天天看點

u-boot源碼分析

本文從以下幾個方面粗淺地分析u-boot并移植到FS2410闆上:

1、u-boot工程的總體結構

2、u-boot的流程、主要的資料結構、記憶體配置設定。

3、u-boot的重要細節,主要分析流程中各函數的功能。

4、基于FS2410闆子的u-boot移植。實作了NOR Flash和NAND Flash啟動,網絡功能。 

這些認識源于自己移植u-boot過程中查找的資料和對源碼的簡單閱讀。下面主要以smdk2410為分析對象。

一、u-boot工程的總體結構:

1、源代碼組織

對于ARM而言,主要的目錄如下:

board                  平台依賴          存放電路闆相關的目錄檔案,每一套闆子對 應一個目錄。如smdk2410(arm920t)

                                                                                                                    

cpu                    平台依賴           存放CPU相關的目錄檔案,每一款CPU對應一個目錄,例如:arm920t、 xscale、i386等目錄

lib_arm                平台依賴            存放對ARM體系結構通用的檔案,主要用于實作ARM平台通用的函數,如軟體浮點。

common              通用          通用的多功能函數實作,如環境,指令,控制台相關的函數實作。

include                通用               頭檔案和開發闆配置檔案,所有開發闆的配置檔案都在configs目錄下                                       

lib_generic         通用             通用庫函數的實作

net                    通用                存放網絡協定的程式

drivers              通用               通用的裝置驅動程式,主要有以太網接口的驅動,nand驅動。

.......

2.makefile簡要分析

所有這些目錄的編譯連接配接都是由頂層目錄的makefile來确定的。

在執行make之前,先要執行make $(board)_config 對工程進行配置,以确定特定于目标闆的各個子目錄和頭檔案。

$(board)_config:是makefile 中的一個僞目标,它傳入指定的CPU,ARCH,BOARD,SOC參數去執行mkconfig腳本。

這個腳本的主要功能在于連接配接目标闆平台相關的頭檔案夾,生成config.h檔案包含闆子的配置頭檔案。

使得makefile能根據目标闆的這些參數去編譯正确的平台相關的子目錄。

以smdk2410闆為例,執行 make smdk2410_config,

主要完成三個功能:

@在include檔案夾下建立相應的檔案(夾)軟連接配接,

#如果是ARM體系将執行以下操作:

#ln -s     asm-arm        asm  

#ln -s  arch-s3c24x0    asm-arm/arch

#ln -s   proc-armv       asm-arm/proc

@生成Makefile包含檔案include/config.mk,内容很簡單,定義了四個變量:

ARCH   = arm

CPU    = arm920t

BOARD  = smdk2410

SOC    = s3c24x0

@生成include/config.h頭檔案,隻有一行:

/* Automatically generated - do not edit */

#include "config/smdk2410.h"

頂層makefile先調用各子目錄的makefile,生成目标檔案或者目标檔案庫。

然後再連接配接所有目标檔案(庫)生成最終的u-boot.bin。

連接配接的主要目标(庫)如下:

OBJS  = cpu/$(CPU)/start.o

LIBS  = lib_generic/libgeneric.a

LIBS += board/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).a

LIBS += cpu/$(CPU)/lib$(CPU).a

ifdef SOC

LIBS += cpu/$(CPU)/$(SOC)/lib$(SOC).a

endif

LIBS += lib_$(ARCH)/lib$(ARCH).a

LIBS += fs/cramfs/libcramfs.a fs/fat/libfat.a fs/fdos/libfdos.a fs/jffs2/libjffs2.a \

fs/reiserfs/libreiserfs.a fs/ext2/libext2fs.a

LIBS += net/libnet.a

LIBS += disk/libdisk.a

LIBS += rtc/librtc.a

LIBS += dtt/libdtt.a

LIBS += drivers/libdrivers.a

LIBS += drivers/nand/libnand.a

LIBS += drivers/nand_legacy/libnand_legacy.a

LIBS += drivers/sk98lin/libsk98lin.a

LIBS += post/libpost.a post/cpu/libcpu.a

LIBS += common/libcommon.a

LIBS += $(BOARDLIBS)

顯然跟平台相關的主要是:

cpu/$(CPU)/start.o

board/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).a 

cpu/$(CPU)/lib$(CPU).a

cpu/$(CPU)/$(SOC)/lib$(SOC).a 

lib_$(ARCH)/lib$(ARCH).a

這裡面的四個變量定義在include/config.mk(見上述)。

其餘的均與平台無關。

是以考慮移植的時候也主要考慮這幾個目标檔案(庫)對應的目錄。

關于u-boot 的makefile更詳細的分析可以參照

<a href="http://blog.mcuol.com/User/lvembededsys/Article/4355_1.htm">http://blog.mcuol.com/User/lvembededsys/Article/4355_1.htm</a>

3、u-boot的通用目錄是怎麼做到與平台無關的?

include/config/smdk2410.h  

這個頭檔案中主要定義了兩類變量。

 一類是選項,字首是CONFIG_,用來選擇處理器、裝置接口、指令、屬性等,主要用來 決定是否編譯某些檔案或者函數。

另一類是參數,字首是CFG_,用來定義總線頻率、序列槽波特率、Flash位址等參數。這些常數參量主要用來支援通用目錄中的代碼,定義闆子資源參數。

這兩類宏定義對u-boot的移植性非常關鍵,比如drive/CS8900.c,對cs8900而言,很多操作都是通用的,但不是所有的闆子上面都有這個晶片,即使有它在記憶體中映射的基位址也是平台相關的。是以對于smdk2410闆,在smdk2410.h中定義了

#define CONFIG_DRIVER_CS8900 1              /* we have a CS8900 on-board */

#define CS8900_BASE 0x19000300              /*IO mode base address*/

CONFIG_DRIVER_CS8900的定義使得cs8900.c可以被編譯(當然還得定義CFG_CMD_NET才行),因為cs8900.c中在函數定義的前面就有編譯條件判斷:#ifdef CONFIG_DRIVER_CS8900 如果這個選項沒有定義,整個cs8900.c就不會被編譯了。

而常數參量CS8900_BASE則用在cs8900.h頭檔案中定義各個功能寄存器的位址。u-boot的CS8900工作在IO模式下,隻要給定IO寄存器在記憶體中映射的基位址,其餘代碼就與平台無關了。

  u-boot的指令也是通過目标闆的配置頭檔案來配置的,比如要添加ping指令,就必須添加CFG_CMD_NET和CFG_CMD_PING才行。不然common/cmd_net.c就不會被編譯了。

從這裡我可以這麼認為,u-boot工程可配置性和移植性可以分為兩層:

一是由makefile來實作,配置工程要包含的檔案和檔案夾上,用什麼編譯器。

二是由目标闆的配置頭檔案來實作源碼級的可配置性,通用性。主要使用的是#ifdef #else #endif 之類來實作的。

4、smkd2410其餘重要的檔案:

include/s3c24x0.h        定義了s3x24x0晶片的各個特殊功能寄存器(SFR)的位址。

cpu/arm920t/start.s         在flash中執行的引導代碼,也就是bootloader中的stage1,負責初始化硬體環境,把u-boot從flash加載到RAM中去,然後跳到lib_arm/board.c中的start_armboot中去執行。

lib_arm/board.c          u-boot的初始化流程,尤其是u-boot用到的全局資料結構gd,bd的初始化,以及裝置和控制台的初始化。

board/smdk2410/flash.c       在board目錄下代碼的都是嚴重依賴目标闆,對于不同的CPU,SOC,ARCH,u-boot都有相對通用的代碼,但是闆子構成卻是多樣的,主要是記憶體位址,flash型号,外圍晶片如網絡。對fs2410來說,主要考慮從smdk2410闆來移植,差别主要在nor flash上面。

二、u-boot的流程、主要的資料結構、記憶體配置設定

1、u-boot的啟動流程:

  從檔案層面上看主要流程是在兩個檔案中:cpu/arm920t/start.s,lib_arm/board.c, 

  1)start.s 

   在flash中執行的引導代碼,也就是bootloader中的stage1,負責初始化硬體環境,把u-boot從flash加載到RAM中去,然後跳到lib_arm/board.c中的start_armboot中去執行。

1.1.6版本的start.s流程:

硬體環境初始化:

     進入svc模式;關閉watch dog;屏蔽所有IRQ掩碼;設定時鐘頻率FCLK、HCLK、PCLK;清I/D cache;禁止MMU和CACHE;配置memory control;

重定位:

     如果目前代碼不在連接配接指定的位址上(對smdk2410是0x3f000000)則需要把u-boot從目前位置拷貝到RAM指定位置中;

建立堆棧,堆棧是進入C函數前必須初始化的。

清.bss區。

跳到start_armboot函數中執行。(lib_arm/board.c)

2)lib_arm/board.c:

   start_armboot是U-Boot執行的第一個C語言函數,完成系統初始化工作,進入主循環,處理使用者輸入的指令。這裡隻簡要列出了主要執行的函數流程:

   void start_armboot (void)

   {

       //全局資料變量指針gd占用r8。

          DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;

          /* 給全局資料變量gd安排空間*/

          gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));

          memset ((void*)gd, 0, sizeof (gd_t));

          /* 給闆子資料變量gd-&gt;bd安排空間*/

          gd-&gt;bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t));

          memset (gd-&gt;bd, 0, sizeof (bd_t));

          monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start;//取u-boot的長度。

          /* 順序執行init_sequence數組中的初始化函數 */

          for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) {

                 if ((*init_fnc_ptr)() != 0) {

                         hang ();

                 }

          }

          /*配置可用的Flash */

          size = flash_init ();

        ……

          /* 初始化堆空間 */

          mem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN);

          /* 重新定位環境變量, */

          env_relocate ();

          /* 從環境變量中擷取IP位址 */

          gd-&gt;bd-&gt;bi_ip_addr = getenv_IPaddr ("ipaddr");

          /* 以太網接口MAC 位址 */

          ……

          devices_init ();      /* 裝置初始化 */

          jumptable_init ();  //跳轉表初始化

          console_init_r ();    /* 完整地初始化控制台裝置 */

          enable_interrupts (); /* 使能中斷處理 */

          /* 通過環境變量初始化 */

          if ((s = getenv ("loadaddr")) != NULL) {

                  load_addr = simple_strtoul (s, NULL, 16);

          /* main_loop()循環不斷執行 */

          for (;;) {

                  main_loop ();      /* 主循環函數處理執行使用者指令 -- common/main.c */

   }

初始化函數序列init_sequence[]

  init_sequence[]數組儲存着基本的初始化函數指針。這些函數名稱和實作的程式檔案在下列注釋中。

  init_fnc_t *init_sequence[] = {

         cpu_init,             /* 基本的處理器相關配置 -- cpu/arm920t/cpu.c */

         board_init,           /* 基本的闆級相關配置 -- board/smdk2410/smdk2410.c */

         interrupt_init,       /* 初始化例外處理 -- cpu/arm920t/s3c24x0/interrupt.c */

         env_init,             /* 初始化環境變量 -- common/env_flash.c */

         init_baudrate,        /* 初始化波特率設定 -- lib_arm/board.c */

         serial_init,          /* 序列槽通訊設定 -- cpu/arm920t/s3c24x0/serial.c */

         console_init_f,       /* 控制台初始化階段1 -- common/console.c */

         display_banner,       /* 列印u-boot資訊 -- lib_arm/board.c */

         dram_init,            /* 配置可用的RAM -- board/smdk2410/smdk2410.c */

         display_dram_config,  /* 顯示RAM的配置大小 -- lib_arm/board.c */

         NULL,

  };

整個u-boot的執行就進入等待使用者輸入指令,解析并執行指令的死循環中。

2、u-boot主要的資料結構

u-boot的主要功能是用于引導OS的,但是本身也提供許多強大的功能,可以通過輸入指令行來完成許多操作。是以它本身也是一個很完備的系統。u-boot的大部分操作都是圍繞它自身的資料結構,這些資料結構是通用的,但是不同的闆子初始化這些資料就不一樣了。是以u-boot的通用代碼是依賴于這些重要的資料結構的。這裡說的資料結構其實就是一些全局變量。

 1)gd 全局資料變量指針,它儲存了u-boot運作需要的全局資料,類型定義:

 typedef struct global_data {

           bd_t  *bd;      //board data pointor闆子資料指針

           unsigned long flags;  //訓示标志,如裝置已經初始化标志等。

           unsigned long baudrate; //序列槽波特率

           unsigned long have_console; /* 序列槽初始化标志*/

           unsigned long reloc_off;   /* 重定位偏移,就是實際定向的位置與編譯連接配接時指定的位置之差,一般為0 */

           unsigned long env_addr; /* 環境參數位址*/

           unsigned long env_valid; /* 環境參數CRC檢驗有效标志 */

           unsigned long fb_base; /* base address of frame buffer */

           #ifdef CONFIG_VFD

           unsigned char vfd_type; /* display type */

           #endif

           void  **jt;  /* 跳轉表,1.1.6中用來函數調用位址登記 */

          } gd_t;

  2)bd 闆子資料指針。闆子很多重要的參數。 類型定義如下:   

   typedef struct bd_info {

             int   bi_baudrate;     /* 序列槽波特率 */

             unsigned long bi_ip_addr;   /* IP 位址 */

             unsigned char bi_enetaddr[6]; /* MAC位址*/

             struct environment_s        *bi_env;

             ulong         bi_arch_number; /* unique id for this board */

             ulong         bi_boot_params; /* 啟動參數 */

             struct    /* RAM 配置 */

             {

            ulong start;

            ulong size;

             }bi_dram[CONFIG_NR_DRAM_BANKS];

         } bd_t;

  3)環境變量指針 env_t *env_ptr = (env_t *)(&amp;environment[0]);(common/env_flash.c)

   env_ptr指向環境參數區,系統啟動時預設的環境參數environment[],定義在common/environment.c中。 

   參數解釋:

    bootdelay 定義執行自動啟動的等候秒數

    baudrate 定義序列槽控制台的波特率

    netmask 定義以太網接口的掩碼

    ethaddr 定義以太網接口的MAC位址

    bootfile 定義預設的下載下傳檔案

    bootargs 定義傳遞給Linux核心的指令行參數

    bootcmd 定義自動啟動時執行的幾條指令

    serverip 定義tftp伺服器端的IP位址

    ipaddr 定義本地的IP位址

    stdin 定義标準輸入裝置,一般是序列槽

    stdout 定義标準輸出裝置,一般是序列槽

    stderr 定義标準出錯資訊輸出裝置,一般是序列槽

  4)裝置相關:

   标準IO裝置數組evice_t *stdio_devices[] = { NULL, NULL, NULL };

   裝置清單    list_t    devlist = 0;

   device_t的定義:include\devices.h中:

    typedef struct {

     int flags;          /* Device flags: input/output/system */

     int ext;           /* Supported extensions   */

     char name[16];        /* Device name    */   

    /* GENERAL functions */   

     int (*start) (void);     /* To start the device   */

     int (*stop) (void);      /* To stop the device   */   

    /* 輸出函數 */   

     void (*putc) (const char c); /* To put a char   */

     void (*puts) (const char *s); /* To put a string (accelerator) */  

    /* 輸入函數 */  

     int (*tstc) (void);      /* To test if a char is ready... */

     int (*getc) (void);      /* To get that char   */  

    /* Other functions */   

     void *priv;          /* Private extensions   */

    } device_t;

   u-boot把可以用為控制台輸入輸出的裝置添加到裝置清單devlist,并把目前用作标準IO的裝置指針加入stdio_devices數組中。

   在調用标準IO函數如printf()時将調用stdio_devices數組對應裝置的IO函數如putc()。

     5)指令相關的資料結構,後面介紹。

     6)與具體裝置有關的資料結構,

      如flash_info_t flash_info[CFG_MAX_FLASH_BANKS];記錄nor flash的資訊。

      nand_info_t nand_info[CFG_MAX_NAND_DEVICE]; nand flash塊裝置資訊

3、u-boot重定位後的記憶體分布:

   對于smdk2410,RAM範圍從0x30000000~0x34000000. u-boot占用高端記憶體區。從高位址到低位址記憶體配置設定如下:

 顯示緩沖區                (.bss_end~34000000)

     u-boot(bss,data,text)  (33f00000~.bss_end)

     heap(for malloc)

     gd(global data)

     bd(board data)

     stack                        

     ....

     nor flash                      (0~2M)

三、u-boot的重要細節。

主要分析流程中各函數的功能。按啟動順序羅列一下啟動函數執行細節。按照函數start_armboot流程進行分析:

    1)DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;

     這個宏定義在include/global_data.h中:

     #define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR     register volatile gd_t *gd asm ("r8")

     聲明一個寄存器變量 gd 占用r8。這個宏在所有需要引用全局資料指針gd_t *gd的源碼中都有申明。

     這個申明也避免編譯器把r8配置設定給其它的變量. 是以gd就是r8,這個指針變量不占用記憶體。

    2)gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));

    對全局資料區進行位址配置設定,_armboot_start為0x3f000000,CFG_MALLOC_LEN是堆大小+環境資料區大小,config/smdk2410.h中CFG_MALLOC_LEN大小定義為192KB.

    3)gd-&gt;bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t));

    配置設定闆子資料區bd首位址。

    這樣結合start.s中棧的配置設定,

    stack_setup:

    ldr r0, _TEXT_BASE  /* upper 128 KiB: relocated uboot   */

    sub r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN /* malloc area                      */

    sub r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* bdinfoCFG_GBL_DATA_SIZE =128B */

    #ifdef CONFIG_USE_IRQ

    sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)

    #endif

    sub sp, r0, #12  /* leave 3 words for abort-stack    */

  不難得出上文所述的記憶體配置設定結構。

  下面幾個函數是初始化序清單init_sequence[]中的函數:

  4)cpu_init();定義于cpu/arm920t/cpu.c

  配置設定IRQ,FIQ棧底位址,由于沒有定義CONFIG_USE_IRQ,是以相當于空實作。

  5)board_init;極級初始化,定義于board/smdk2410/smdk2410.c

   設定PLL時鐘,GPIO,使能I/D cache.

    設定bd資訊:gd-&gt;bd-&gt;bi_arch_number = MACH_TYPE_SMDK2410;//闆子的ID,沒啥意義。

           gd-&gt;bd-&gt;bi_boot_params = 0x30000100;//核心啟動參數存放位址

    6)interrupt_init;定義于cpu/arm920t/s3c24x0/interrupt.c

     初始化2410的PWM timer 4,使其能自動裝載計數值,恒定的産生時間中斷信号,但是中斷被屏蔽了用不上。

    7)env_init;定義于common/env_flash.c(搜尋的時候發現别的檔案也定義了這個函數,而且沒有宏定義保證隻有一個被編譯,這是個問題,有高手知道指點一下!)

  功能:指定環境區的位址。default_environment是預設的環境參數設定。

   gd-&gt;env_addr  = (ulong)&amp;default_environment[0];

   gd-&gt;env_valid = 0;

8)init_baudrate;初始化全局資料區中波特率的值

  gd-&gt;bd-&gt;bi_baudrate = gd-&gt;baudrate =(i &gt; 0)

   ? (int) simple_strtoul (tmp, NULL, 10)

   : CONFIG_BAUDRATE;

    9)serial_init; 序列槽通訊設定 定義于cpu/arm920t/s3c24x0/serial.c

     根據bd中波特率值和pclk,設定序列槽寄存器。

    10)console_init_f;控制台前期初始化common/console.c

    由于标準裝置還沒有初始化(gd-&gt;flags &amp; GD_FLG_DEVINIT=0),這時控制台使用序列槽作為控制台

    函數隻有一句:gd-&gt;have_console = 1;

    10)dram_init,初始化記憶體RAM資訊。board/smdk2410/smdk2410.c

    其實就是給gd-&gt;bd中記憶體資訊表指派而已。

    gd-&gt;bd-&gt;bi_dram[0].start = PHYS_SDRAM_1;

 gd-&gt;bd-&gt;bi_dram[0].size = PHYS_SDRAM_1_SIZE;

 初始化序清單init_sequence[]主要函數分析結束。

  11)flash_init;定義在board/smdk2410/flash.c

   這個檔案與具體平台關系密切,smdk2410使用的flash與FS2410不一樣,是以移植時這個程式就得重寫。

   flash_init()是必須重寫的函數,它做哪些操作呢?

   首先是有一個變量flash_info_t flash_info[CFG_MAX_FLASH_BANKS]來記錄flash的資訊。flash_info_t定義:

   typedef struct {

    ulong size;   /* 總大小BYTE  */

    ushort sector_count;  /* 總的sector數*/

    ulong flash_id;  /* combined device &amp; manufacturer code */

    ulong start[CFG_MAX_FLASH_SECT];   /* 每個sector的起始實體位址。 */

    uchar protect[CFG_MAX_FLASH_SECT]; /* 每個sector的保護狀态,如果置1,在執行erase操作的時候将跳過對應sector*/

     #ifdef CFG_FLASH_CFI //我不管CFI接口。

    .....

     #endif

   } flash_info_t;

    flash_init()的操作就是讀取ID号,ID号指明了生産商和裝置号,根據這些資訊設定size,sector_count,flash_id.以及start[]、protect[]。

    12)把視訊幀緩沖區設定在bss_end後面。

     addr = (_bss_end + (PAGE_SIZE - 1)) &amp; ~(PAGE_SIZE - 1);

   size = vfd_setmem (addr);

   gd-&gt;fb_base = addr;

  13)mem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN);

   設定heap區,供malloc使用。下面的變量和函數定義在lib_arm/board.c

   malloc可用記憶體由mem_malloc_start,mem_malloc_end指定。而目前配置設定的位置則是mem_malloc_brk。

   mem_malloc_init負責初始化這三個變量。malloc則通過sbrk函數來使用和管理這片記憶體。

    static ulong mem_malloc_start = 0;

    static ulong mem_malloc_end = 0;

    static ulong mem_malloc_brk = 0;

    static

    void mem_malloc_init (ulong dest_addr)

    {

     mem_malloc_start = dest_addr;

     mem_malloc_end = dest_addr + CFG_MALLOC_LEN;

     mem_malloc_brk = mem_malloc_start;

     memset ((void *) mem_malloc_start, 0,

       mem_malloc_end - mem_malloc_start);

    }

    void *sbrk (ptrdiff_t increment)

     ulong old = mem_malloc_brk;

     ulong new = old + increment;

     if ((new  mem_malloc_end)) {

      return (NULL);

     }

     mem_malloc_brk = new;

     return ((void *) old);

14)env_relocate() 環境參數區重定位

  由于初始化了heap區,是以可以通過malloc()重新配置設定一塊環境參數區,

  但是沒有必要,因為預設的環境參數已經重定位到RAM中了。

  /**這裡發現個問題,ENV_IS_EMBEDDED是否有定義還沒搞清楚,而且CFG_MALLOC_LEN也沒有定義,也就是說如果ENV_IS_EMBEDDED沒有定義則執行malloc,是不是應該有問題?**/

  15)IP,MAC位址的初始化。主要是從環境中讀,然後賦給gd-&gt;bd對應域就OK。

  16)devices_init ();定義于common/devices.c

  int devices_init (void)//我去掉了編譯選項,注釋掉的是因為對應的編譯選項沒有定義。

     devlist = ListCreate (sizeof (device_t));//建立裝置清單

    i2c_init (CFG_I2C_SPEED, CFG_I2C_SLAVE);//初始化i2c接口,i2c沒有注冊到devlist中去。

    //drv_lcd_init ();

    //drv_video_init ();

    //drv_keyboard_init ();

    //drv_logbuff_init ();

    drv_system_init ();  //這裡其實是定義了一個序列槽裝置,并且注冊到devlist中。

    //serial_devices_init ();

    //drv_usbtty_init ();

    //drv_nc_init ();

  經過devices_init(),建立了devlist,但是隻有一個序列槽裝置注冊在内。顯然,devlist中的裝置都是可以做為console的。

16) jumptable_init ();初始化gd-&gt;jt。1.1.6版本的jumptable隻起登記函數位址的作用。并沒有其他作用。

17)console_init_r ();後期控制台初始化

     主要過程:檢視環境參數stdin,stdout,stderr中對标準IO的指定的裝置名稱,再按照環境指定的名稱搜尋devlist,将搜到的裝置指針賦給标準IO數組stdio_devices[]。置gd-&gt;flag标志GD_FLG_DEVINIT。這個标志影響putc,getc函數的實作,未定義此标志時直接由序列槽serial_getc和serial_putc實作,定義以後通過标準裝置數組stdio_devices[]中的putc和getc來實作IO。

下面是相關代碼:

    void putc (const char c)

         {

         #ifdef CONFIG_SILENT_CONSOLE

          if (gd-&gt;flags &amp; GD_FLG_SILENT)//GD_FLG_SILENT無輸出标志

           return;

         #endif

          if (gd-&gt;flags &amp; GD_FLG_DEVINIT) {//裝置list已經初始化

           /* Send to the standard output */

           fputc (stdout, c);

          } else {

           /* Send directly to the handler */

           serial_putc (c);//未初始化時直接從序列槽輸出。

         }

       void fputc (int file, const char c)

        {

         if (file putc (c);

        }

為什麼要使用devlist,std_device[]?

為了更靈活地實作标準IO重定向,任何可以作為标準IO的裝置,如USB鍵盤,LCD屏,序列槽等都可以對應一個device_t的結構體變量,隻需要實作getc和putc等函數,就能加入到devlist清單中去,也就可以被assign為标準IO裝置std_device中去。如函數

int console_assign (int file, char *devname); /* Assign the console 重定向标準輸入輸出*/

這個函數功能就是把名為devname的裝置重定向為标準IO檔案file(stdin,stdout,stderr)。其執行過程是在devlist中查找devname的裝置,傳回這個裝置的device_t指針,并把指針值賦給std_device[file]。

18)enable_interrupts(),使能中斷。由于CONFIG_USE_IRQ沒有定義,空實作。

    #ifdef CONFIG_USE_IRQ

    /* enable IRQ interrupts */

    void enable_interrupts (void)

     unsigned long temp;

     __asm__ __volatile__("mrs %0, cpsr\n"

            "bic %0, %0, #0x80\n"

            "msr cpsr_c, %0"

            : "=r" (temp)

            :

            : "memory");

    #else

        void enable_interrupts (void)

    { 

    } 

  19)設定CS8900的MAC位址。

  cs8900_get_enetaddr (gd-&gt;bd-&gt;bi_enetaddr); 

  20)初始化以太網。

  eth_initialize(gd-&gt;bd);//bd中已經IP,MAC已經初始化

  21)main_loop ();定義于common/main.c

  至此所有初始化工作已經完畢。main_loop在标準轉入裝置中接受指令行,然後分析,查找,執行。

關于U-boot中指令相關的程式設計:

1、指令相關的函數和定義

  @main_loop:這個函數裡有太多編譯選項,對于smdk2410,去掉所有選項後等效下面的程式

  void main_loop()

    static char lastcommand[CFG_CBSIZE] = { 0, };

    int len;

    int rc = 1;

    int flag;

     char *s;

    int bootdelay;

    s = getenv ("bootdelay");   //自動啟動核心等待延時

    bootdelay = s ? (int)simple_strtol(s, NULL, 10) : CONFIG_BOOTDELAY;

    debug ("### main_loop entered: bootdelay=%d\n\n", bootdelay);

    s = getenv ("bootcmd");  //取得環境中設定的啟動指令行

    debug ("### main_loop: bootcmd=\"%s\"\n", s ? s : "");

    if (bootdelay &gt;= 0 &amp;&amp; s &amp;&amp; !abortboot (bootdelay))

     run_command (s, 0);//執行啟動指令行,smdk2410.h中沒有定義CONFIG_BOOTCOMMAND,是以沒有指令執行。

    for (;;) {

    len = readline(CFG_PROMPT);//讀取鍵入的指令行到console_buffer

     flag = 0; /* assume no special flags for now */

     if (len &gt; 0)

      strcpy (lastcommand, console_buffer);//拷貝指令行到lastcommand.

     else if (len == 0)

      flag |= CMD_FLAG_REPEAT;

      if (len == -1)

      puts ("\n");

     else

      rc = run_command (lastcommand, flag); //執行這個指令行。

     if (rc flash_id = FLASH_MAN_SST;

      {

       panic("NOT expected FLASH FOUND!\n");return 0;

      }

     value=READ_ADDR1;   //read device ID

     if(value==(CFG_FLASH_WORD_SIZE)SST_ID_xF1601)

       info-&gt;flash_id += FLASH_SST1601;

         info-&gt;sector_count = 32;   //32 block

         info-&gt;size = 0x00200000; // 2M=32*64K

       panic("NOT expected FLASH FOUND!\n");return 0; 

     //建立sector起始位址表。

    if ((info-&gt;flash_id &amp; FLASH_VENDMASK) == FLASH_MAN_SST )

      for (i = 0; i sector_count; i++)

     info-&gt;start = CFG_FLASH_BASE + (i * 0x00010000);

     //設定sector保護資訊,對于SST生産的FLASH,全部設為0。

    for (i = 0; i sector_count; i++)

     if((info-&gt;flash_id &amp; FLASH_VENDMASK) == FLASH_MAN_SST)

       info-&gt;protect = 0;

     //結束讀ID狀态:

    *((CFG_FLASH_WORD_SIZE *)&amp;info-&gt;start[0])= (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x00F0;

    //設定保護,将u-boot鏡像和環境參數所在的block的proctect标志置1

    flash_protect (FLAG_PROTECT_SET,

            CFG_FLASH_BASE,

            CFG_FLASH_BASE + monitor_flash_len - 1,

            &amp;flash_info[0]);

            CFG_ENV_ADDR,

            CFG_ENV_ADDR + CFG_ENV_SIZE - 1, &amp;flash_info[0]);

    return info-&gt;size;

   

//flash_erase實作

    這裡給出修改的部分,s_first,s_last是要擦除的block的起始和終止block号.對于protect[]置位的block不進行擦除。

擦除一個block指令時序按照上面圖示的Block-Erase進行。

for (sect = s_first; sectprotect[sect] == 0)

    { /* not protected */

        addr = (CFG_FLASH_WORD_SIZE *)(info-&gt;start[sect]);

        if ((info-&gt;flash_id &amp; FLASH_VENDMASK) == FLASH_MAN_SST)

        MEM_FLASH_ADDR1 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x00AA;

        MEM_FLASH_ADDR2 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0055;

        MEM_FLASH_ADDR1 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0080;

        addr[0] = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0050;  /* block erase */

        for (i=0; istart[l_sect]);//查詢DQ7是否為1,DQ7=1表明擦除完畢

  while ((addr[0] &amp; (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0080) != (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0080) {

   if ((now = get_timer(start)) &gt; CFG_FLASH_ERASE_TOUT) {

    printf ("Timeout\n");

    return 1;

  }

  ................

//write_word操作,這個函數由write_buff一調用,完成寫入一個word的操作,其操作指令序列由上圖中Word-Program指定。

  static int write_word (flash_info_t *info, ulong dest, ulong data)

  {

   volatile CFG_FLASH_WORD_SIZE *dest2 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE *)dest;

   volatile CFG_FLASH_WORD_SIZE *data2 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE *)&amp;data;

   ulong start;

   int flag;

   int i;

   /* Check if Flash is (sufficiently) erased */

   if ((*((volatile ulong *)dest) &amp; data) != data) {

    return (2);

   /* Disable interrupts which might cause a timeout here */

   flag = disable_interrupts();

   for (i=0; i CFG_FLASH_WRITE_TOUT) {

    return (1);

       }

   return (0);

  這些代碼在與nor flash相關的指令中都會間接被調用。是以u-boot可移植性的另一個方面就是規定一些函數調用接口和全局變量,這些函數的實作是硬體相關的,移植時隻需要實作這些函數。

  而全局變量是具體硬體無關的。u-boot在通用目錄中實作其餘與硬體無關的函數,這些函數就隻與全局變量和函數接口打交道了。 通過編譯選項設定來靈活控制是否需要編譯通用部分。

6、增加從Nand 啟動的代碼:

FS2410闆有跳線,跳線短路時從NAND啟動,否則從NOR啟動。根據FS2410 BIOS源碼,我修改了start.s加入了可以從兩種FLASH中啟動u-boot的

代碼。原理在于:在重定位之前先讀BWSCON寄存器,判斷OM0位是0(有跳線,NAND啟動)還是1(無跳線,NOR啟動),采取不同的重定位代碼

分别從nand或nor中拷貝u-boot鏡像到RAM中。這裡面也有問題,比如從Nand啟動後,nor flash的初始化代碼和與它相關的指令都是不能使用的。

這裡我采用比較簡單的方法,定義一個全局變量标志_boot_flash儲存目前啟動FLASH标志,_boot_flash=0則表明是NOR啟動,否則是從NAND。

在每個與nor flash 相關的指令執行函數一開始就判斷這個變量,如果為1立即傳回。flash_init()也必須放在這個if(!_boot_flash)條件中。

這裡方法比較笨,主要是為了能在跳線處于任意狀态時都能啟動u-boot。

修改後的start.s如下。

  //修改1

  .globl _boot_flash

  _boot_flash:   //定義全局标志變量,0:NOR FLASH啟動,1:NAND FLASH啟動。

  .word 0x00000000  

.........

  ///修改2:

  ldr r0,=BWSCON

  ldr r0,[r0]

  ands r0,r0,#6

  beq nand_boot   //OM0=0,有跳線,從Nand啟動。nand_boot在後面定義。

  ............

  //修改4,這裡在全局變量_boot_flash中設定目前啟動flash裝置是NOR還是NAND

  //這裡已經完成搬運到RAM的工作,即将跳轉到RAM中_start_armboot函數中執行。

  adr r1,_boot_flash //取_boot_flash的目前位址,這時還在NOR FLASH或者NAND 4KB緩沖中。

  ldr r2,_TEXT_BASE

  add r1,r1,r2   //得到_boot_flash重定位後的位址,這個位址在RAM中。

  ands r0,r0,#6   //

  mov r2,#0x00000001

  streq r2,[r1]   //如果目前是從NAND啟動,置_boot_flash為1

  ldr pc, _start_armboot

_start_armboot: .word start_armboot

........

//////// 修改4,從NAND拷貝U-boot鏡像(最大128KB),這段代碼由fs2410 BIOS修改得來。

nand_boot:

   mov r5, #NFCONF

   ldr r0, =(1&gt;8)

   strb     r1,[r5,#8]

   cmp      r6,#0     //if(NandAddr) 

   movne    r0,r0,lsr #16 //WrNFAddr(addr&gt;&gt;16)

   strneb   r0,[r5,#8]

   bl  WaitNandBusy //WaitNFBusy()

   ldrb r0, [r5,#0xc] //RdNFDat()

   sub  r0, r0, #0xff

   mov      r1,#0   //WrNFCmd(READCMD0)

   strb     r1,[r5,#4]

   ldr      r1,[r5,#0]  //NFChipDs()

   orr      r1,r1,#0x800

   str      r1,[r5,#0]

   mov  pc, r7

  ReadNandPage:

   mov     r7,lr

   mov      r4,r1

   mov      r5,#NFCONF

   ldr      r1,[r5,#0]  //NFChipEn()

   bic      r1,r1,#0x800

   strb     r1,[r5,#8]  //WrNFAddr(0)

   strb     r0,[r5,#8]  //WrNFAddr(addr)

   mov      r1,r0,lsr #8 //WrNFAddr(addr&gt;&gt;8)

   cmp      r6,#0   //if(NandAddr) 

   ldr      r0,[r5,#0]  //InitEcc()

   orr      r0,r0,#0x1000

   str      r0,[r5,#0]

   bl       WaitNandBusy //WaitNFBusy()

   mov      r0,#0   //for(i=0; i&lt;512; i++)

  r1:

   ldrb     r1,[r5,#0xc] //buf[i] = RdNFDat()

   strb     r1,[r4,r0]

   add      r0,r0,#1

   bic      r0,r0,#0x10000

   cmp      r0,#0x200

   bcc      r1

   ldr      r0,[r5,#0]  //NFChipDs()

   orr      r0,r0,#0x800

   mov   pc,r7

關于nand指令,我嘗試打開CFG_CMD_NAND選項,并定義

    #define CFG_MAX_NAND_DEVICE 1

   #define MAX_NAND_CHIPS 1

   #define CFG_NAND_BASE 0x4e000000

   添加boar_nand_init()定義(空實作)。但是連接配接時出現問題,原因是u-boot使用的是軟浮點,而我的交叉編譯arm-linux-gcc是硬體浮點。

   看過一些解決方法,比較麻煩,還沒有解決這個問題,希望好心的高手指點。不過我比較納悶,u-boot在nand部分哪裡會用到浮點運算呢?

  7、添加網絡指令。

  我嘗試使用ping指令,其餘的指令暫時不考慮。

  在common/cmd_net中,首先有條件編譯 #if (CONFIG_COMMANDS &amp; CFG_CMD_NET),然後在指令函數do_ping(...)定義之前有條件編譯判斷

  #if (CONFIG_COMMANDS &amp; CFG_CMD_PING) 。是以在include/cofig/fs2410.h中必須打開這兩個指令選項。

   #define CONFIG_COMMANDS \

    (CONFIG_CMD_DFL  | \

    CFG_CMD_CACHE  | \

    CFG_CMD_REGINFO  | \

    CFG_CMD_DATE  | \

    CFG_CMD_NET | \  //

    CFG_CMD_PING |\ //

    CFG_CMD_ELF)

  并且設定IP:192.168.0.12。

   至此,整個移植過程已經完成。編譯連接配接生成u-boot.bin,燒到nand 和nor上都能順利啟動u-boot,使用ping指令時出現問題,

   發現ping自己的主機竟然逾時,還以為是程式出了問題,後來才發現是windows防火牆的問題。關閉防火牆就能PING通了。

   總體來說,u-boot是一個很特殊的程式,代碼龐大,功能強大,自成體系。為了在不同的CPU,ARCH,BOARD上移植進行了很多靈活的設計。

在u-boot的移植過程中學到很多東西,尤其是程式設計方法方面真的是大開了眼界。u-boot在代碼級可移植性和底層程式開發技術上給人很好的啟發。

很多東西沒有搞明白,尤其是u-boot最重要的功能--引導OS這部分還沒有涉及。linux核心還沒入門呢,路漫漫其修遠兮,吾将上下而求索。

 沒有IDE環境看u-boot這種makefile工程很費勁,我用UltraEdit幹了這件事,後來才發現可以使用source insight 這個軟體。。。。。。。。這些工作都是自己學習過程的總結,謬誤之處在所難免,請高手不吝指正。。

下面通過一個簡單的例子來說明怎麼使用do_run()函數,yaffs2ram的作用是實作從yaffs檔案系統中拷貝logo.bmp到指定的RAM位址上:

int yaffs2ram(void)

{

  char *argv[5];   //定義5個指針數組,用來存放各個字元指令的指針

  char buf[100];

  char *name_buf =

"/logo/logo.bmp";

  int ret;

   if(!yaffs_file_exist(name_buf))//檢查檔案系統中是否存在logo.bmp

        dprintf_line("%s NOT Exist!",name_buf);

        return -1;

//把

yrdm  /logo/logo.bmp  0x8000_0000指令

傳給buf(loadaddr為環境變量)

    sprintf(buf,"yrdm %s ${loadaddr}",name_buf);

    setenv("upgradetemp", buf);//設定臨時環境變量upgradetemp的值

    argv[0] = "run";

    argv[1] = "upgradetemp";

    argv[2] = NULL;

    ret = do_run(NULL, 0, 2, argv);

   //運作yrdm  /logo/logo.bmp  0x8000_0000指令,把logo.bmp拷貝到0x8000_000位址上

    if ( ret == 1)

       {

         printf("do_run error!")

    setenv("upgradetemp", NULL); //清空臨時環境變量的值

return 0;

}

注:由于do_

yrdm

函數規定輸入指令的個數必須為3(如下所示),是以我們加了一個argv[2] = NULL指令,該指令什麼都不做。

U_BOOT_CMD(

    yrdm,   3,  0,  do_yrdm,

    "read file to memory from yaffs",

    "filename offset"

);

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