u-boot移植篇——u-boot启动流程分析 下

本系列使用u-boot版本为u-boot-2018.01；

前面的篇幅分析完board_init_r函数，完成了几乎都是初始化的工作，回到_main继续往下执行，执行到relocate_code函数；

relocate_code

relocate_code定义在arch/arm/lib/relocate.S文件中，原型如下：

/*
 * void relocate_code(addr_moni)
 *
 * This function relocates the monitor code.
 *
 * NOTE:
 * To prevent the code below from containing references with an R_ARM_ABS32
 * relocation record type, we never refer to linker-defined symbols directly.
 * Instead, we declare literals which contain their relative location with
 * respect to relocate_code, and at run time, add relocate_code back to them.
 */

ENTRY(relocate_code)
	ldr	r1, =__image_copy_start	/* r1 <- SRC &__image_copy_start */
	subs	r4, r0, r1		/* r4 <- relocation offset */
	beq	relocate_done		/* skip relocation */
	ldr	r2, =__image_copy_end	/* r2 <- SRC &__image_copy_end */

copy_loop:
	ldmia	r1!, {
   
   r10-r11}		/* copy from source address [r1]    */
	stmia	r0!, {
   
   r10-r11}		/* copy to   target address [r0]    */
	cmp	r1, r2			/* until source end address [r2]    */
	blo	copy_loop

	/*
	 * fix .rel.dyn relocations
	 */
	ldr	r2, =__rel_dyn_start	/* r2 <- SRC &__rel_dyn_start */
	ldr	r3, =__rel_dyn_end	/* r3 <- SRC &__rel_dyn_end */
fixloop:
	ldmia	r2!, {
   
   r0-r1}		/* (r0,r1) <- (SRC location,fixup) */
	and	r1, r1, #0xff
	cmp	r1, #R_ARM_RELATIVE
	bne	fixnext

	/* relative fix: increase location by offset */
	add	r0, r0, r4
	ldr	r1, [r0]
	add	r1, r1, r4
	str	r1, [r0]
fixnext:
	cmp	r2, r3
	blo	fixloop

relocate_done:

#ifdef __XSCALE__
	/*
	 * On xscale, icache must be invalidated and write buffers drained,
	 * even with cache disabled - 4.2.7 of xscale core developer's manual
	 */
	mcr	p15, 0, r0, c7, c7, 0	/* invalidate icache */
	mcr	p15, 0, r0, c7, c10, 4	/* drain write buffer */
#endif

	/* ARMv4- don't know bx lr but the assembler fails to see that */

#ifdef __ARM_ARCH_4__
	mov	pc, lr
#else
	bx	lr
#endif

ENDPROC(relocate_code)

该函数用于拷贝代码用，uboot链接脚本分析中提到，链接脚本决定内存空间的存放位置，通过u-boot.map文件可以检索到对应的标志的起始地址，如上述源码中的第14行，__image_copy_start，该标志位uboot拷贝的首地址开始地址0x400000，现在加载到寄存器r1中去；

• 第15行，这里的r0是上篇中经过_main调用board_init_f_init_reserve函数完成计算的重定位后的地址，也就是uboot后面要拷贝到的地址；现在r4=r0-r1计算出uboot的偏移量存储到r4中；
• 第16行，做了一个判断，针对r0-r1的结果进行判断，如果r0-r1==0，那代表着源地址和目的地址是相同的，则直接跳转执行relocate_done函数，否则继续进行后面的拷贝；
• 第17行，r2存储了__image_copy_end地址，这是拷贝前原代码结束的地址，这些值都是可以检索或着计算的，这里不直接进行计算是因为大家编译出来的uboot长度存在差异，避免钻牛角尖，这里只说过程；
• 第19行，正式开始拷贝，到这里总结前面各寄存器中存放的地址和意义，如下表：

寄存器	备注
r0	relocation,重定位后uboot要拷贝到的地址
r1	__image_copy_start，原uboot的起始地址
r2	__image_copy_end，原uboot的结束地址
r4	relocation offset，新旧拷贝地址的偏移量，目前只用于一次判断

• 第20行，这里涉及一个汇编指令ldmia，他的作用与stmfd相反，一般成对出现在中断现场，stmfd用于保护现场和ldmia用于恢复现场，这里使用的意思是ldmia r1!, {r10-r11}，就是从r1的地址地址上的内容，保存到r10和r11中，r10和r11都是32位寄存器，所以每次单次拷贝2个32位的数据，拷贝完成，r1会自动更新，递增到下一个数据地址；

• 第21行，汇编指令stmia,该指令与ldmia类似，不过前者是将寄存器中的值加载到地址，后者是将地址中的数据记载到寄存器，这里stmia r0!, {r10-r11}的意思是，将r10和r11寄存器中的数据依次装载到r0中，即将第20行从原地址拷贝到的数据装载到新地址，装载完成，r0也会自动更新递增地址；
  插播一张飞机票，这里对ldm和stm指令有比较简明的介绍！

• 第23~24行，先是比较r1和r2的值，判断是否相等来判断是否拷贝完成，如果不相等则跳转回copy_loop，形成一个循环，直到拷贝完成；

• 后面的.rel.dyn段的拷贝，没有具体分析，这里就不误导大家了；

• 完成uboot的拷贝，接下来回到_main跳转执行relocate_vectors函数，该函数用于重定位向量表，只有一步操作比较重要，就是将uboot重定位完之后的地址，装载到CP15的VBAR寄存器中设置向量表偏移，该寄存器自行去学习；

board_init_r

完成了前面这么多工作，_main往下先是清除了BSS段，然后又来到一个新重要函数board_init_r，执行board_init_r函数前，该函数有两个参数，一个是gd，一个是重定位后的目的地址，这个后面会二次说明，board_init_r函数原型如下：
源文件见：common/board.c

void board_init_r(gd_t *new_gd, ulong dest_addr)
{
   
   
	/*
	 * Set up the new global data pointer. So far only x86 does this
	 * here.
	 * TODO(sjg@chromium.org): Consider doing this for all archs, or
	 * dropping the new_gd parameter.
	 */
#if CONFIG_IS_ENABLED(X86_64)
	arch_setup_gd(new_gd);
#endif

#ifdef CONFIG_NEEDS_MANUAL_RELOC
	int i;
#endif

#if !defined(CONFIG_X86) && !defined(CONFIG_ARM) && !defined(CONFIG_ARM64)
	gd = new_gd;
#endif
	gd->flags &= ~GD_FLG_LOG_READY;

#ifdef CONFIG_NEEDS_MANUAL_RELOC
	for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(init_sequence_r); i++)
		init_sequence_r[i] += gd->reloc_off;
#endif

	if (initcall_run_list(init_sequence_r))
		hang();

	/* NOTREACHED - run_main_loop() does not return */
	hang();
}

该函数主要完成board_init_f未完成的初始化外设工作，该函数的构造与board_init_f函数很像，也是通过initcall_run_list来执行函数数组内的函数，init_sequence_r节选如下，删去了注释和部分没用到的条件编译以及无关紧要的函数，如下：

static init_fnc_t init_sequence_r[] = {
   
   
	initr_trace,
	initr_reloc,
#ifdef CONFIG_ARM
	initr_caches,
#endif
	initr_reloc_global_data,
    ...
	initr_malloc,
	...
	initr_bootstage,	/* Needs malloc() but has its own timer */
	...
#ifdef CONFIG_DM
	initr_dm,
#endif
#if defined(CONFIG_ARM) || defined(CONFIG_NDS32