U-Boot启动过程源码分析（3）-启动Linux

U-Boot启动Linux过程
U-Boot使用标记列表（tagged list）的方式向Linux传递参数。标记的数据结构式是tag，在U-Boot源代码目录include/asm-arm/setup.h中定义如下：

struct tag_header {       u32 size;       /* 表示tag数据结构的联合u实质存放的数据的大小*/       u32 tag;        /* 表示标记的类型 */};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;  / * Acorn specific */              struct tag_memclk      memclk;  / * DC21285 specific   */       } u;};

U-Boot使用命令bootm来启动已经加载到内存中的内核（bootm是从内存、ROM、NOR Flash中启动内核；bootp从网络启动；nboot从NAND Flash启动他们都是先把内核映像从各种媒介中读出，放在指定位置，然后设置标记列表给内核传递参数；最后跳到内核入口去执行）。而bootm命令实际上调用的是do_bootm函数。对于Linux内核，do_bootm函数会调用do_bootm_linux函数来设置标记列表和启动内核。do_bootm_linux函数在lib_arm/bootm.c 中定义如下：

int do_bootm_linux(int flag, int argc, char *argv[], bootm_headers_t *images){     bd_t       *bd = gd->bd;     char       *s;     int   machid = bd->bi_arch_number;     void (*theKernel)(int zero, int arch, uint params); #ifdef CONFIG_CMDLINE_TAG     char *commandline = getenv ("bootargs");   /* U-Boot环境变量bootargs */#endif       … …    theKernel = (void (*)(int, int, uint))images->ep;     /* 获取内核入口地址 */       … …#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);                                     /* 设置ATAG_CORE标志 */       … …#ifdef CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS    setup_memory_tags (bd);        /* 设置内存标记 */#endif#ifdef CONFIG_CMDLINE_TAG    setup_commandline_tag (bd, commandline);      /* 设置命令行标记 */#endif       … …    setup_end_tag (bd);    /* 设置ATAG_NONE标志 */          #endif  /* we assume that the kernel is in place */    printf ("\nStarting kernel ...\n\n");       … …    cleanup_before_linux ();          /* 启动内核前对CPU作最后的设置 */    theKernel (0, machid, bd->bi_boot_params);              /* 调用内核 */     /* does not return */    return 1; }

其中的setup_start_tag，setup_memory_tags，setup_end_tag函数，就是打标记，在lib_arm/bootm.c中定义如下：
（1）setup_start_tag函数

static void setup_start_tag (bd_t *bd){       params = (struct tag *) bd->bi_boot_params;         /* 内核的参数的开始地址 */        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);}

标记列表必须以ATAG_CORE开始，setup_start_tag函数在内核的参数的开始地址设置了一个ATAG_CORE标记。

（2）setup_memory_tags函数

static void setup_memory_tags (bd_t *bd){       int i;/*设置一个内存标记 */       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);       }}

setup_memory_tags函数设置了一个ATAG_MEM标记，该标记包含内存起始地址，内存大小这两个参数。

（3）setup_end_tag函数

static void setup_end_tag (bd_t *bd){       params->hdr.tag = ATAG_NONE;       params->hdr.size = 0;}

标记列表必须以标记ATAG_NONE结束，setup_end_tag函数设置了一个ATAG_NONE标记，表示标记列表的结束。U-Boot设置好标记列表后就要调用内核了。但调用内核前，CPU必须满足下面的条件：

（1）CPU寄存器的设置       r0=0       r1=机器码       r2=内核参数标记列表在RAM中的起始地址（2）CPU工作模式       禁止IRQ与FIQ中断       CPU为SVC模式（3）使数据Cache与指令Cache失效

do_bootm_linux中调用的cleanup_before_linux函数完成了禁止中断和使Cache失效的功能。cleanup_before_linux函数在cpu/arm920t/cpu.中定义：

int cleanup_before_linux (void){       /*        * this function is called just before we call linux        * it prepares the processor for linux        *        * we turn off caches etc ...        */       disable_interrupts ();         /* 禁止FIQ/IRQ中断 */       /* turn off I/D-cache */       icache_disable();               /* 使指令Cache失效 */       dcache_disable();              /* 使数据Cache失效 */       /* flush I/D-cache */       cache_flush();                    /* 刷新Cache */       return 0;}

由于U-Boot启动以来就一直工作在SVC模式，因此CPU的工作模式就无需设置了。
do_bootm_linux中：

  void  (*theKernel)(int zero, int arch, uint params);        … …  theKernel = (void (*)(int, int, uint))images->ep;        … …  theKernel (0, machid, bd->bi_boot_params);

内核的入口地址“images->ep”强制类型转换为函数指针。根据ATPCS规则，函数的参数个数不超过4个时，使用r0~r3这4个寄存器来传递参数。因此函数调用则会将0放入r0，机器码machid放入r1，内核参数地址bd->bi_boot_params放入r2，从而完成了寄存器的设置，最后转到内核的入口地址。
到这里，U-Boot的工作就结束了，系统跳转到Linux内核代码执行。