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u-boot啟動Linux內核解析

時間：2019-01-28 12:08:01
關鍵字： linux內核    u-boot啟動內核   
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[導讀]一、我們從上一節(jié)命令解析可以知道，u-boot啟動啟動Linux內核有兩種方法： 第一種u-boot等待無空格按下自啟內核：?s?=?getenv?("bootcmd"); ????if?(boot

一、我們從上一節(jié)命令解析可以知道，u-boot啟動啟動Linux內核有兩種方法： 第一種u-boot等待無空格按下自啟內核：

?s?=?getenv?("bootcmd");
????if?(bootdelay?>=?0?&&?s?&&?!abortboot?(bootdelay))?{
????????......
????????run_command?(s,?0);
????????......
????????}

第二種在u-boot控制臺輸入boot命令啟動:

int?do_bootd?(cmd_tbl_t?*cmdtp,?int?flag,?int?argc,?char?*argv[])
{
????int?rcode?=?0;
#ifndef?CFG_HUSH_PARSER
????if?(run_command?(getenv?("bootcmd"),?flag)?<?0)?rcode?=?1;
#else
????if?(parse_string_outer(getenv("bootcmd"),
????????FLAG_PARSE_SEMICOLON?|?FLAG_EXIT_FROM_LOOP)?!=?0?)?rcode?=?1;
#endif
????return?rcode;
}

U_BOOT_CMD(
????boot,???1,??1,??do_bootd,
????"boot????-?boot?default,?i.e.,?run?'bootcmd'n",
????NULL
);

這兩種方式本質上都是一樣的，通過最終調用run_command(bootcmd)來啟動

比如我這里bootcmd=nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel; bootm 0x30007FC0

二、nand read.jffs2解析

在run_command中會將命令分離并找對應的處理函數(shù)。

第一條命令是從調用(do_nand)把內核把讀到到一個地址上去；第二條命令是從內核里面調用相應的函數(shù)(do_bootm)來啟動內核； ① 在哪里來讀 從哪里讀？從kernel分區(qū)讀； 讀到哪里去？放到指定地址(0x30007fc0)去； 在PC機上，每一個硬盤前面都有一個分區(qū)表。對于嵌入式Linux來說，flash上面沒有分區(qū)表，顯然這個分區(qū)就和PC機上不一樣；既然沒有分區(qū)表，這些分區(qū)怎么體現(xiàn)？只能在源碼里面寫死的； 定義分區(qū)的源碼如下：(includeconfigs100ask24x0.h)

#define?MTDIDS_DEFAULT?"nand0=nandflash0"
#define?MTDPARTS_DEFAULT?"mtdparts=nandflash0:256k@0(bootloader),"?
????????????????????????????"128k(params),"?
????????????????????????????"2m(kernel),"?
????????????????????????????"-(root)"

上面定義了各個分區(qū)的起始地址； ② 通過什么讀

在/common/cmd_nand.c中do_nand函數(shù)中

/*?read?write?*/
?if?(strncmp(cmd,?"read",?4)?==?0?||?strncmp(cmd,?"write",?5)?==?0)

三、bootm 0x30007FC0解析 ① 在/common/cmd_bootm.c中do_bootm函數(shù)中啟動內核。啟動內核的時候，首先對內核的頭部要進行操作，原因是在Flash中保存的內核是由兩部分構成的，第一部分是頭部，第二部分是真正的內核。而頭部的結構如下：

typedef?struct?image_header?{
????uint32_t????ih_magic;????/*?Image?Header?Magic?Number????*/
????uint32_t????ih_hcrc;????/*?Image?Header?CRC?Checksum????*/
????uint32_t????ih_time;????/*?Image?Creation?Timestamp????*/
????uint32_t????ih_size;????/*?Image?Data?Size????????*/
????uint32_t????ih_load;????/*?Data?????Load??Address????????*/
????uint32_t????ih_ep;????????/*?Entry?Point?Address????????*/
????uint32_t????ih_dcrc;????/*?Image?Data?CRC?Checksum????*/
????uint8_t????????ih_os;????????/*?Operating?System????????*/
????uint8_t????????ih_arch;????/*?CPU?architecture????????*/
????uint8_t????????ih_type;????/*?Image?Type????????????*/
????uint8_t????????ih_comp;????/*?Compression?Type????????*/
????uint8_t????????ih_name[IH_NMLEN];????/*?Image?Name????????*/
}?image_header_t;

ih_load是加載地址 ih_ep是入口地址

下面要開始分析如何啟動內核,主要是do_bootm函數(shù):

int?do_bootm?(cmd_tbl_t?*cmdtp,?int?flag,?int?argc,?char?*argv[])??
{??
????......??
????image_header_t?*hdr?=?&header;??//uimage?是內核加了一個4K的頭部，這個頭部的內容是按照結構體image_header_t來放在，是image傳遞給Uboot的信息。??
????......??
????if?(argc?<?2)?{??
????????addr?=?load_addr;???//如果bootm的參數(shù)小于2?則使用默認的加載地址??
????}?else?{??
????????addr?=?simple_strtoul(argv[1],?NULL,?16);??
????}??
????......??
????switch?(hdr->ih_comp)?{??
????case?IH_COMP_NONE:??
????????if(ntohl(hdr->ih_load)?==?addr)?{??????
/*?
????這里判斷“uimage頭部里指定的加載地址”與bootm指定的加載地址是否相等，不相等則需要移動?
????判斷的方式有兩種?
????1、判斷?uimage頭部里指定的加載地址?==?bootm指定的加載地址?(hdr->ih_load?==?addr)?
????此時：?
????????實際存放的地址??==?uimage加載地址?==?uimage連接地址-64字節(jié)?
????????bootm?==?實際存放的地址?
????例子：?
????????實際存放在??0x30007fc0?
????????bootm???????0x30007fc0?
????????加載地址????0x30007fc0?
????????連接地址????0x30008000?
????????1、uboot根據(jù)Bootm指定的0x30007fc0去找image，實際地址為0x30007fc0，找到頭部?
????????2、讀出頭部里的加載地址，判斷是否和Bootm相等，相等則不移動，啟動?
????2、判斷?uimage頭部里指定的加載地址?==?bootm指定的加載地址?+?64字節(jié)?(hdr->ih_load?==?addr+64字節(jié)/data)?
????此時：??
????????實際存放地址+64字節(jié)?==?uimage加載地址?==?uimage連接地址?
????????bootm?==?實際存放的地址?
????例子：??
????????實際存放在??0x30007fc0?
????????bootm???????0x30007fc0?
????????加載地址????0x30008000?
????????連接地址????0x30008000?
????????1、uboot根據(jù)Bootm指定的0x30007fc0去找image，實際地址為0x30007fc0，找到頭部?
????????2、讀出頭部里的加載地址，判斷是否和Bootm?+?字節(jié)相等，相等則不移動，啟動?

????首先bootm的地址要和我們?實際存放(不管它的加載地址是多少)?整個uimage的首地址吻合，這樣就可以找到頭部。?
????這里存在兩種情況，我們可以看到?Uboot源碼里?
????1、?hdr->ih_load?==?addr??
????也就是說判斷的是bootm_addr?與uimage里的ih_load加載地址是否相等，這樣的話，我們在制作uimage的時候就應該讓ih_load=bootmaddr?
????那么uimage里的另一個參數(shù)，連接地址就應該等于bootm+64字節(jié)?
????2、hdr->ih_load?==?addr+64字節(jié)??友善以及韋東山老師的uboot里判斷條件都被改成了這樣?
????那么，uimage里的Load地址和連接地址應該相等，等于bootm+64字節(jié)?
*/??
????????????printf?("???XIP?%s?...?",?name);??
????????}?else?{??
????......do_bootm_linux??(cmdtp,?flag,?argc,?argv,addr,?len_ptr,?verify);??
}

總結：do_bootm有兩個作用： 作用1：讀取內核頭部將內核移動到合適地方，還有一些校驗 作用2：啟動內核，用的是do_bootm_linux函數(shù)。在跳到ih_ep入口之前還要uboot設置內核啟動參數(shù)，然后才是跳到ih_ep啟動內核。 ② do_bootm_linux函數(shù)有用的代碼如下：

//uboot參數(shù)設置
#if?defined?(CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS)?||???
????defined?(CONFIG_CMDLINE_TAG)?||?
????defined?(CONFIG_INITRD_TAG)?||?
????defined?(CONFIG_SERIAL_TAG)?||?
????defined?(CONFIG_REVISION_TAG)?||?
????defined?(CONFIG_LCD)?||?
????defined?(CONFIG_VFD)
?setup_start_tag?(bd);
#ifdef?CONFIG_SERIAL_TAG
?setup_serial_tag?(&params);
#endif
#ifdef?CONFIG_REVISION_TAG
?setup_revision_tag?(&params);
#endif
#ifdef?CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS
?setup_memory_tags?(bd);
#endif
#ifdef?CONFIG_CMDLINE_TAG
?setup_commandline_tag?(bd,?commandline);
#endif
#ifdef?CONFIG_INITRD_TAG
?if?(initrd_start?&&?initrd_end)
??setup_initrd_tag?(bd,?initrd_start,?initrd_end);
#endif
#if?defined?(CONFIG_VFD)?||?defined?(CONFIG_LCD)
?setup_videolfb_tag?((gd_t?*)?gd);
#endif
?setup_end_tag?(bd);
#endif


?printf?("nStarting?kernel?...nn");


//啟動內核
?theKernel?(0,?bd->bi_arch_number,?bd->bi_boot_params);

theKernel定義：theKernel = (void (*)(int, int, uint))ntohl(hdr->ih_ep);

總結：do_bootm_linux有兩個作用： 作用1：設置內核啟動參數(shù)，參數(shù)的格式是tag（標記列表），對于韋東山的開發(fā)板標記列表開始地址是0x30000100，一般來說有四個標記傳參函數(shù)。setup_start_tag (bd);setup_memory_tags (bd);setup_commandline_tag (bd, commandline);setup_end_tag (bd);作用2：跳到入口地址去是

theKernel?=?(void?(*)(int,?int,?uint))ntohl(hdr->ih_ep);?
theKernel?(0,?bd->bi_arch_number,?bd->bi_boot_params);

這樣就啟動內核了?。?！ 我們再來分析一下theKernel的三個參數(shù) (0, bd->bi_arch_number, bd->bi_boot_params); 第一個參數(shù)是固定的

通過看來自于linux-2.6.30.4DocumentationarmBooting：
?

第二個參數(shù)是機器類型ID

看board100ask24x0100ask24x0.c

第三個參數(shù)是標記列表的開始地址

看board100ask24x0100ask24x0.c
?

1.啟動標記：
setup_start_tag：

static?void?setup_start_tag?(bd_t?*bd)
{
?params?=?(struct?tag?*)?bd->bi_boot_params;

?params->hdr.tag?=?ATAG_CORE;
?params->hdr.size?=?tag_size?(tag_core);

?params->u.core.flags?=?0;
?params->u.core.pagesize?=?0;
?params->u.core.rootdev?=?0;

?params?=?tag_next?(params);
}

由代碼可以得到tag是一個結構體，bi_boot_params為0x300000100,ATAG_CORE為54410001

2.內存標記：
setup_memory_tag：

#ifdef?CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS
static?void?setup_memory_tags?(bd_t?*bd)
{
?int?i;

?for?(i?=?0;?i?<?CONFIG_NR_DRAM_BANKS;?i++)?{
??params->hdr.tag?=?ATAG_MEM;
??params->hdr.size?=?tag_size?(tag_mem32);

??params->u.mem.start?=?bd->bi_dram[i].start;
??params->u.mem.size?=?bd->bi_dram[i].size;

??params?=?tag_next?(params);
?}
}
#endif

bi_dram[i].start;內存的初始地址,bi_dram[i].start;內存的大小
?這兩個參數(shù)的初始值在start_armboot()函數(shù)中dram_init可以設置。

3.命令行標記：

static?void?setup_commandline_tag?(bd_t?*bd,?char?*commandline)
{
?char?*p;

?if?(!commandline)
??return;

?把命令前面的空格給干掉
?for?(p?=?commandline;?*p?==?'?';?p++);


?if?(*p?==?'