U-boot给kernel传参数和 kernel读取参数—struct tag

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#struct #tags #command #linux #resources #平台

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本文详细介绍了U-Boot如何向Linux Kernel传递参数，特别是RAM相关信息的传递过程。通过U-Boot的struct tag结构体及Kernel的解析函数，实现了硬件配置的无缝对接。

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U-boot给kernel传参数和 kernel读取参数—struct tag

U-boot 会给 Linux Kernel 传递很多参数，如：串口， RAM ， videofb 等。而 Linux kernel 也会读取和处理这些参数。两者之间通过 struct tag 来传递参数。 U-boot 把要传递给 kernel 的东西保存在 struct tag 数据结构中，启动 kernel 时，把这个结构体的物理地址传给 kernel ； Linux kernel 通过这个地址，用 parse_tags 分析出传递过来的参数。

本文主要以 U-boot 传递 RAM 和 Linux kernel 读取 RAM 参数为例进行说明。

1 、u-boot 给kernel 传RAM 参数

./common/cmd_bootm.c 文件中， bootm 命令对应的 do_bootm 函数，当分析 uImage 中信息发现 OS 是 Linux 时，调用 ./lib_arm/bootm.c 文件中的 do_bootm_linux 函数来启动 Linux kernel 。

在 do_bootm_linux 函数中：

void do_bootm_linux (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[],

ulong addr, ulong *len_ptr, int verify)

{

......

#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); // 初始化 tag 结构体开始

#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); // 设置 RAM 参数

#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); // 初始化 tag 结构体结束

#endif

......

theKernel (0, machid, bd->bi_boot_params);

// 传给 Kernel 的参数＝ (struct tag *) 型的 bd->bi_boot_params

//bd->bi_boot_params 在 board_init 函数中初始化如对于 at91rm9200 ，初始化在 at91rm9200dk.c 的 board_init 中进行： bd->bi_boot_params =PHYS_SDRAM + 0x100;

// 这个地址也是所有 taglist 的首地址，见下面的 setup_start_tag 函数

}

对于 setup_start_tag 和 setup_memory_tags 函数说明如下。

函数 setup_start_tag 也在此文件中定义，如下：

static void setup_start_tag (bd_t *bd)

{

params = (struct tag *) bd->bi_boot_params;

// 初始化 (struct tag *) 型的全局变量 params 为bd->bi_boot_params 的地址，之后的 setup tags 相关函数如下面的 setup_memory_tags 就把其它 tag 的数据放在此地址的偏移地址上。

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);

}

RAM 相关参数在 bootm.c 中的函数 setup_memory_tags 中初始化：

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);

} // 初始化内存相关 tag

}

2 、Kernel 读取U-boot 传递的相关参数

对于 Linux Kernel ， ARM 平台启动时，先执行 arch/arm/kernel/head.S ，此文件会调用 arch/arm/kernel/head-common.S 中的函数，并最后调用 start_kernel ：

......

b start_kernel

......

init/main.c 中的 start_kernel 函数中会调用 setup_arch 函数来处理各种平台相关的动作，包括了 u-boot 传递过来参数的分析和保存：

start_kernel()

{

......

setup_arch(&command_line);

......

}

其中， setup_arch 函数在 arch/arm/kernel/setup.c 文件中实现，如下：

void __init setup_arch(char **cmdline_p)

{

struct tag *tags = (struct tag *)&init_tags;

struct machine_desc *mdesc;

char *from = default_command_line;

setup_processor();

mdesc = setup_machine(machine_arch_type);

machine_name = mdesc->name;

if (mdesc->soft_reboot)

reboot_setup("s");

if (__atags_pointer)

// 指向各种 tag 起始位置的指针，定义如下：

//unsigned int __atags_pointer __initdata;

// 此指针指向 __initdata 段，各种 tag 的信息保存在这个段中。

tags = phys_to_virt(__atags_pointer);

else if (mdesc->boot_params)

tags = phys_to_virt(mdesc->boot_params);

if (tags->hdr.tag != ATAG_CORE)

convert_to_tag_list(tags);

if (tags->hdr.tag != ATAG_CORE)

tags = (struct tag *)&init_tags;

if (mdesc->fixup)

mdesc->fixup(mdesc, tags, &from, &meminfo);

if (tags->hdr.tag == ATAG_CORE) {

if (meminfo.nr_banks != 0)

squash_mem_tags(tags);

save_atags(tags);

parse_tags(tags);

// 处理各种 tags ，其中包括了 RAM 参数的处理。

// 这个函数处理如下 tags ：

__tagtable(ATAG_MEM, parse_tag_mem32);

__tagtable(ATAG_VIDEOTEXT, parse_tag_videotext);

__tagtable(ATAG_RAMDISK, parse_tag_ramdisk);

__tagtable(ATAG_SERIAL, parse_tag_serialnr);

__tagtable(ATAG_REVISION, parse_tag_revision);

__tagtable(ATAG_CMDLINE, parse_tag_cmdline);

}

init_mm.start_code = (unsigned long) &_text;

init_mm.end_code = (unsigned long) &_etext;

init_mm.end_data = (unsigned long) &_edata;

init_mm.brk = (unsigned long) &_end;

memcpy(boot_command_line, from, COMMAND_LINE_SIZE);

boot_command_line[COMMAND_LINE_SIZE-1] = '/0';

parse_cmdline(cmdline_p, from); // 处理编译内核时指定的 cmdline 或 u-boot 传递的 cmdline

paging_init(&meminfo, mdesc);

request_standard_resources(&meminfo, mdesc);

#ifdef CONFIG_SMP

smp_init_cpus();

#endif

cpu_init();

init_arch_irq = mdesc->init_irq;

system_timer = mdesc->timer;

init_machine = mdesc->init_machine;

#ifdef CONFIG_VT

#if defined(CONFIG_VGA_CONSOLE)

conswitchp = &vga_con;

#elif defined(CONFIG_DUMMY_CONSOLE)

conswitchp = &dummy_con;

#endif

early_trap_init();

}

对于处理 RAM 的 tag ，调用了 parse_tag_mem32 函数：

static int __init parse_tag_mem32(const struct tag *tag)

{

......

arm_add_memory(tag->u.mem.start, tag->u.mem.size);

......

}

__tagtable(ATAG_MEM, parse_tag_mem32);

上述的 arm_add_memory 函数定义如下：

static void __init arm_add_memory(unsigned long start, unsigned long size)

{

struct membank *bank;

size -= start & ~PAGE_MASK;

bank = &meminfo.bank[meminfo.nr_banks++];

bank->start = PAGE_ALIGN(start);

bank->size = size & PAGE_MASK;

bank->node = PHYS_TO_NID(start);

}

如上可见， parse_tag_mem32 函数调用 arm_add_memory 函数把 RAM 的 start 和 size 等参数保存到了 meminfo 结构的 meminfo 结构体中。最后，在 setup_arch 中执行下面语句：

paging_init(&meminfo, mdesc);

对有 MMU 的平台上调用 arch/arm/mm/nommu.c 中的 paging_init ，否则调用 arch/arm/mm/mmu.c 中的 paging_init 函数。这里暂不分析 mmu.c 中的 paging_init 函数。

3 、关于U-boot 中的bd 和gd

U-boot 中有一个用来保存很多有用信息的全局结构体－－ gd_t （ global data 缩写），其中包括了 bd 变量，可以说 gd_t 结构体包括了 u-boot 中所有重要全局变量。最后传递给内核的参数，都是从 gd 和 bd 中来的，如上述的 setup_memory_tags 函数作用就是用 bd 中的值来初始化 RAM 相应的 tag 。