天天看点

u-boot源码分析

本文从以下几个方面粗浅地分析u-boot并移植到FS2410板上:

1、u-boot工程的总体结构

2、u-boot的流程、主要的数据结构、内存分配。

3、u-boot的重要细节,主要分析流程中各函数的功能。

4、基于FS2410板子的u-boot移植。实现了NOR Flash和NAND Flash启动,网络功能。 

这些认识源于自己移植u-boot过程中查找的资料和对源码的简单阅读。下面主要以smdk2410为分析对象。

一、u-boot工程的总体结构:

1、源代码组织

对于ARM而言,主要的目录如下:

board                  平台依赖          存放电路板相关的目录文件,每一套板子对 应一个目录。如smdk2410(arm920t)

                                                                                                                    

cpu                    平台依赖           存放CPU相关的目录文件,每一款CPU对应一个目录,例如:arm920t、 xscale、i386等目录

lib_arm                平台依赖            存放对ARM体系结构通用的文件,主要用于实现ARM平台通用的函数,如软件浮点。

common              通用          通用的多功能函数实现,如环境,命令,控制台相关的函数实现。

include                通用               头文件和开发板配置文件,所有开发板的配置文件都在configs目录下                                       

lib_generic         通用             通用库函数的实现

net                    通用                存放网络协议的程序

drivers              通用               通用的设备驱动程序,主要有以太网接口的驱动,nand驱动。

.......

2.makefile简要分析

所有这些目录的编译连接都是由顶层目录的makefile来确定的。

在执行make之前,先要执行make $(board)_config 对工程进行配置,以确定特定于目标板的各个子目录和头文件。

$(board)_config:是makefile 中的一个伪目标,它传入指定的CPU,ARCH,BOARD,SOC参数去执行mkconfig脚本。

这个脚本的主要功能在于连接目标板平台相关的头文件夹,生成config.h文件包含板子的配置头文件。

使得makefile能根据目标板的这些参数去编译正确的平台相关的子目录。

以smdk2410板为例,执行 make smdk2410_config,

主要完成三个功能:

@在include文件夹下建立相应的文件(夹)软连接,

#如果是ARM体系将执行以下操作:

#ln -s     asm-arm        asm  

#ln -s  arch-s3c24x0    asm-arm/arch

#ln -s   proc-armv       asm-arm/proc

@生成Makefile包含文件include/config.mk,内容很简单,定义了四个变量:

ARCH   = arm

CPU    = arm920t

BOARD  = smdk2410

SOC    = s3c24x0

@生成include/config.h头文件,只有一行:

/* Automatically generated - do not edit */

#include "config/smdk2410.h"

顶层makefile先调用各子目录的makefile,生成目标文件或者目标文件库。

然后再连接所有目标文件(库)生成最终的u-boot.bin。

连接的主要目标(库)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)

显然跟平台相关的主要是:

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

这里面的四个变量定义在include/config.mk(见上述)。

其余的均与平台无关。

所以考虑移植的时候也主要考虑这几个目标文件(库)对应的目录。

关于u-boot 的makefile更详细的分析可以参照

http://blog.mcuol.com/User/lvembededsys/Article/4355_1.htm

3、u-boot的通用目录是怎么做到与平台无关的?

include/config/smdk2410.h  

这个头文件中主要定义了两类变量。

 一类是选项,前缀是CONFIG_,用来选择处理器、设备接口、命令、属性等,主要用来 决定是否编译某些文件或者函数。

另一类是参数,前缀是CFG_,用来定义总线频率、串口波特率、Flash地址等参数。这些常数参量主要用来支持通用目录中的代码,定义板子资源参数。

这两类宏定义对u-boot的移植性非常关键,比如drive/CS8900.c,对cs8900而言,很多操作都是通用的,但不是所有的板子上面都有这个芯片,即使有它在内存中映射的基地址也是平台相关的。所以对于smdk2410板,在smdk2410.h中定义了

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

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

CONFIG_DRIVER_CS8900的定义使得cs8900.c可以被编译(当然还得定义CFG_CMD_NET才行),因为cs8900.c中在函数定义的前面就有编译条件判断:#ifdef CONFIG_DRIVER_CS8900 如果这个选项没有定义,整个cs8900.c就不会被编译了。

而常数参量CS8900_BASE则用在cs8900.h头文件中定义各个功能寄存器的地址。u-boot的CS8900工作在IO模式下,只要给定IO寄存器在内存中映射的基地址,其余代码就与平台无关了。

  u-boot的命令也是通过目标板的配置头文件来配置的,比如要添加ping命令,就必须添加CFG_CMD_NET和CFG_CMD_PING才行。不然common/cmd_net.c就不会被编译了。

从这里我可以这么认为,u-boot工程可配置性和移植性可以分为两层:

一是由makefile来实现,配置工程要包含的文件和文件夹上,用什么编译器。

二是由目标板的配置头文件来实现源码级的可配置性,通用性。主要使用的是#ifdef #else #endif 之类来实现的。

4、smkd2410其余重要的文件:

include/s3c24x0.h        定义了s3x24x0芯片的各个特殊功能寄存器(SFR)的地址。

cpu/arm920t/start.s         在flash中执行的引导代码,也就是bootloader中的stage1,负责初始化硬件环境,把u-boot从flash加载到RAM中去,然后跳到lib_arm/board.c中的start_armboot中去执行。

lib_arm/board.c          u-boot的初始化流程,尤其是u-boot用到的全局数据结构gd,bd的初始化,以及设备和控制台的初始化。

board/smdk2410/flash.c       在board目录下代码的都是严重依赖目标板,对于不同的CPU,SOC,ARCH,u-boot都有相对通用的代码,但是板子构成却是多样的,主要是内存地址,flash型号,外围芯片如网络。对fs2410来说,主要考虑从smdk2410板来移植,差别主要在nor flash上面。

二、u-boot的流程、主要的数据结构、内存分配

1、u-boot的启动流程:

  从文件层面上看主要流程是在两个文件中:cpu/arm920t/start.s,lib_arm/board.c, 

  1)start.s 

   在flash中执行的引导代码,也就是bootloader中的stage1,负责初始化硬件环境,把u-boot从flash加载到RAM中去,然后跳到lib_arm/board.c中的start_armboot中去执行。

1.1.6版本的start.s流程:

硬件环境初始化:

     进入svc模式;关闭watch dog;屏蔽所有IRQ掩码;设置时钟频率FCLK、HCLK、PCLK;清I/D cache;禁止MMU和CACHE;配置memory control;

重定位:

     如果当前代码不在连接指定的地址上(对smdk2410是0x3f000000)则需要把u-boot从当前位置拷贝到RAM指定位置中;

建立堆栈,堆栈是进入C函数前必须初始化的。

清.bss区。

跳到start_armboot函数中执行。(lib_arm/board.c)

2)lib_arm/board.c:

   start_armboot是U-Boot执行的第一个C语言函数,完成系统初始化工作,进入主循环,处理用户输入的命令。这里只简要列出了主要执行的函数流程:

   void start_armboot (void)

   {

       //全局数据变量指针gd占用r8。

          DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;

          /* 给全局数据变量gd安排空间*/

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

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

          /* 给板子数据变量gd->bd安排空间*/

          gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t));

          memset (gd->bd, 0, sizeof (bd_t));

          monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start;//取u-boot的长度。

          /* 顺序执行init_sequence数组中的初始化函数 */

          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 ();

        ……

          /* 初始化堆空间 */

          mem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN);

          /* 重新定位环境变量, */

          env_relocate ();

          /* 从环境变量中获取IP地址 */

          gd->bd->bi_ip_addr = getenv_IPaddr ("ipaddr");

          /* 以太网接口MAC 地址 */

          ……

          devices_init ();      /* 设备初始化 */

          jumptable_init ();  //跳转表初始化

          console_init_r ();    /* 完整地初始化控制台设备 */

          enable_interrupts (); /* 使能中断处理 */

          /* 通过环境变量初始化 */

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

                  load_addr = simple_strtoul (s, NULL, 16);

          /* main_loop()循环不断执行 */

          for (;;) {

                  main_loop ();      /* 主循环函数处理执行用户命令 -- common/main.c */

   }

初始化函数序列init_sequence[]

  init_sequence[]数组保存着基本的初始化函数指针。这些函数名称和实现的程序文件在下列注释中。

  init_fnc_t *init_sequence[] = {

         cpu_init,             /* 基本的处理器相关配置 -- cpu/arm920t/cpu.c */

         board_init,           /* 基本的板级相关配置 -- board/smdk2410/smdk2410.c */

         interrupt_init,       /* 初始化例外处理 -- cpu/arm920t/s3c24x0/interrupt.c */

         env_init,             /* 初始化环境变量 -- common/env_flash.c */

         init_baudrate,        /* 初始化波特率设置 -- lib_arm/board.c */

         serial_init,          /* 串口通讯设置 -- cpu/arm920t/s3c24x0/serial.c */

         console_init_f,       /* 控制台初始化阶段1 -- common/console.c */

         display_banner,       /* 打印u-boot信息 -- lib_arm/board.c */

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

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

         NULL,

  };

整个u-boot的执行就进入等待用户输入命令,解析并执行命令的死循环中。

2、u-boot主要的数据结构

u-boot的主要功能是用于引导OS的,但是本身也提供许多强大的功能,可以通过输入命令行来完成许多操作。所以它本身也是一个很完备的系统。u-boot的大部分操作都是围绕它自身的数据结构,这些数据结构是通用的,但是不同的板子初始化这些数据就不一样了。所以u-boot的通用代码是依赖于这些重要的数据结构的。这里说的数据结构其实就是一些全局变量。

 1)gd 全局数据变量指针,它保存了u-boot运行需要的全局数据,类型定义:

 typedef struct global_data {

           bd_t  *bd;      //board data pointor板子数据指针

           unsigned long flags;  //指示标志,如设备已经初始化标志等。

           unsigned long baudrate; //串口波特率

           unsigned long have_console; /* 串口初始化标志*/

           unsigned long reloc_off;   /* 重定位偏移,就是实际定向的位置与编译连接时指定的位置之差,一般为0 */

           unsigned long env_addr; /* 环境参数地址*/

           unsigned long env_valid; /* 环境参数CRC检验有效标志 */

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

           #ifdef CONFIG_VFD

           unsigned char vfd_type; /* display type */

           #endif

           void  **jt;  /* 跳转表,1.1.6中用来函数调用地址登记 */

          } gd_t;

  2)bd 板子数据指针。板子很多重要的参数。 类型定义如下:   

   typedef struct bd_info {

             int   bi_baudrate;     /* 串口波特率 */

             unsigned long bi_ip_addr;   /* IP 地址 */

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

             struct environment_s        *bi_env;

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

             ulong         bi_boot_params; /* 启动参数 */

             struct    /* RAM 配置 */

             {

            ulong start;

            ulong size;

             }bi_dram[CONFIG_NR_DRAM_BANKS];

         } bd_t;

  3)环境变量指针 env_t *env_ptr = (env_t *)(&environment[0]);(common/env_flash.c)

   env_ptr指向环境参数区,系统启动时默认的环境参数environment[],定义在common/environment.c中。 

   参数解释:

    bootdelay 定义执行自动启动的等候秒数

    baudrate 定义串口控制台的波特率

    netmask 定义以太网接口的掩码

    ethaddr 定义以太网接口的MAC地址

    bootfile 定义缺省的下载文件

    bootargs 定义传递给Linux内核的命令行参数

    bootcmd 定义自动启动时执行的几条命令

    serverip 定义tftp服务器端的IP地址

    ipaddr 定义本地的IP地址

    stdin 定义标准输入设备,一般是串口

    stdout 定义标准输出设备,一般是串口

    stderr 定义标准出错信息输出设备,一般是串口

  4)设备相关:

   标准IO设备数组evice_t *stdio_devices[] = { NULL, NULL, NULL };

   设备列表    list_t    devlist = 0;

   device_t的定义: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   */   

    /* 输出函数 */   

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

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

    /* 输入函数 */  

     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把可以用为控制台输入输出的设备添加到设备列表devlist,并把当前用作标准IO的设备指针加入stdio_devices数组中。

   在调用标准IO函数如printf()时将调用stdio_devices数组对应设备的IO函数如putc()。

     5)命令相关的数据结构,后面介绍。

     6)与具体设备有关的数据结构,

      如flash_info_t flash_info[CFG_MAX_FLASH_BANKS];记录nor flash的信息。

      nand_info_t nand_info[CFG_MAX_NAND_DEVICE]; nand flash块设备信息

3、u-boot重定位后的内存分布:

   对于smdk2410,RAM范围从0x30000000~0x34000000. u-boot占用高端内存区。从高地址到低地址内存分配如下:

 显示缓冲区                (.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的重要细节。

主要分析流程中各函数的功能。按启动顺序罗列一下启动函数执行细节。按照函数start_armboot流程进行分析:

    1)DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;

     这个宏定义在include/global_data.h中:

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

     声明一个寄存器变量 gd 占用r8。这个宏在所有需要引用全局数据指针gd_t *gd的源码中都有申明。

     这个申明也避免编译器把r8分配给其它的变量. 所以gd就是r8,这个指针变量不占用内存。

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

    对全局数据区进行地址分配,_armboot_start为0x3f000000,CFG_MALLOC_LEN是堆大小+环境数据区大小,config/smdk2410.h中CFG_MALLOC_LEN大小定义为192KB.

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

    分配板子数据区bd首地址。

    这样结合start.s中栈的分配,

    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    */

  不难得出上文所述的内存分配结构。

  下面几个函数是初始化序列表init_sequence[]中的函数:

  4)cpu_init();定义于cpu/arm920t/cpu.c

  分配IRQ,FIQ栈底地址,由于没有定义CONFIG_USE_IRQ,所以相当于空实现。

  5)board_init;极级初始化,定义于board/smdk2410/smdk2410.c

   设置PLL时钟,GPIO,使能I/D cache.

    设置bd信息:gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_SMDK2410;//板子的ID,没啥意义。

           gd->bd->bi_boot_params = 0x30000100;//内核启动参数存放地址

    6)interrupt_init;定义于cpu/arm920t/s3c24x0/interrupt.c

     初始化2410的PWM timer 4,使其能自动装载计数值,恒定的产生时间中断信号,但是中断被屏蔽了用不上。

    7)env_init;定义于common/env_flash.c(搜索的时候发现别的文件也定义了这个函数,而且没有宏定义保证只有一个被编译,这是个问题,有高手知道指点一下!)

  功能:指定环境区的地址。default_environment是默认的环境参数设置。

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

   gd->env_valid = 0;

8)init_baudrate;初始化全局数据区中波特率的值

  gd->bd->bi_baudrate = gd->baudrate =(i > 0)

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

   : CONFIG_BAUDRATE;

    9)serial_init; 串口通讯设置 定义于cpu/arm920t/s3c24x0/serial.c

     根据bd中波特率值和pclk,设置串口寄存器。

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

    由于标准设备还没有初始化(gd->flags & GD_FLG_DEVINIT=0),这时控制台使用串口作为控制台

    函数只有一句:gd->have_console = 1;

    10)dram_init,初始化内存RAM信息。board/smdk2410/smdk2410.c

    其实就是给gd->bd中内存信息表赋值而已。

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

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

 初始化序列表init_sequence[]主要函数分析结束。

  11)flash_init;定义在board/smdk2410/flash.c

   这个文件与具体平台关系密切,smdk2410使用的flash与FS2410不一样,所以移植时这个程序就得重写。

   flash_init()是必须重写的函数,它做哪些操作呢?

   首先是有一个变量flash_info_t flash_info[CFG_MAX_FLASH_BANKS]来记录flash的信息。flash_info_t定义:

   typedef struct {

    ulong size;   /* 总大小BYTE  */

    ushort sector_count;  /* 总的sector数*/

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

    ulong start[CFG_MAX_FLASH_SECT];   /* 每个sector的起始物理地址。 */

    uchar protect[CFG_MAX_FLASH_SECT]; /* 每个sector的保护状态,如果置1,在执行erase操作的时候将跳过对应sector*/

     #ifdef CFG_FLASH_CFI //我不管CFI接口。

    .....

     #endif

   } flash_info_t;

    flash_init()的操作就是读取ID号,ID号指明了生产商和设备号,根据这些信息设置size,sector_count,flash_id.以及start[]、protect[]。

    12)把视频帧缓冲区设置在bss_end后面。

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

   size = vfd_setmem (addr);

   gd->fb_base = addr;

  13)mem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN);

   设置heap区,供malloc使用。下面的变量和函数定义在lib_arm/board.c

   malloc可用内存由mem_malloc_start,mem_malloc_end指定。而当前分配的位置则是mem_malloc_brk。

   mem_malloc_init负责初始化这三个变量。malloc则通过sbrk函数来使用和管理这片内存。

    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() 环境参数区重定位

  由于初始化了heap区,所以可以通过malloc()重新分配一块环境参数区,

  但是没有必要,因为默认的环境参数已经重定位到RAM中了。

  /**这里发现个问题,ENV_IS_EMBEDDED是否有定义还没搞清楚,而且CFG_MALLOC_LEN也没有定义,也就是说如果ENV_IS_EMBEDDED没有定义则执行malloc,是不是应该有问题?**/

  15)IP,MAC地址的初始化。主要是从环境中读,然后赋给gd->bd对应域就OK。

  16)devices_init ();定义于common/devices.c

  int devices_init (void)//我去掉了编译选项,注释掉的是因为对应的编译选项没有定义。

     devlist = ListCreate (sizeof (device_t));//创建设备列表

    i2c_init (CFG_I2C_SPEED, CFG_I2C_SLAVE);//初始化i2c接口,i2c没有注册到devlist中去。

    //drv_lcd_init ();

    //drv_video_init ();

    //drv_keyboard_init ();

    //drv_logbuff_init ();

    drv_system_init ();  //这里其实是定义了一个串口设备,并且注册到devlist中。

    //serial_devices_init ();

    //drv_usbtty_init ();

    //drv_nc_init ();

  经过devices_init(),创建了devlist,但是只有一个串口设备注册在内。显然,devlist中的设备都是可以做为console的。

16) jumptable_init ();初始化gd->jt。1.1.6版本的jumptable只起登记函数地址的作用。并没有其他作用。

17)console_init_r ();后期控制台初始化

     主要过程:查看环境参数stdin,stdout,stderr中对标准IO的指定的设备名称,再按照环境指定的名称搜索devlist,将搜到的设备指针赋给标准IO数组stdio_devices[]。置gd->flag标志GD_FLG_DEVINIT。这个标志影响putc,getc函数的实现,未定义此标志时直接由串口serial_getc和serial_putc实现,定义以后通过标准设备数组stdio_devices[]中的putc和getc来实现IO。

下面是相关代码:

    void putc (const char c)

         {

         #ifdef CONFIG_SILENT_CONSOLE

          if (gd->flags & GD_FLG_SILENT)//GD_FLG_SILENT无输出标志

           return;

         #endif

          if (gd->flags & GD_FLG_DEVINIT) {//设备list已经初始化

           /* Send to the standard output */

           fputc (stdout, c);

          } else {

           /* Send directly to the handler */

           serial_putc (c);//未初始化时直接从串口输出。

         }

       void fputc (int file, const char c)

        {

         if (file putc (c);

        }

为什么要使用devlist,std_device[]?

为了更灵活地实现标准IO重定向,任何可以作为标准IO的设备,如USB键盘,LCD屏,串口等都可以对应一个device_t的结构体变量,只需要实现getc和putc等函数,就能加入到devlist列表中去,也就可以被assign为标准IO设备std_device中去。如函数

int console_assign (int file, char *devname); /* Assign the console 重定向标准输入输出*/

这个函数功能就是把名为devname的设备重定向为标准IO文件file(stdin,stdout,stderr)。其执行过程是在devlist中查找devname的设备,返回这个设备的device_t指针,并把指针值赋给std_device[file]。

18)enable_interrupts(),使能中断。由于CONFIG_USE_IRQ没有定义,空实现。

    #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)设置CS8900的MAC地址。

  cs8900_get_enetaddr (gd->bd->bi_enetaddr); 

  20)初始化以太网。

  eth_initialize(gd->bd);//bd中已经IP,MAC已经初始化

  21)main_loop ();定义于common/main.c

  至此所有初始化工作已经完毕。main_loop在标准转入设备中接受命令行,然后分析,查找,执行。

关于U-boot中命令相关的编程:

1、命令相关的函数和定义

  @main_loop:这个函数里有太多编译选项,对于smdk2410,去掉所有选项后等效下面的程序

  void main_loop()

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

    int len;

    int rc = 1;

    int flag;

     char *s;

    int bootdelay;

    s = getenv ("bootdelay");   //自动启动内核等待延时

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

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

    s = getenv ("bootcmd");  //取得环境中设置的启动命令行

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

    if (bootdelay >= 0 && s && !abortboot (bootdelay))

     run_command (s, 0);//执行启动命令行,smdk2410.h中没有定义CONFIG_BOOTCOMMAND,所以没有命令执行。

    for (;;) {

    len = readline(CFG_PROMPT);//读取键入的命令行到console_buffer

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

     if (len > 0)

      strcpy (lastcommand, console_buffer);//拷贝命令行到lastcommand.

     else if (len == 0)

      flag |= CMD_FLAG_REPEAT;

      if (len == -1)

      puts ("\n");

     else

      rc = run_command (lastcommand, flag); //执行这个命令行。

     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->flash_id += FLASH_SST1601;

         info->sector_count = 32;   //32 block

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

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

     //建立sector起始地址表。

    if ((info->flash_id & FLASH_VENDMASK) == FLASH_MAN_SST )

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

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

     //设置sector保护信息,对于SST生产的FLASH,全部设为0。

    for (i = 0; i sector_count; i++)

     if((info->flash_id & FLASH_VENDMASK) == FLASH_MAN_SST)

       info->protect = 0;

     //结束读ID状态:

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

    //设置保护,将u-boot镜像和环境参数所在的block的proctect标志置1

    flash_protect (FLAG_PROTECT_SET,

            CFG_FLASH_BASE,

            CFG_FLASH_BASE + monitor_flash_len - 1,

            &flash_info[0]);

            CFG_ENV_ADDR,

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

    return info->size;

   

//flash_erase实现

    这里给出修改的部分,s_first,s_last是要擦除的block的起始和终止block号.对于protect[]置位的block不进行擦除。

擦除一个block命令时序按照上面图示的Block-Erase进行。

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

    { /* not protected */

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

        if ((info->flash_id & 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]);//查询DQ7是否为1,DQ7=1表明擦除完毕

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

   if ((now = get_timer(start)) > CFG_FLASH_ERASE_TOUT) {

    printf ("Timeout\n");

    return 1;

  }

  ................

//write_word操作,这个函数由write_buff一调用,完成写入一个word的操作,其操作命令序列由上图中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 *)&data;

   ulong start;

   int flag;

   int i;

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

   if ((*((volatile ulong *)dest) & 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);

  这些代码在与nor flash相关的命令中都会间接被调用。所以u-boot可移植性的另一个方面就是规定一些函数调用接口和全局变量,这些函数的实现是硬件相关的,移植时只需要实现这些函数。

  而全局变量是具体硬件无关的。u-boot在通用目录中实现其余与硬件无关的函数,这些函数就只与全局变量和函数接口打交道了。 通过编译选项设置来灵活控制是否需要编译通用部分。

6、增加从Nand 启动的代码:

FS2410板有跳线,跳线短路时从NAND启动,否则从NOR启动。根据FS2410 BIOS源码,我修改了start.s加入了可以从两种FLASH中启动u-boot的

代码。原理在于:在重定位之前先读BWSCON寄存器,判断OM0位是0(有跳线,NAND启动)还是1(无跳线,NOR启动),采取不同的重定位代码

分别从nand或nor中拷贝u-boot镜像到RAM中。这里面也有问题,比如从Nand启动后,nor flash的初始化代码和与它相关的命令都是不能使用的。

这里我采用比较简单的方法,定义一个全局变量标志_boot_flash保存当前启动FLASH标志,_boot_flash=0则表明是NOR启动,否则是从NAND。

在每个与nor flash 相关的命令执行函数一开始就判断这个变量,如果为1立即返回。flash_init()也必须放在这个if(!_boot_flash)条件中。

这里方法比较笨,主要是为了能在跳线处于任意状态时都能启动u-boot。

修改后的start.s如下。

  //修改1

  .globl _boot_flash

  _boot_flash:   //定义全局标志变量,0:NOR FLASH启动,1:NAND FLASH启动。

  .word 0x00000000  

.........

  ///修改2:

  ldr r0,=BWSCON

  ldr r0,[r0]

  ands r0,r0,#6

  beq nand_boot   //OM0=0,有跳线,从Nand启动。nand_boot在后面定义。

  ............

  //修改4,这里在全局变量_boot_flash中设置当前启动flash设备是NOR还是NAND

  //这里已经完成搬运到RAM的工作,即将跳转到RAM中_start_armboot函数中执行。

  adr r1,_boot_flash //取_boot_flash的当前地址,这时还在NOR FLASH或者NAND 4KB缓冲中。

  ldr r2,_TEXT_BASE

  add r1,r1,r2   //得到_boot_flash重定位后的地址,这个地址在RAM中。

  ands r0,r0,#6   //

  mov r2,#0x00000001

  streq r2,[r1]   //如果当前是从NAND启动,置_boot_flash为1

  ldr pc, _start_armboot

_start_armboot: .word start_armboot

........

//////// 修改4,从NAND拷贝U-boot镜像(最大128KB),这段代码由fs2410 BIOS修改得来。

nand_boot:

   mov r5, #NFCONF

   ldr r0, =(1>8)

   strb     r1,[r5,#8]

   cmp      r6,#0     //if(NandAddr) 

   movne    r0,r0,lsr #16 //WrNFAddr(addr>>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

   str      r1,[r5,#0]

   strb     r1,[r5,#8]  //WrNFAddr(0)

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

   mov      r1,r0,lsr #8 //WrNFAddr(addr>>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<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

   str      r0,[r5,#0]

   mov   pc,r7

关于nand命令,我尝试打开CFG_CMD_NAND选项,并定义

    #define CFG_MAX_NAND_DEVICE 1

   #define MAX_NAND_CHIPS 1

   #define CFG_NAND_BASE 0x4e000000

   添加boar_nand_init()定义(空实现)。但是连接时出现问题,原因是u-boot使用的是软浮点,而我的交叉编译arm-linux-gcc是硬件浮点。

   看过一些解决方法,比较麻烦,还没有解决这个问题,希望好心的高手指点。不过我比较纳闷,u-boot在nand部分哪里会用到浮点运算呢?

  7、添加网络命令。

  我尝试使用ping命令,其余的命令暂时不考虑。

  在common/cmd_net中,首先有条件编译 #if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NET),然后在命令函数do_ping(...)定义之前有条件编译判断

  #if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_PING) 。所以在include/cofig/fs2410.h中必须打开这两个命令选项。

   #define CONFIG_COMMANDS \

    (CONFIG_CMD_DFL  | \

    CFG_CMD_CACHE  | \

    CFG_CMD_REGINFO  | \

    CFG_CMD_DATE  | \

    CFG_CMD_NET | \  //

    CFG_CMD_PING |\ //

    CFG_CMD_ELF)

  并且设定IP:192.168.0.12。

   至此,整个移植过程已经完成。编译连接生成u-boot.bin,烧到nand 和nor上都能顺利启动u-boot,使用ping命令时出现问题,

   发现ping自己的主机竟然超时,还以为是程序出了问题,后来才发现是windows防火墙的问题。关闭防火墙就能PING通了。

   总体来说,u-boot是一个很特殊的程序,代码庞大,功能强大,自成体系。为了在不同的CPU,ARCH,BOARD上移植进行了很多灵活的设计。

在u-boot的移植过程中学到很多东西,尤其是程序设计方法方面真的是大开了眼界。u-boot在代码级可移植性和底层程序开发技术上给人很好的启发。

很多东西没有搞明白,尤其是u-boot最重要的功能--引导OS这部分还没有涉及。linux内核还没入门呢,路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。

 没有IDE环境看u-boot这种makefile工程很费劲,我用UltraEdit干了这件事,后来才发现可以使用source insight 这个软件。。。。。。。。这些工作都是自己学习过程的总结,谬误之处在所难免,请高手不吝指正。。

下面通过一个简单的例子来说明怎么使用do_run()函数,yaffs2ram的作用是实现从yaffs文件系统中拷贝logo.bmp到指定的RAM地址上:

int yaffs2ram(void)

{

  char *argv[5];   //定义5个指针数组,用来存放各个字符命令的指针

  char buf[100];

  char *name_buf =

"/logo/logo.bmp";

  int ret;

   if(!yaffs_file_exist(name_buf))//检查文件系统中是否存在logo.bmp

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

        return -1;

//把

yrdm  /logo/logo.bmp  0x8000_0000命令

传给buf(loadaddr为环境变量)

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

    setenv("upgradetemp", buf);//设置临时环境变量upgradetemp的值

    argv[0] = "run";

    argv[1] = "upgradetemp";

    argv[2] = NULL;

    ret = do_run(NULL, 0, 2, argv);

   //运行yrdm  /logo/logo.bmp  0x8000_0000命令,把logo.bmp拷贝到0x8000_000地址上

    if ( ret == 1)

       {

         printf("do_run error!")

    setenv("upgradetemp", NULL); //清空临时环境变量的值

return 0;

}

注:由于do_

yrdm

函数规定输入命令的个数必须为3(如下所示),所以我们加了一个argv[2] = NULL命令,该命令什么都不做。

U_BOOT_CMD(

    yrdm,   3,  0,  do_yrdm,

    "read file to memory from yaffs",

    "filename offset"

);

本篇文章来源于 Linux公社网站(

www.linuxidc.com

)  原文链接:

http://www.linuxidc.com/Linux/2012-02/55138p2.htm

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