android系统reboot

这里所说的reboot指的是软件重启，并非断电重启。我们知道android系统的几个功能，比如：回复出厂设置、OTA升级等都需要重启系统，而且重 启后要进入recovery模式，有的手机还带有重启进入fastboot或者其他模式。这些在软重启中式怎么做到的呢？

经过一段查找找到了这个文件：\frameworks\base\core\java\android\os\RecoverySystem.java

我们来看这个文件里面有一个类public class RecoverySystem  我们来看这个类的说明

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1. /** 
2.  * RecoverySystem contains methods for interacting with the Android 
3.  * recovery system (the separate partition that can be used to install 
4.  * system updates, wipe user data, etc.) 
5.  */  

这个类里面完成了android系统的回复包括安装系统更新，删除用户数据等。

下面我们来看这个类里面的几个 函数

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1. /** 
2.     * Reboots the device in order to install the given update 
3.     * package. 
4.     * 重启系统来安装升级包 
5.     * Requires the {@link android.Manifest.permission#REBOOT} permission. 
6.     * 
7.     * @param context      the Context to use 
8.     * @param packageFile  the update package to install.  Must be on 
9.     * a partition mountable by recovery.  (The set of partitions 
10.     * known to recovery may vary from device to device.  Generally, 
11.     * /cache and /data are safe.) 
12.     * 
13.     * @throws IOException  if writing the recovery command file 
14.     * fails, or if the reboot itself fails. 
15.     */  
16.    public static void installPackage(Context context, File packageFile)  
17.        throws IOException {  
18.        String filename = packageFile.getCanonicalPath();  
19.        Log.w(TAG, "!!! REBOOTING TO INSTALL " + filename + " !!!");  
20.        String arg = "--update_package=" + filename;  
21.        bootCommand(context, arg);  
22.    }  
23.   
24.    /** 
25.     * Reboots the device and wipes the user data partition.  This is 
26.     * sometimes called a "factory reset", which is something of a 
27.     * misnomer because the system partition is not restored to its 
28.     * factory state. 
29.     * 重启系统删除用户数据，这个通常被回复出厂设置调用 
30.     * Requires the {@link android.Manifest.permission#REBOOT} permission. 
31.     * 
32.     * @param context  the Context to use 
33.     * 
34.     * @throws IOException  if writing the recovery command file 
35.     * fails, or if the reboot itself fails. 
36.     */  
37.    public static void rebootWipeUserData(Context context) throws IOException {  
38.        final ConditionVariable condition = new ConditionVariable();  
39.   
40.        Intent intent = new Intent("android.intent.action.MASTER_CLEAR_NOTIFICATION");  
41.        context.sendOrderedBroadcast(intent, android.Manifest.permission.MASTER_CLEAR,  
42.                new BroadcastReceiver() {  
43.                    @Override  
44.                    public void onReceive(Context context, Intent intent) {  
45.                        condition.open();  
46.                    }  
47.                }, null, 0, null, null);  
48.   
49.        // Block until the ordered broadcast has completed.  
50.        condition.block();  
51.   
52.        bootCommand(context, "--wipe_data");  
53.    }  
54.    /** 
55.     * Reboot into the recovery system to wipe the /cache partition. 
56.     * 重启系统来删除 /cache目录文件 
57.     * @throws IOException if something goes wrong. 
58.     */  
59.    public static void rebootWipeCache(Context context) throws IOException {  
60.        bootCommand(context, "--wipe_cache");  
61.    }  

这 几个函数功能的注释写的很清楚，android系统做 wipe_data、wipe_cache、OTA升级就是调用的这三个函数。具体在哪调用的我们不一一列举了，简单说一下，比如 rebootWipeUserData是在回复出厂设置时候调用的，代码在\frameworks\base\services\java\com \android\server\MasterClearReceiver.java中。

我们仔细研究着几个 函数发现，要实现不同的重启模式就是要bootCommand()这个函数传送不同的参数，android重启就是由这个函数来实现的，

我们就来看

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1. /** 
2.   * Reboot into the recovery system with the supplied argument. 
3.   * @param arg to pass to the recovery utility. 
4.   * @throws IOException if something goes wrong. 
5.   */  
6.  private static void bootCommand(Context context, String arg) throws IOException {  
7.      RECOVERY_DIR.mkdirs();  // 创建recovery的目录  
8.      COMMAND_FILE.delete();  // 清空recovery命令文件  
9.      /* 
10.      *这两个文件都在/cache目录中，他俩的定义是 
11.      * private static File RECOVERY_DIR = new File("/cache/recovery"); 
12.      * private static File COMMAND_FILE = new File(RECOVERY_DIR, "command"); 
13.      */  
14.      LOG_FILE.delete();  
15.   
16.      FileWriter command = new FileWriter(COMMAND_FILE);//穿件新的命令文件  
17.      try {  
18.          command.write(arg); //将命令写入命令文件，给recovery模式使用  
19.          command.write("\n");  
20.      } finally {  
21.          command.close();  
22.      }  
23.   
24.      // Having written the command file, go ahead and reboot  
25.      PowerManager pm = (PowerManager) context.getSystemService(Context.POWER_SERVICE);  
26.      pm.reboot("recovery");  //重启系统  
27.   
28.      throw new IOException("Reboot failed (no permissions?)");  
29.  }  

这里首先要说明/cache目录和命令文件这两个东西，他们是主系统和recovery模式之间交流的桥梁，主系统把要做的事情写入到这两个中，然后recovery会读取这两个文件，再做相应的处理，这一点在我的另一篇文章中做了更详细的说明 http://blog.csdn.net/dkleikesa/article/details/9706137

从这个函数就可以看出了，到了这里上面的三个功能最终合并成了一个--进入recovery模式，于是我们就来看 pm.reboot("recovery");

在\frameworks\base\core\java\android\os\PowerManager.java

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1. public void reboot(String reason)  
2.     {  
3.         try {  
4.             mService.reboot(reason);  
5.         } catch (RemoteException e) {  
6.         }  
7.     }  

这里mService的定义

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1. public PowerManager(IPowerManager service, Handler handler)  
2.  {  
3.      mService = service;  
4.      mHandler = handler;  
5.  }  

是在构造函数里传进来的，我们继续来看这个参数的传送在\frameworks\base\core\java\android\app\ContextImpl.java中有这么一段

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1. registerService(POWER_SERVICE, new ServiceFetcher() {  
2.         public Object createService(ContextImpl ctx) {  
3.             IBinder b = ServiceManager.getService(POWER_SERVICE);  
4.             IPowerManager service = IPowerManager.Stub.asInterface(b);  
5.             return new PowerManager(service, ctx.mMainThread.getHandler());  
6.         }});  

可 以知道 b = ServiceManager.getService(POWER_SERVICE);得到了PowerManagerService这个服 务，service = IPowerManager.Stub.asInterface(b);然后将这个sevice的指针传给PowerManager()的构造函数。也就 是说 这里的mService就是 PowerManagerService这个服务，因此这里的reboot也就是PowerManagerService的 reboot 我们来看它的代码在：\frameworks\base\services\java\com\android\server \PowerManagerService.java中

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1. /** 
2.  * Reboot the device immediately, passing 'reason' (may be null) 
3.  * to the underlying __reboot system call.  Should not return. 
4.  */  
5. public void reboot(String reason)  
6. {  
7.     mContext.enforceCallingOrSelfPermission(android.Manifest.permission.REBOOT, null);  
8.   
9.     if (mHandler == null || !ActivityManagerNative.isSystemReady()) {  
10.         throw new IllegalStateException("Too early to call reboot()");  
11.     }  
12. //建立一个 shutdown线程来执行整个关机过程  
13.     final String finalReason = reason;  
14.     Runnable runnable = new Runnable() {  
15.         public void run() {  
16.             synchronized (this) {  
17.                 ShutdownThread.reboot(mContext, finalReason, false);  
18.             }  
19.               
20.         }  
21.     };  
22.     // ShutdownThread must run on a looper capable of displaying the UI.  
23.     //关机时的UI显示  
24.     mHandler.post(runnable);  
25.   
26.     // PowerManager.reboot() is documented not to return so just wait for the inevitable.  
27.     synchronized (runnable) {  
28.         while (true) {  
29.             try {  
30.                 runnable.wait();  
31.             } catch (InterruptedException e) {  
32.             }  
33.         }  
34.     }  
35. }  

下面我们就来看shutdown线程的 reboot函数：\frameworks\base\core\java\com\android\internal\app\ShutdownThread.java

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1. /** 
2.  * Request a clean shutdown, waiting for subsystems to clean up their 
3.  * state etc.  Must be called from a Looper thread in which its UI 
4.  * is shown. 
5.  * 
6.  * @param context Context used to display the shutdown progress dialog. 
7.  * @param reason code to pass to the kernel (e.g. "recovery"), or null. 
8.  * @param confirm true if user confirmation is needed before shutting down. 
9.  */  
10. public static void reboot(final Context context, String reason, boolean confirm) {  
11.     mReboot = true; //吧reboot设置为true  
12.     mRebootReason = reason;  
13.     shutdown(context, confirm);//关机之前的 系统清理，保存好所有的数据  
14. }  

这里要进一步执行的话靠的是mReboot=true;这一句，具体的执行过程在ShutdownThread:run()函数中

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1. /** 
2.  * Makes sure we handle the shutdown gracefully. 
3.  * Shuts off power regardless of radio and bluetooth state if the alloted time has passed. 
4.  */  
5. public void run() {  
6.    。。。。。。。。。。。。。  
7.    。。。。。。。。。。。。。  
8.   
9.     rebootOrShutdown(mReboot, mRebootReason);  
10. }  

继续看:\frameworks\base\core\java\com\android\internal\app\ShutdownThread.java

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1. /** 
2.  * Do not call this directly. Use {@link #reboot(Context, String, boolean)} 
3.  * or {@link #shutdown(Context, boolean)} instead. 
4.  * 
5.  * @param reboot true to reboot or false to shutdown 
6.  * @param reason reason for reboot 
7.  */  
8. public static void rebootOrShutdown(boolean reboot, String reason) {  
9.     if (reboot) {  
10.         Log.i(TAG, "Rebooting, reason: " + reason);  
11.         try {  
12.             Power.reboot(reason);  
13.         } catch (Exception e) {  
14.             Log.e(TAG, "Reboot failed, will attempt shutdown instead", e);  
15.         }  
16.     } else if (SHUTDOWN_VIBRATE_MS > 0) {  
17.         // vibrate before shutting down  
18.         Vibrator vibrator = new Vibrator();  
19.         try {  
20.             vibrator.vibrate(SHUTDOWN_VIBRATE_MS);//关机震动一下，如果是reboot就不震动  
21.         } catch (Exception e) {  
22.             // Failure to vibrate shouldn't interrupt shutdown.  Just log it.  
23.             Log.w(TAG, "Failed to vibrate during shutdown.", e);  
24.         }  
25.   
26.         // vibrator is asynchronous so we need to wait to avoid shutting down too soon.  
27.         try {  
28.             Thread.sleep(SHUTDOWN_VIBRATE_MS);  
29.         } catch (InterruptedException unused) {  
30.         }  
31.     }  
32.   
33.     // Shutdown power  
34.     Log.i(TAG, "Performing low-level shutdown...");  
35.     Power.shutdown();  
36. }  

这里最终调用的是Power.reboot(reason);代码在\frameworks\base\core\java\android\os\Power.java

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1. /** 
2.  * Reboot the device. 
3.  * @param reason code to pass to the kernel (e.g. "recovery"), or null. 
4.  * 
5.  * @throws IOException if reboot fails for some reason (eg, lack of 
6.  *         permission) 
7.  */  
8. public static void reboot(String reason) throws IOException  
9. {  
10.     rebootNative(reason);  
11. }  

这里到了jni层 代码在\frameworks\base\core\jni\android_os_Power.cpp

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1. static void android_os_Power_reboot(JNIEnv *env, jobject clazz, jstring reason)  
2. {  
3.     if (reason == NULL) {  
4.         android_reboot(ANDROID_RB_RESTART, 0, 0);  
5.     } else {  
6.         const char *chars = env->GetStringUTFChars(reason, NULL);  
7.         android_reboot(ANDROID_RB_RESTART2, 0, (char *) chars);  
8.         env->ReleaseStringUTFChars(reason, chars);  // In case it fails.  
9.     }  
10.     jniThrowIOException(env, errno);  
11. }  

继续看这里调用的android_reboot()在：\system\core\libcutils\android_reboot.c

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1. int android_reboot(int cmd, int flags, char *arg)  
2. {  
3.     int ret;  
4.   
5.     if (!(flags & ANDROID_RB_FLAG_NO_SYNC))  
6.         sync();  
7.   
8.     if (!(flags & ANDROID_RB_FLAG_NO_REMOUNT_RO))  
9.         remount_ro();  
10.   
11.     switch (cmd) {  
12.         case ANDROID_RB_RESTART:  
13.             ret = reboot(RB_AUTOBOOT);  
14.             break;  
15.   
16.         case ANDROID_RB_POWEROFF:  
17.             ret = reboot(RB_POWER_OFF);  
18.             break;  
19.   
20.         case ANDROID_RB_RESTART2:  
21.             ret = __reboot(LINUX_REBOOT_MAGIC1, LINUX_REBOOT_MAGIC2,//我们的参数要执行这一句  
22.                            LINUX_REBOOT_CMD_RESTART2, arg);  
23.             break;  
24.   
25.         default:  
26.             ret = -1;  
27.     }  
28.   
29.     return ret;  
30. }  

剩下的我们是要看__reboot(）这个函数了，这个函数其实是一个系统调用，调用的linux内核reboot函数它的实现在\android40\bionic\libc\arch-arm\syscalls\__reboot.S

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1. ENTRY(__reboot)  
2.     .save   {r4, r7}  
3.     stmfd   sp!, {r4, r7}  
4.     ldr     r7, =__NR_reboot  
5.     swi     #0  
6.     ldmfd   sp!, {r4, r7}  
7.     movs    r0, r0  
8.     bxpl    lr  
9.     b       __set_syscall_errno  
10. END(__reboot)  

这里__NR_reboot 定义为88 也就是说它是linux系统调用列表里的第88个函数，这样我们就可以去kernel里找这个函数的定义了

系统调用的原理这里就不多讲了，可以百度一下很容易找到，最终得到的reboot函数在\kernel_imx\kernel\sys.c中

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1. SYSCALL_DEFINE4(reboot, int, magic1, int, magic2, unsigned int, cmd,  
2.         void __user *, arg)  
3. {  
4.     char buffer[256];  
5.     int ret = 0;  
6.   
7.     /* We only trust the superuser with rebooting the system. */  
8.     if (!capable(CAP_SYS_BOOT))  
9.         return -EPERM;  
10.   
11.     /* For safety, we require "magic" arguments. */  
12.     if (magic1 != LINUX_REBOOT_MAGIC1 ||  
13.         (magic2 != LINUX_REBOOT_MAGIC2 &&  
14.                     magic2 != LINUX_REBOOT_MAGIC2A &&  
15.             magic2 != LINUX_REBOOT_MAGIC2B &&  
16.                     magic2 != LINUX_REBOOT_MAGIC2C))  
17.         return -EINVAL;  
18.   
19.     /* Instead of trying to make the power_off code look like 
20.      * halt when pm_power_off is not set do it the easy way. 
21.      */  
22.     if ((cmd == LINUX_REBOOT_CMD_POWER_OFF) && !pm_power_off)  
23.         cmd = LINUX_REBOOT_CMD_HALT;  
24.   
25.     mutex_lock(&reboot_mutex);  
26.     switch (cmd) {  
27.     case LINUX_REBOOT_CMD_RESTART:  
28.         kernel_restart(NULL);  
29.         break;  
30.   
31.     case LINUX_REBOOT_CMD_CAD_ON:  
32.         C_A_D = 1;  
33.         break;  
34.   
35.     case LINUX_REBOOT_CMD_CAD_OFF:  
36.         C_A_D = 0;  
37.         break;  
38.   
39.     case LINUX_REBOOT_CMD_HALT:  
40.         kernel_halt();  
41.         do_exit(0);  
42.         panic("cannot halt");  
43.   
44.     case LINUX_REBOOT_CMD_POWER_OFF:  
45.         kernel_power_off();  
46.         do_exit(0);  
47.         break;  
48.   
49.     case LINUX_REBOOT_CMD_RESTART2:  
50.         if (strncpy_from_user(&buffer[0], arg, sizeof(buffer) - 1) < 0) {  
51.             ret = -EFAULT;  
52.             break;  
53.         }  
54.         buffer[sizeof(buffer) - 1] = '\0';  
55.   
56.         kernel_restart(buffer);  
57.         break;  
58.   
59. #ifdef CONFIG_KEXEC  
60.     case LINUX_REBOOT_CMD_KEXEC:  
61.         ret = kernel_kexec();  
62.         break;  
63. #endif  
64.   
65. #ifdef CONFIG_HIBERNATION  
66.     case LINUX_REBOOT_CMD_SW_SUSPEND:  
67.         ret = hibernate();  
68.         break;  
69. #endif  
70.   
71.     default:  
72.         ret = -EINVAL;  
73.         break;  
74.     }  
75.     mutex_unlock(&reboot_mutex);  
76.     return ret;  

这里下一步调用的是kernel_restart()代码在本文件中

[cpp]  view plain copy

1. /** 
2.  *  kernel_restart - reboot the system 
3.  *  @cmd: pointer to buffer containing command to execute for restart 
4.  *      or %NULL 
5.  * 
6.  *  Shutdown everything and perform a clean reboot. 
7.  *  This is not safe to call in interrupt context. 
8.  */  
9. void kernel_restart(char *cmd)  
10. {  
11.     kernel_restart_prepare(cmd);  
12.     if (!cmd)  
13.         printk(KERN_EMERG "Restarting system.\n");  
14.     else  
15.         printk(KERN_EMERG "Restarting system with command '%s'.\n", cmd);  
16.     kmsg_dump(KMSG_DUMP_RESTART);  
17.     machine_restart(cmd);  
18. }  

下一步调用machine_restart()代码在\kernel_imx\arch\arm\kernel\process.c中

[cpp]  view plain copy

1. void machine_restart(char *cmd)  
2. {  
3.     machine_shutdown();  
4.     arm_pm_restart(reboot_mode, cmd);  
5. }  

下一步看arm_pm_restart(reboot_mode, cmd);，在本文件中有这个的定义void (*arm_pm_restart)(char str, const char *cmd) = arm_machine_restart;

也就是这个函数指针指向了arm_machine_restart，它的代码在本文件中

[cpp]  view plain copy

1. void arm_machine_restart(char mode, const char *cmd)  
2. {  
3.   
4.   
5.     //ar_mode(mode,cmd);    //lijianzhang  
6.     /* Flush the console to make sure all the relevant messages make it 
7.      * out to the console drivers */  
8.     arm_machine_flush_console();  
9.   
10.     /* Disable interrupts first */  
11.     local_irq_disable();  
12.     local_fiq_disable();  
13.   
14.     /* 
15.      * Tell the mm system that we are going to reboot - 
16.      * we may need it to insert some 1:1 mappings so that 
17.      * soft boot works. 
18.      */  
19.     setup_mm_for_reboot(mode);  
20.   
21.     /* Clean and invalidate caches */  
22.     flush_cache_all();  
23.   
24.     /* Turn off caching */  
25.     cpu_proc_fin();  
26.   
27.     /* Push out any further dirty data, and ensure cache is empty */  
28.     flush_cache_all();  
29.   
30.     /* 
31.      * Now call the architecture specific reboot code. 
32.      */  
33.     arch_reset(mode, cmd);  
34.   
35.     /* 
36.      * Whoops - the architecture was unable to reboot. 
37.      * Tell the user! 
38.      */  
39.     mdelay(1000);  
40.     printk("Reboot failed -- System halted\n");  
41.     while (1);  
42. }  

这 里执行reboot的函数是arch_reset(mode, cmd)，在执行arch_reset的代码都是关闭系统和cpu一些东西，其中包括了mmu，关闭了mmu以后，访问寄存器必须直接使用寄存器地 址，ioremap这个函数就不能再使用了，同样的，由于mmu关闭了 ，这个函数下面就是printk是打印不出来的，字符过多还会报出内核错误，因此这里虽然写了printk 可以打印出reboot错误，其实也是打不出来的，这点gun官网上也有说明，网上有人修改了内核，在关闭mmu以后将printk缓存替换成物理地址， 这样才能正常使用。

好了下面来看arch_reset(mode, cmd); \kernel_imx\arch\arm\plat-mxc\system.c

[cpp]  view plain copy

1. /* 
2.  * Reset the system. It is called by machine_restart(). 
3.  */  
4. void arch_reset(char mode, const char *cmd)  
5. {  
6.     unsigned int wcr_enable;  
7.   
8.     arch_reset_special_mode(mode, cmd);  
9.   
10. #ifdef CONFIG_ARCH_MX6  
11.     /* wait for reset to assert... */  
12.     #ifdef CONFIG_MX6_INTER_LDO_BYPASS  
13.     wcr_enable = 0x14; /*reset system by extern pmic*/  
14.     #else  
15.     wcr_enable = (1 << 2);  
16.     #endif  
17.       
18.     __raw_writew(wcr_enable, wdog_base);  
19.      /*errata TKT039676, SRS bit may be missed when 
20.     SRC sample it, need to write the wdog controller 
21.     twice to avoid it */  
22.     __raw_writew(wcr_enable, wdog_base/*MX6Q_WDOG1_BASE_ADDR*/);  
23.   
24.     /* wait for reset to assert... */  
25.     mdelay(500);  
26.   
27.     printk(KERN_ERR "Watchdog reset failed to assert reset\n");  
28.   
29.     return;  
30. #endif  
31.   
32. #ifdef CONFIG_MACH_MX51_EFIKAMX  
33.     if (machine_is_mx51_efikamx()) {  
34.         mx51_efikamx_reset();  
35.         return;  
36.     }  
37. #endif  
38.   
39.     if (cpu_is_mx1()) {  
40.         wcr_enable = (1 << 0);  
41.     } else {  
42.         struct clk *clk;  
43.   
44.         clk = clk_get_sys("imx2-wdt.0", NULL);  
45.         if (!IS_ERR(clk))  
46.             clk_enable(clk);  
47.         wcr_enable = (1 << 2);  
48.     }  
49.   
50.     /* Assert SRS signal */  
51.     __raw_writew(wcr_enable, wdog_base);  
52.   
53.     /* wait for reset to assert... */  
54.     mdelay(500);  
55.   
56.     printk(KERN_ERR "Watchdog reset failed to assert reset\n");  
57.   
58.     /* delay to allow the serial port to show the message */  
59.     mdelay(50);  
60.   
61.     /* we'll take a jump through zero as a poor second */  
62. }  

好了这里看arch_reset_special_mode(mode, cmd); 这个函数就是进入各个模式，与uboot通信的地方,来看代码

[cpp]  view plain copy

1. static void arch_reset_special_mode(char mode, const char *cmd)  
2. {  
3.     if (strcmp(cmd, "download") == 0)  
4.         do_switch_mfgmode();  
5.     else if (strcmp(cmd, "recovery") == 0)  
6.         do_switch_recovery();  
7.     else if (strcmp(cmd, "fastboot") == 0)  
8.         do_switch_fastboot();  
9.     else if (strcmp(cmd, "bootloader") == 0)      
10.         do_switch_bootloader();  
11. }  

这里可以看到内核支持4个模式，每个模式都有相应的函数，我们来贴一个recovery的，在\kernel_imx\arch\arm\mach-mx6\system.c

[cpp]  view plain copy

1. void do_switch_recovery(void)  
2. {  
3.     u32 reg;  
4.   
5.     reg = __raw_readl((SRC_BASE_ADDR + SRC_GPR10));  
6.     reg |= ANDROID_RECOVERY_BOOT;  
7.     __raw_writel(reg, (SRC_BASE_ADDR + SRC_GPR10));  
8. }  

原理是把一个寄存器的值的一位置高，这个寄存器在复位过程中是不会被清零的，重启以后，uboot可以检测这一位来确定启动的模式，
过了这个函数，下面执行__raw_writew(wcr_enable, wdog_base); 这个是打开看门狗，可以知道系统重启最后就是利用看门狗，产生复位信号，来重启的。

到了这里reboot的流程就走完了，下一步就是正常启动了，详细的启动过程参见我的另一篇文章 http://blog.csdn.net/dkleikesa/article/details/9792747

下面来说明一个小技巧，如果要重启进入各个模式，是可以由命令来实现的，也就是"reboot recovery"进入recovery模式 “reboot fastboot”是进入fastboot模式