S5PV210-uboot解析(五)-do_bootm函数分析

在main_loop函数中倒计时结束后就执行 bootcmd 命令跳转到 do_bootm函数引导内核启动。

typedef   struct   image_header {      uint32_t    ih_magic;        uint32_t    ih_hcrc;         uint32_t    ih_time;         uint32_t    ih_size;         uint32_t    ih_load;         uint32_t    ih_ep;           uint32_t    ih_dcrc;         uint8_t     ih_os;           uint8_t     ih_arch;         uint8_t     ih_type;         uint8_t     ih_comp;         uint8_t     ih_name[IH_NMLEN];  } image_header_t;   typedef   struct   bootm_headers {           image_header_t  *legacy_hdr_os;          image_header_t  legacy_hdr_os_copy;      ulong       legacy_hdr_valid;   #if defined(CONFIG_FIT)      const   char *fit_uname_cfg;        void         *fit_hdr_os;         const   char *fit_uname_os;       int      fit_noffset_os;        void         *fit_hdr_rd;         const   char *fit_uname_rd;       int      fit_noffset_rd;   #if defined(CONFIG_PPC)      void         *fit_hdr_fdt;        const   char *fit_uname_fdt;      int      fit_noffset_fdt; #endif #endif        int      verify;          struct   lmb *lmb;       } bootm_headers_t;

这两个结构体都是用来存储镜像的头信息的， image_header 用于 Legacy 方式启动的镜像，而 bootm_headers 用于 Legacy 或 设备树(FDT)方式启动的镜像。这里只分析 Legacy 方式启动的镜像，在 image_header 中需要注意这几个成员：    uint32_t    ih_magic;      uint32_t    ih_ep;     

ih_magic 内存储的是镜像的魔数，用来给uboot判断是什么格式的镜像(zImage、uImage等)

先看九鼎添加的这一段用zImage启动的代码：

#define LINUX_ZIMAGE_MAGIC 0x016f2818           if   (argc < 2) {          addr = load_addr;          debug ( "*  kernel: default image load address = 0x%08lx\n" ,                  load_addr);      }  else   {          addr = simple_strtoul(argv[1], NULL, 16);          debug ( "*  kernel: cmdline image address = 0x%08lx\n" , img_addr);      }   如果 argc<2，也就是没有传参的情况， uboot 使用默认的 kernel 加载地址，如果有传参，就会使用传递的地址。 load_addr 是在之前用宏定义赋值的一个 unsigned long 变量。        if   (*(ulong *)(addr + 9*4) ==  LINUX_ZIMAGE_MAGIC ) {          printf ( "Boot with zImage\n" );          addr = virt_to_phys(addr);          hdr = (image_header_t *)addr;          hdr->ih_os =  IH_OS_LINUX ;          hdr->ih_ep = ntohl(addr);

从 kernel 的起始地址后的36个字节，也就是第37-40字节中存储的是镜像的魔数，如果等于 LINUX_ZIMAGE_MAGIC 就说明这个镜像是 zImage 的镜像。 之后进行了一个虚拟地址到物理地址的转换，然后将 addr 类型转换为 image_header_t，之后赋值， hdr->ih_os 代表镜像的系统， hdr->ih_ep 代表镜像的入口(entry point)。 ntohl函数是用来转换网络字节序到主机字节序的，与大小端有关，追了几层都是__开头的函数，系统调用的函数，一般不用管。            memmove   (&images.legacy_hdr_os_copy, hdr,  sizeof (image_header_t));                     images.legacy_hdr_os = hdr;            images.legacy_hdr_valid = 1;

把 image_header_t 的信息复制到 bootm_headers_t 中。            goto   after_header_check;

头信息校验完毕，跳转到 after_header_check 标号执行引导代码      } #endif

之后再看下uboot中自带的检查镜像头信息的一部分，和九鼎添加的这段代码差不多，只是封装更好，基本都调用函数来从头信息中获取镜像的信息来完成检查的操作。

os_hdr = boot_get_kernel (cmdtp, flag, argc, argv,          &images, &os_data, &os_len); if   (os_len == 0) {      puts   ( "ERROR: can't get kernel image!\n" );      return   1; }   switch   (genimg_get_format (os_hdr)) { case   IMAGE_FORMAT_LEGACY:      type = image_get_type (os_hdr);      comp = image_get_comp (os_hdr);      os = image_get_os (os_hdr);        image_end = image_get_image_end (os_hdr);      load_start = image_get_load (os_hdr);      break ;

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跳转到 after_header_check 标号，Legacy方式就是一个switch语句，根据镜像的系统来进入到对应的引导内核启动的函数中。

after_header_check:      os = hdr->ih_os; #endif        switch   (os) {      default :                 case   IH_OS_LINUX : #ifdef CONFIG_SILENT_CONSOLE          fixup_silent_linux(); #endif          do_bootm_linux (cmdtp, flag, argc, argv, &images);          break ;

这里进入到 do_bootm_linux 函数引导内核启动。

void   do_bootm_linux (cmd_tbl_t *cmdtp,  int   flag,  int   argc,  char   *argv[],               bootm_headers_t *images) {      ulong   initrd_start, initrd_end;      ulong   ep = 0;      bd_t    *bd = gd->bd;      char     *s;      int machid = bd->bi_arch_number;      void     (*theKernel)( int   zero,  int   arch, uint params);      int ret;   这里定义的几个变量， ep 是镜像入口，最后会赋值给 theKernel ，theKernel 所在的地址就是内核启动的第一句代码，还会接受 uboot 给他传递的几个参数。

#ifdef  CONFIG_CMDLINE_TAG      char   *commandline =  getenv   ( "bootargs" ); #endif             if   (images->legacy_hdr_valid) {          ep = image_get_ep (&images->legacy_hdr_os_copy); #if defined(CONFIG_FIT)      }  else   if   (images->fit_uname_os) {          ret = fit_image_get_entry (images->fit_hdr_os,                      images->fit_noffset_os, &ep);          if   (ret) {              puts   ( "Can't get entry point property!\n" );              goto   error;          } #endif      }  else   {          puts   ( "Could not find kernel entry point!\n" );          goto   error;      }

这里用来找到 kernel 的入口，Legacy 方式就直接用 image_get_ep 函数获取之前在 do_bootm 函数中得到的 ep，但是这里有点问题，我用SI找不到 image_get_ep 这个函数的定义，只找得到这个函数被调用，很奇怪。后来在uboot/include/image.h 文件中找到了这个函数的定义，这个函数是用宏定义的，和U_BOOT_CMD宏类似。

#define image_get_hdr_l(f) \      static   inline   uint32_t image_get_##f(image_header_t *hdr) \      { \          return   uimage_to_cpu (hdr->ih_##f); \      } image_get_hdr_l (ep);

追进 uimage_to_cpu 函数后发现就是 ntohl 函数，效果就是将 hdr->ih_ep 进行关于大小端的转换后返回这个值。

     theKernel = ( void   (*)( int ,  int , uint))ep;

这里就是将 ep 赋值给 theKernel，theKernel 将是内核启动的第一句代码的地址。        s =  getenv   ( "machid" );      if   (s) {          machid = simple_strtoul (s, NULL, 16);          printf   ( "Using machid 0x%x from environment\n" , machid);      }

获取 machid，之后会作为参数传递给内核进行比对。如果不同就不能启动。        ret = boot_get_ramdisk (argc, argv, images,  IH_ARCH_ARM ,              &initrd_start, &initrd_end);      if   (ret)          goto   error;   这里和 ramdisk (虚拟内存盘？)有关，在函数定义处发现大部分代码和FIT有关，与Legacy方式关系有限。

     show_boot_progress (15);        debug ( "## Transferring control to Linux (at address %08lx) ...\n" ,             (ulong) theKernel);   #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) || \      defined ( CONFIG_MTDPARTITION )      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   #ifdef  CONFIG_MTDPARTITION      setup_mtdpartition_tag(); #endif        setup_end_tag (bd); #endif   这一段代码和 uboot 向内核传参有关，uboot 向内核的传参方式是 tag 传参，tag 是 linux中定义的一种数据结构，uboot也定义了相同的数据结构以便于向 kernel 传参。

struct   tag {          struct   tag_header hdr;          union   {                   struct   tag_core         core;                  struct   tag_mem32        mem;                  struct   tag_videotext    videotext;                  struct   tag_ramdisk      ramdisk;                  struct   tag_initrd       initrd;                  struct   tag_serialnr     serialnr;                  struct   tag_revision     revision;                  struct   tag_videolfb     videolfb;                  struct   tag_cmdline      cmdline;                                                      struct   tag_acorn        acorn;                                                      struct   tag_memclk       memclk;                                     struct   tag_mtdpart      mtdpart_info;          } u; }; struct   tag_header {      u32 size;      u32 tag; };

这个 tag 数据结构中定义了两个成员，一个是 tag_header 结构体，其中的 tag 成员用来表示有效信 息(比如 tag为 ATAG_CORE 就是起始，ATAG_NONE 就是结束，其他的 ATAG_XX 就是表示下面的 联合体中具体是哪一个结构体)。还有就是这个 tag 结构体没有定义一个具体的变量，在操作时是事 先定义的 tag* 类型的指针 params 来操作的。

这一段代码中的 setup_xxx_tag 函数实现方式、作用都非常类似，都是首先给 hdr 赋值 tag参数的名称和大小，随后给联合体中写入之前存放板子参数信息的bd变量中的值。

          printf   ( "\nStarting kernel ...\n\n" );   #ifdef CONFIG_USB_DEVICE      {          extern   void   udc_disconnect ( void );          udc_disconnect ();      } #endif        cleanup_before_linux ();

这个是在启动内核之前清 cache。        theKernel (0, machid, bd->bi_boot_params);           return ;   跳转到 theKernel，附带三个参数，第一个是0，第二个是机器码，第三个是一系列 tag 结构体的首地址(即 params = ( struct   tag *) bd->bi_boot_params;params->hdr.tag = ATAG_CORE 的结构体的地址)。在这里跳转到 theKernel 后就正式进入到内核了，所以这里的注释写的 does not return ，不会返回了。

error:      do_reset (cmdtp, flag, argc, argv);      return ; }

到这里，uboot 已经基本解析完毕，还剩下关于设备树启动方式的分析，这个以后再说吧。 回顾总结整个 uboot 启动过程，从 Makefile 开始配置编译uboot，随后从 start.S 开始启动 跳转到start_armboot 又到main_loop 最后到达 do_bootm 最终引导启动内核。这次对 uboot 代码的分析，一方面是锻炼我阅读代码的能力，另一方面是加强对整个 uboot 启动的理解，还有就是在这个过程中理解 uboot 代码的实现思路，uboot 整个代码的可移植性非常强，几乎考虑到了所有方面，大量的使用条件编译来增强其可移植性。uboot 中命令集的巧妙实现方式、对字符数组的解析、使用函数指针来跳转等技巧也使我受益匪浅。 接下来就准备开始移植 uboot 了。