uboot源代码分析及移植

uboot源代码分析及移植2009-10-2022:33:35标签：u-boot移植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NORFlash和NANDFlash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makesmdk2410_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-sasm-armasm#ln-sarch-s3c24x0asm-arm/arch#ln-sproc-armvasm-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=armCPU=arm920tBOARD=smdk2410SOC=s3c24x0@生成include/config.h头文件，只有一行：/*Automaticallygenerated-donotedit*/#includeconfig/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/$(CPU)/start.oLIBS=lib_generic/libgeneric.aLIBS+=board/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).aLIBS+=cpu/$(CPU)/lib$(CPU).aifdefSOCLIBS+=cpu/$(CPU)/$(SOC)/lib$(SOC).aendifLIBS+=lib_$(ARCH)/lib$(ARCH).aLIBS+=fs/cramfs/libcramfs.afs/fat/libfat.afs/fdos/libfdos.afs/jffs2/libjffs2.a\fs/reiserfs/libreiserfs.afs/ext2/libext2fs.aLIBS+=net/libnet.aLIBS+=disk/libdisk.aLIBS+=rtc/librtc.aLIBS+=dtt/libdtt.aLIBS+=drivers/libdrivers.aLIBS+=drivers/nand/libnand.aLIBS+=drivers/nand_legacy/libnand_legacy.aLIBS+=drivers/sk98lin/libsk98lin.aLIBS+=post/libpost.apost/cpu/libcpu.aLIBS+=common/libcommon.aLIBS+=$(BOARDLIBS)显然跟平台相关的主要是：cpu/$(CPU)/start.oboard/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).acpu/$(CPU)/lib$(CPU).acpu/$(CPU)/$(SOC)/lib$(SOC).alib_$(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。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#defineCONFIG_DRIVER_CS89001/*wehaveaCS8900on-board*/#defineCS8900_BASE0x19000300/*IOmodebaseaddress*/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：#ifdefCONFIG_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.cu-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norflash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watchdog;屏蔽所有IRQ掩码;设置时钟频率FCLK、HCLK、PCLK;清I/Dcache;禁止MMU和CACHE;配置memorycontrol;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：voidstart_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