U-BOOT分析(三)之uboot启动流程

最新推荐文章于 2025-04-19 17:42:04 发布

Mr*Ma

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分类专栏： U-BOOT分析文章标签： linux

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U-BOOT分析(三)之uboot启动流程

目前ARM一般的启动过程

一般来说开发板/(芯片)的启动通常分为这么个阶段:
Internal Rom-> SPL（BL1）->uboot(BL2)->Linux kernel -> file system -> start application
- Internal Rom 里边是芯片厂商内置固化的一小段代码（RomBoot）主要作用有一下几个：
  - 初始化部分硬件。
  - 启动模式boot mode选择。
  - 读取外部固件中的SPL程序到片内RAM。
  - 跳转到RAM去执行这段SPL程序，把控制权交给用户程序。
  - 另外可能还有厂商的测试程序；以及为了安全性考虑，检查和加密解密外部导入的固件
- SPL(BL1)（全称Secondary programloader）：由于RomBoot会根据pin启动模式选择读取对应介质一小段数据到内存,但是读取多少合适呢，每个用户的需求不一样，芯片厂商一般固定就只读4K/8K/16K等很小一段数据,这段数据可以用来芯片初始化，读取介质数据到内存，主要负责初始化芯片，搬移uboot第二阶段的代码到系统内存（System Ram，也叫片外内存）中运行，是uboot第一阶段执行的代码。所以SPL不能太大，RomBoot会读取不完整导致加载失败。
  uboot-spl.bin由uboot编译生成，对应于BL1阶段，也就是BL1的镜像，uboot-spl.bin。其代码运行于IRAM中:
  - 初始化部分时钟（和SDRAM相关）
  - 初始化DDR（外部SDRAM）
  - 从存储介质上（比如SDeMMC and flash）将BL2镜像加载到SDRAM上
  - 验证BL2镜像的合法性
  - 跳转到BL2镜像所在的地址上
- uboot（BL2）：主要负责初始化外部设备，引导Kernel启动，C代码实现，uboot.bin由uboot编译生成，其基本功能：
  - 初始化部分硬件，包括时钟、内存等等
  - 加载内核到内存上
  - 加载文件系统、atags或者dtb到内存上
  - 根据操作系统启动要求正确配置好一些硬件
  - 启动操作系统

uboot启动流程:

uboot启动流程，就和我们学习写第一个代码“hellword”一样，先找到一个入口，main函数就是这个入口，而uboot里边，程序是由链接脚本决定的，链接脚本规定了哪个是程序的入口，下载官方uboot 解压后会在路径arch/arm/cpu/有u-boot.lds这个基础链接文件,但是这个不是最终使用的链接脚本，最终的链接脚本是在这个链接脚本的基础上生成的。编译一下 uboot，编译完成以后就会在 uboot 根目录下生成 u-boot.lds
下图是编译前的u-boot.lds文件部分内容，路径arch/arm/cpu/u-boot.lds链接脚本：
uboot.ls
关注 43 44 45 行就可以了：

. = 0x00000000;

 . = ALIGN(4);
 .text :
 {
  *(.__image_copy_start)
  *(.vectors)
  CPUDIR/start.o (.text*)
 }

ENTRY(_start)是代码当前入口点：而_start 在文件 arch/arm/lib/vectors.S 中有定义,之后就是向量表，说明一下这个_start 必须是 global 声明的。
start

上图框选的代码.section “.vectors”, "ax”表示将后面的代码放到.vectors段中。
看到这句话之后Vectors have their own section so linker script can map them easily，所以我们找一个之前编译过的u-boot.map(地址映射文件)来看下
在这里插入图片描述
可以看出.__image_copy_start) 在映射文件中可以看到地址为 0X5fb00000，而.text 的起始地址也是0X5fb00000，中断向量表.vectors第一个也就是 _reset向量地址也是0X5fb00000，由vectors 段保存中断向量表，说明整个 uboot 的起始地址就是 0X5fb00000。紧接其后是arch/arm/cpu/arm1176/start.S编译之后的代码.

在这里插入图片描述

之后的主要执行流程是
reset -> cpu_init_crit -> lowlevel_init -> _main
在这里插入图片描述

接着bl _main跳转到arch\arm\lib\crt0.S中从入口_main开始执行
然后里边 bl board_init_f

跳转执行 board_init_f ->relocate_code -> board_init_r
这里的board_init_f在 common\board_f.c定义，board_init_f通过initcall_run_list(init_sequence_f)函数执行一系列初始化函数以实现前半部分板级初始化
全局结构体gd在arch\arm\include\asm\global_data.h中声明：
#define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR register volatile gd_t *gd asm (“r9”)

init_sequence_f的定义在同文件的 board_init_f函数定义上边

在这里插入图片描述

框出的是一系列板级初始化函数列表包括PLL,Serial etc.

在这里插入图片描述

\arch\arm\lib\relocate.S：relocate_code实现uboot代码的重定位
board_init_r指令进入common\board_r.c：board_init_r函数，进而调用initcall_run_list(init_sequence_r)函数执行一系列初始化函数以实现后半部分板级初始化，并在initcall_run_list函数里进入run_main_loop不再返回,在run_main_loop 里会进入common\main.c：main_loop函数,里边获取启动参数一系列操作用来引导OS 。
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