看一下board/smsk2410/u-boot.lds这个链接脚本,可以知道目标程序的各部分链接顺序。第一个要链接的是 cpu/arm920t/start.o,那么U-Boot的入口指令一定位于这个程序中。下面详细分析一下程序跳转和函数的调用关系以及函数实现。
_start: b reset //复位向量
ldr pc, _undefined_instruction
ldr pc, _software_interrupt
ldr pc, _prefetch_abort
ldr pc, _data_abort
ldr pc, _not_used
ldr pc, _irq //中断向量
ldr pc, _fiq //中断向量
…
/* the actual reset code */
reset: //复位启动子程序
/* 设置CPU为SVC32模式 */
mrs r0,cpsr
bic r0,r0,#0x1f
orr r0,r0,#0xd3
msr cpsr,r0
/* 关闭看门狗 */
/* 这些初始化代码在系统重起的时候执行,运行时热复位从RAM中启动不执行 */
#ifdef CONFIG_INIT_CRITICAL
bl cpu_init_crit
#endif
relocate: /* 把U-Boot重新定位到RAM */
adr r0, _start /* r0是代码的当前位置 */
ldr r1, _TEXT_BASE /* 测试判断是从Flash启动,还是RAM */
cmp r0, r1 /* 比较r0和r1,调试的时候不要执行重定位 */
beq stack_setup /* 如果r0等于r1,跳过重定位代码 */
/* 准备重新定位代码 */
ldr r2, _armboot_start
ldr r3, _bss_start
sub r2, r3, r2 /* r2 得到armboot的大小 */
add r2, r0, r2 /* r2 得到要复制代码的末尾地址 */
copy_loop: /* 重新定位代码 */
ldmia r0!, {r3-r10} /*从源地址[r0]复制 */
stmia r1!, {r3-r10} /* 复制到目的地址[r1] */
cmp r0, r2 /* 复制数据块直到源数据末尾地址[r2] */
ble copy_loop
/* 初始化堆栈等 */
stack_setup:
ldr r0, _TEXT_BASE /* 上面是128 KiB重定位的u-boot */
sub r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN /* 向下是内存分配空间 */
sub r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* 然后是bdinfo结构体地址空间 */
#ifdef CONFIG_USE_IRQ
sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)
#endif
sub sp, r0, #12 /* 为abort-stack预留3个字 */
clear_bss:
ldr r0, _bss_start /* 找到bss段起始地址 */
ldr r1, _bss_end /* bss段末尾地址 */
mov r2, #0x00000000 /* 清零 */
clbss_l:str r2, [r0] /* bss段地址空间清零循环... */
add r0, r0, #4
cmp r0, r1
bne clbss_l
/* 跳转到start_armboot函数入口,_start_armboot字保存函数入口指针 */
ldr pc, _start_armboot
_start_armboot: .word start_armboot //start_armboot函数在lib_arm/board.c中实现
/* 关键的初始化子程序 */
cpu_init_crit:
…… //初始化CACHE,关闭MMU等操作指令
/* 初始化RAM时钟。
* 因为内存时钟是依赖开发板硬件的,所以在board的相应目录下可以找到memsetup.S文件。
*/
mov ip, lr
bl memsetup //memsetup子程序在board/smdk2410/memsetup.S中实现
mov lr, ip
mov pc, lr
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。
void start_armboot (void)
{
DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
ulong size;
init_fnc_t **init_fnc_ptr;
char *s;
/* Pointer is writable since we allocated a register for it */
gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));
/* compiler optimization barrier needed for GCC >= 3.4 */
__asm__ __volatile__("": : :"memory");
memset ((void*)gd, 0, sizeof (gd_t));
gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t));
memset (gd->bd, 0, sizeof (bd_t));
monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start;
/* 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 ();
display_flash_config (size);
/* _armboot_start 在u-boot.lds链接脚本中定义 */
mem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN);
/* 配置环境变量,重新定位 */
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 (); /* 获取列表中的设备 */
jumptable_init ();
console_init_r (); /* 完整地初始化控制台设备 */
enable_interrupts (); /* 使能例外处理 */
/* 通过环境变量初始化 */
if ((s = getenv ("loadaddr")) != NULL) {
load_addr = simple_strtoul (s, NULL, 16);
}
/* main_loop()总是试图自动启动,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 */
}
/* NOTREACHED - no way out of command loop except booting */
}
3.init_sequence[]
init_sequence[]数组保存着基本的初始化函数指针。这些函数名称和实现的程序文件在下列注释中。
init_fnc_t *init_sequence[] = {
cpu_init, /* 基本的处理器相关配置 -- cpu/arm920t/cpu.c */
board_init, /* 基本的板级相关配置 -- board/smdk2410/smdk2410.c */
interrupt_init, /* 初始化例外处理 -- cpu/arm920t/s3c24x0/interrupt.c */
env_init, /* 初始化环境变量 -- common/cmd_flash.c */
init_baudrate, /* 初始化波特率设置 -- lib_arm/board.c */
serial_init, /* 串口通讯设置 -- cpu/arm920t/s3c24x0/serial.c */
console_init_f, /* 控制台初始化阶段1 -- common/console.c */
display_banner, /* 打印u-boot信息 -- lib_arm/board.c */
dram_init, /* 配置可用的RAM -- board/smdk2410/smdk2410.c */
display_dram_config, /* 显示RAM的配置大小 -- lib_arm/board.c */
NULL,
};
U-BOOT start_armboot浅析 start_armboot浅析
ARM920t架构的CPU在完成基本的初始化后(ARM汇编代码),就进入它的C语言代码,而C语言代码的入口就是start_armboot, start_armboot在lib_arm/board.c中。start_armboot将完成以下工作。
1.全局数据结构的初始化
比如gd_t结构的初始化:
251 gd = (gd_t*)(_armboot_start – CFG_MALLOC_LEN – sizeof(gd_t));
_armboot_start是u-boot在RAM中的开始地址(对于u-boot最终搬移到RAM中运行的情况),CFG_MALLOC_LEN在include/configs/<board name>.h中定义。
bd_t结构的初始化:
272 gd->bd = (bd_t*)((char*)gd-sizeof(bd_t));
u-boot把bd_t结构紧接着gd_t结构存放。
内存分配的初始化
316 mem_malloc_init(_armboot_start-CFG_MALLOC_LEN);
经过以上的初始化后,u-boot在内存中的布局为(在底端为低地址)
-----------------------------
BSS
-----------------------------
U-BOOT TEXT/DATA
-----------------------------
CFG_MALLOC_LEN
-----------------------------
gd_t
-----------------------------
bd_t
-----------------------------
STACK
-----------------------------
U-Boot启动分析C语言部分(一)
本文还是以u-boot-1.1.4为例,以make smdk2410_config命令配置源代码之后进行分析。
对于C语言部分代码的调用出现在cpu/arm920t/start.S的第223行:
[code]
ldr pc, _start_armboot
_start_armboot: .word start_armboot
[/code]
这里的start_armboot就是lib_arm/board.c中第207行的start_armboot()函数,由此U-Boot开始执行C语言部分的代码。
start_armboot()函数一开始首先是一个宏调用:
[code]
DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
[/code]
这个宏的定义在include/asm-arm/global_data.h文件的第64行:
[code]
#define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR register volatile gd_t *gd asm ("r8")
[/code]
大概的意思是声明一个指向gd_t结构体变量的指针gd,并固定使用寄存器r8来存放该指针。而对gd_t结构体的定义从上面的第36行开始:
[code]
typedef struct global_data {
bd_t *bd;
unsigned long flags;
unsigned long baudrate;
unsigned long have_console; /* serial_init() was called */
unsigned long reloc_off; /* Relocation Offset */
unsigned long env_addr; /* Address of Environment struct */
unsigned long env_valid; /* Checksum of Environment valid? */
unsigned long fb_base; /* base address of frame buffer */
#ifdef CONFIG_VFD
unsigned char vfd_type; /* display type */
#endif
#if 0
unsigned long cpu_clk; /* CPU clock in Hz! */
unsigned long bus_clk;
unsigned long ram_size; /* RAM size */
unsigned long reset_status; /* reset status register at boot */
#endif
void **jt; /* jump table */
} gd_t;
[/code]
在lib_arm/board.c文件中之所以能够直接使用这个宏和gd_t结构体是因为包含了include/common.h头文件,在common.h的第115行包含了include/asm-arm/global_data.h头文件。
继续来看start_armboot()函数的执行。lib_arm/board.c第229行开始的一个for循环:
[code]
for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) {
if ((*init_fnc_ptr)() != 0) {
hang ();
}
}
[/code]
这里的init_sequence是定义在上面第190行处的一个指针数组:
[code]
init_fnc_t *init_sequence[] = {
cpu_init, /* basic cpu dependent setup */
board_init, /* basic board dependent setup */
interrupt_init, /* set up exceptions */
env_init, /* initialize environment */
init_baudrate, /* initialze baudrate settings */
serial_init, /* serial communications setup */
console_init_f, /* stage 1 init of console */
display_banner, /* say that we are here */
dram_init, /* configure available RAM banks */
display_dram_config,
#if defined(CONFIG_VCMA9) || defined (CONFIG_CMC_PU2)
checkboard,
#endif
NULL,
};
[/code]
数组类型init_fnc_t则是一个定义在第188行的函数指针类型:
[code]
typedef int (init_fnc_t) (void);
[/code]
由此可知,init_sequence[]数组当中的所有元素都是函数指针了,而这个for循环的作用就是遍历这个数组的所有元素,然后用“(*init_fnc_ptr)()”就依次调用了这些函数来进行初始化的工作