贝到DDR */     …         beq     copy_abort_code  /* 拷贝操作 */     …         bl      memcpy  /* 拷贝操作 */ jump_to_ddr:     …         ldr     pc, _copy_abort_code  /* 拷贝操作 */ copy_abort_code:     …         bl      memcpy  /* 拷贝操作 */

又到了熟悉的部分，如果要在C语言环境下执行代码，必须先初始化堆栈。

这段代码的意思是设置一些堆栈。

#### u-boot-2010.06\arch\arm\cpu\hi3536\start.S #### stack_setup:  /* 设置栈指针 */         ldr    r0, _TEXT_BASE               @ upper 128 KiB: relocated uboot            sub   r0, r0, #CONFIG_SYS_MALLOC_LEN @ malloc area                    sub   r0, r0, #CONFIG_SYS_GBL_DATA_SIZE @ bdinfo                      sub   sp, r0, #12          @ leave 3 words for abort-stack                and   sp, sp, #~7          @ 8 byte alinged for (ldr/str)d

只要将sp指针指向一段没有被使用的内存就完成栈的设置了。根据上面的代码可以知道U-Boot内存使用情况了，如下图所示：

这段代码的意思是清bss段。

#### u-boot-2010.06\arch\arm\cpu\hi3536\start.S #### clear_bss:  /* 清除bss段 */         ldr    r0, _bss_start  /* r0 = bss段的起始位置 */         ldr    r1, _bss_end               @ stop here                        /* r1 = bss段结束位置 */         mov  r2, #0x0             @ clear value                           /* r2 = 0 */ clbss_l:         str     r2, [r0]               @ clear BSS location                    /* 先将r2,即0x0，存到地址为r0的内存中去 */         cmp  r0, r1                 @ are we at the end yet                  /* 比较r0地址和r1地址，即比较当前地址是否到了bss段的结束位置 */         add   r0, r0, #4            @ increment clear index pointer           /* 然后r0地址加上4 */         bne   clbss_l                        @ keep clearing till at end           /* 如果不等于，那么就跳到clbss_l,即接着这几个步骤，直到地址超过了bss的_end位置，即实现了将整个bss段，都清零。*/

这个时候，pc指针开始跳到RAM里面执行代码，这也就到了第二阶段(C语言阶段)，后面的代码都是用C语言写的。

#### u-boot-2010.06\arch\arm\cpu\hi3536\start.S ####         ldr    pc, _start_armboot                 /* start_armboot，赋值给PC，即调用start_armboot函数 */ _start_armboot: .word start_armboot        /* start_armboot函数，在C文件中，即跳转执行c代码 */

总结：汇编第一阶段的代码主要可以分为以下部分：

1. 设置异常向量表
2. 设置特权管理模式
3. 初始化PLL、DDR、MUX…
4. 关MMU，关CACHE
5. 判断代码在RAM还是FLASH，将FLASH代码复制至RAM中
6. 设置堆栈、清空bss段
7. 跳转至C语言处，进入第二阶段

uboot第二阶段解析

在uboot第一阶段启动完成后将会调用start_armboot开始第二阶段的启动流程，这个阶段的代码由c语言编写，代码位于u-boot-2010.06\arch\arm\lib\board.c。

基础数据结构

第二阶段主要用到了两个数据结构即 gd_t 和 bd_t，其定义如下：

这两个类型变量记录了刚启动时的信息，还将记录作为引导内核和文件系统的参数，如 bootargs 等，并且将来还会在启动内核时，由 uboot 交由 kernel 时会有所用。

#### u-boot-2010.06\arch\arm\include\asm\global_data.h #### /*  U-Boot使用了一个存储在寄存器中的指针gd来记录全局数据区的地址，这个指针存放在指定的寄存器r8中 */ typedef      struct global_data {  /* 全局数据结构 */          bd_t          *bd;  /* 指向板级信息结构 */          unsigned long     flags;   /* 标记位 */          unsigned long     baudrate;  /* 串口波特率 */          unsigned long     have_console;  /* serial_init() was called */         unsigned long     env_addr;  /* 环境参数地址 */         unsigned long     env_valid;  /* 环境参数 CRC 校验有效标志 */         unsigned long     fb_base;  /* fb 起始地址 */ #ifdef CONFIG_VFD         unsigned char     vfd_type;  /* 显示器类型(VFD代指真空荧光屏) */ #endif #ifdef CONFIG_FSL_ESDHC  /* 宏未定义 */         unsigned long     sdhc_clk;  #endif #if 0  /* 未定义 */         unsigned long     cpu_clk;  /* cpu 频率*/         unsigned long     bus_clk;  /* bus 频率 */          phys_size_t        ram_size;  /* ram 大小 */         unsigned long     reset_status;       /* reset status register at boot */ #endif         void          **jt;  /* 跳转函数表 */ } gd_t; typedef struct bd_info {  /* 板级信息结构 */     int                       bi_baudrate;  /* 波特率 */     unsigned long      bi_ip_addr;  /* IP地址 */     struct environment_s            *bi_env;  /* 板子的环境变量 */      ulong         bi_arch_number;  /* 板子的 id */     ulong         bi_boot_params;  /* 板子的启动参数 */     struct    /* RAM 配置 */     {         ulong start;         ulong size;     }                         bi_dram[CONFIG_NR_DRAM_BANKS]; } bd_t;

启动流程

start_armboot 首先为全局数据结构和板级信息结构分配内存，代码如下：

可以看到 bd_t 、gd_t 以及 MALLOC 区域是紧挨着的。

#### u-boot-2010.06\arch\arm\lib\board.c ####         gd = (gd_t*)(_armboot_start - CONFIG_SYS_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));         /* compiler optimization barrier needed for GCC >= 3.4 */         __asm__ __volatile__("": : :"memory");  /* 内存屏障，防止编译器优化 */         memset ((void*)gd, 0, sizeof (gd_t));  /* 将指定的内存地址清零( 将全局数据清零 ) */         gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t));  /* gd->bd指向一块地址( 取得板级信息数据结构的起始地址 )  */         memset (gd->bd, 0, sizeof (bd_t));  /* gd->db指向地址中的内容清零( 将板级信息清零 ) */         gd->flags |= GD_FLG_RELOC;  /* 标记为代码已经转移到 RAM */

然后依次调用 init_sequence数组中的函数指针完成各部分的初始化，代码如下：

#### u-boot-2010.06\arch\arm\lib\board.c #### init_fnc_t *init_sequence[] = { #if defined(CONFIG_ARCH_CPU_INIT)         arch_cpu_init,  /* 基本的处理器相关配置 -- basic arch cpu dependent setup */ #endif         timer_init,  /* 初始化定时器 -- initialize timer before usb init */         board_init,  /* 板级特殊设备初始化(很重要) -- basic board dependent setup */ #if defined(CONFIG_USE_IRQ)         interrupt_init,  /* 中断初始化 -- set up exceptions */ #endif //      timer_init,  /* 初始化定时器 */ #ifdef CONFIG_FSL_ESDHC         get_clocks, #endif         env_init,  /* 初始化环境变量(默认的环境变量) -- initialize environment */         init_baudrate,  /* 初始化波特率设置 -- initialze baudrate settings */         serial_init,  /* 初始化串口 */         console_init_f,  /* 控制台初始化 -- stage 1 init of console */         display_banner,  /* 打印uboot版本信息 -- say that we are here */ #if defined(CONFIG_DISPLAY_CPUINFO)         print_cpuinfo,  /* 显示cpu信息 -- display cpu info (and speed) */ #endif #if defined(CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO)         checkboard,  /* 显示板级信息 -- display board info */ #endif #if defined(CONFIG_HARD_I2C) || defined(CONFIG_SOFT_I2C)         init_func_i2c,  /* 初始化IIC，hard:真正iic，soft:gpio模拟iic */ #endif         dram_init,  /* 配置可用RAM -- configure available RAM banks */ #if defined(CONFIG_CMD_PCI) || defined (CONFIG_PCI)         arm_pci_init,  /* 初始化pci */ #endif         NULL, }; /* 函数指针，执行指针数组中的内容(实际内容为函数指针)，初始化cpu、总线、设备等等*/ for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) { if ((*init_fnc_ptr)() != 0) { hang (); } } void hang (void) {         puts ("### ERROR ### Please RESET the board ###\n");         for (;;); }

在我们平台比较重要的初始化函数有 board_init 以及 env_init，代码如下：

#### u-boot-2010.06\board\Hi3536_demo\board.c #### int board_init(void) {         unsigned long reg;         /* set uart clk from apb bus */         reg = readl(CRG_REG_BASE + PERI_CRG57);  /* 设置串口时钟 */         reg &= ~UART_CKSEL_APB;         writel(reg, CRG_REG_BASE + PERI_CRG57);         DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;         gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_HI3536;         gd->bd->bi_boot_params = CFG_BOOT_PARAMS;         gd->flags = 0;         boot_flag_init();         add_board_partition(&pri_board_part, FLASH_TYPE_EMMC);         return 0; } #### u-boot-2010.06\common\env_common_func.c #### /* 初始化环境变量 */  int env_init(void) { #ifdef CONFIG_HI3536_A7         env_cmn_func = &nw_env_cmn_func; #else         switch (get_boot_media()) {         default:                  env_cmn_func = NULL;                  break;         case BOOT_MEDIA_NAND:                  env_cmn_func = &nand_env_cmn_func;                  break;         case BOOT_MEDIA_SPIFLASH:                  env_cmn_func = &sf_env_cmn_func;                  break;         case BOOT_MEDIA_EMMC:                  env_cmn_func = &emmc_env_cmn_func;                  break;         case BOOT_MEDIA_DDR:                  env_cmn_func = &nw_env_cmn_func;                  break;         } #endif         if (env_cmn_func && !env_cmn_func->env_name_spec)                  env_cmn_func = NULL;         /* unknow start media */         if (!env_cmn_func)                  return -1;         env_cmn_func->env_init();         env_name_spec = env_cmn_func->env_name_spec;         return 0; }

在环境变量 default_environment 中我们设置了很多参数，列表如下：

我们可以在 uboot 命令行模式下输入 printenv 命令查看当前的环境变量值。

#### u-boot-2010.06\tools\env\fw_env.c #### static char default_environment[] = { #if defined(CONFIG_BOOTARGS)         "bootargs=" CONFIG_BOOTARGS "\0" #endif #if defined(CONFIG_BOOTCOMMAND)         "bootcmd=" CONFIG_BOOTCOMMAND "\0" #endif     … };

start_armboot 在接下来的流程中还做了如下操作：

#### u-boot-2010.06\arch\arm\lib\board.c #### void start_armboot (void) {     …         nand_init();  /* 初始化 NAND */      …         mmc_initialize(0);  /* 初始化MMC */         mmc_flash_init(0);         env_relocate ()  /* 重定位环境变量，将其从 NAND 拷贝到内存中 */      …         gd->bd->bi_ip_addr = getenv_IPaddr ("ipaddr");  /* 设置IP地址 */         stdio_init ();  /* 初始化外设 */          jumptable_init ();  /* 初始化跳转函数表 */     …         console_init_r ();  /* 控制台初始化第二阶段 */     …         misc_init_r ();  /* 杂项设备初始化, eg:battery */      …         enable_interrupts ();  /* 使能中断 */ #ifdef CONFIG_KEDACOM_E2PROM         extern int kd_set_ethaddr();         kd_set_ethaddr(); #endif     …         /* 如果存在则从环境变量中读取装载地址，其默认为 ulong load_addr = CONFIG_SYS_LOAD_ADDR; */         if ((s = getenv ("loadaddr")) != NULL) {                  load_addr = simple_strtoul (s, NULL, 16);         } #if defined(CONFIG_CMD_NET)         if ((s = getenv ("bootfile")) != NULL) {                  copy_filename (BootFile, s, sizeof (BootFile));         } #endif     … #if defined(CONFIG_CMD_NET)     …         eth_initialize(gd->bd);  /* 网络初始化 */     … #endif #if defined(CONFIG_BOOTROM_SUPPORT)         extern void download_boot(const int (*handle)(void));         download_boot(NULL); #endif         product_control();     … #ifdef CONFIG_PARTTAB_ON_FLASH         partition_check_update_flags(); #endif         /* main_loop() can return to retry autoboot, if so just run it again. */         for (;;) {                  main_loop ();  /* 进入主循环 common/main.c */         } }

start_armboot 最终进入 main_loop 函数，首先判断用户选择的启动模式，如果是命令模式则等待输入命令然后执行，代码如下：

#### u-boot-2010.06\arch\arm\lib\board.c #### void main_loop (void) {     … setenv ("ver", version_string);  /* 设置版本信息 */     …         update_tftp ();     …. #if defined(CONFIG_BOOTDELAY) && (CONFIG_BOOTDELAY >= 0)         s = getenv ("bootdelay");    /* 获取bootdelay环境变量的值 */         bootdelay = s ? (int)simple_strtol(s, NULL, 10) : CONFIG_BOOTDELAY;    /* 将字符串转换为long类型变量 */         debug ("### main_loop entered: bootdelay=%d\n\n", bootdelay);         debug ("### main_loop: bootcmd=\"%s\"\n", s ? s : "");     /* 倒数读秒，如果delay时间内没有操作，执行run_command命令 */         if (bootdelay >= 0 && s && !abortboot (bootdelay)) {                  run_command (s, 0);         } #endif        /* CONFIG_BOOTDELAY */     …         for (;;) {         …                  len = readline (CONFIG_SYS_PROMPT); /* 读取输入 */                  flag = 0;     /* assume no special flags for now */                  if (len > 0)                          strcpy (lastcommand, console_buffer);  /* 将输入保存到历史记录中 */                  else if (len == 0)                          flag |= CMD_FLAG_REPEAT;  /* 如果没有输入则重复上次 */          …                  if (len == -1)                          puts ("\n");                  else                          rc = run_command(lastcommand, flag);  /* 执行命令 */                          lastcommand[0] = 0;  /* 将命令置无效命令令其不可重复 */         } }

总结，C语言第二阶段代码可以分为以下部分：

1. 为gd、bd数据结构分配地址，并清零
2. 执行 init_fnc_ptr 函数指针数组中的各个初始化函数

板级特殊设备初始化（board_init）、时钟初始化（timer_init）、初始化环境变量（env_init）、串口控制台初始化（init_baudrate、console_init_f）、打印U-Boot信息（display_banner、print_cpuinfo、checkboard）、配置可用RAM大小（dram_init）

1. 对gd , bd 数据结构赋值初始化
2. 各种设备初始化
3. NAND Flash初始化（nand_init）、MMC初始化（mmc_initialize、mmc_flash_init）、网络初始化（eth_initialize）、初始化串口（serial_init、console_init_r）、初始化其他外设（stdio_init）、杂项设备初始化（misc_init_r）
4. 环境变量代码重定位（env_relocate）
5. 使能中断（enable_interrupts）
6. 进入主循环（main_loop）

总结

u-boot的配置过程，可以简单描述为：

1. 创建到目标板相关文件的链接
2. 创建include/config.mk文件，内容如下：
3. 创建与目标板相关的头文件include/config.h
4. 后续执行编译的时候，到哪些路径下面找文件都是在配置时确定的。

        uboot的编译和链接过程，可以简单描述为：

1. 将所有需要的.c文件编译生成.o文件，将需要的部分文件编成.a库，最后再将这些文件按照链接脚本组合成最后的目标文件。

第一阶段代码，可以简单描述为：

1. 初始化本阶段要使用到的硬件设备
2. 为加载Bootloader的第二阶段代码准备RAM空间
3. 复制Bootloader的第二阶段到RAM空间
4. 设置好堆栈
5. 跳转到第二阶段的C入口点

第二阶段代码，可以简单描述为：

1. 初始化本阶段要使用到的硬件设备
2. 配置系统内存映射，
3. 将内核映像和根文件系统映像从Flash上读到RAM空间中
4. 为内核设置启动参数