分析uboot是如何启动内核的

来源:互联网 发布:防止网络诈骗 编辑:程序博客网 时间:2024/04/29 17:21
原文地址:分析uboot是如何启动内核的作者:cdzlllfe
1.uboot启动内核的代码缩减如下:
s = getenv ("bootcmd");
debug ("### main_loop: bootcmd="%s"n", s ? s :"<UNDEFINED>");
if (bootdelay >= 0&& s&& !abortboot (bootdelay))
{
        run_command(s, 0);
}

2.假设bootcmd = nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel; bootm0x30007FC0
<1> nand read.jffs2 0x30007FC0kernel
nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel;
从nand读出内核:从哪里读?   从kernel分区
        放到哪里去?-0x30007FC0

下面讲解什么是分区:
就是将nand划分为几个区域,一般如下:
bootloader-》params-》kernel-》root

这些分区的划分是在/include/configs/mini2440.h中写死的:
#define MTDPARTS_DEFAULT"mtdparts=nandflash0:250k@0(bootloader),"
          "128k(params),"
          "5m(kernel),"
          "-(root)"

注:@0表示从0地址开始,250k的bootloader分区可能对某些uboot不够用,这里只是举例而已。
将上面的信息换算成十六进制:
   name            大小        在nand上的起始地址    
   bootloader    0x00040000        0x00000000
   params        0x00020000              0x00040000        
   kernel        0x00200000        0x00060000
   root        0xfda00000        0x00260000

那么上面的nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel就等价于:
nand read.jffs2 0x30007FC0 0x00060000 0x00200000
注:这里的read.jffs2并不是指定要什么特定的格式,而是用read.jffs2不需要块/页对齐,所以这个kernel的分区大小可以
随意定。

<2> bootm 0x30007FC0
关键函数do_bootm()

flash上存的内核:uImage
uImage = 头部+真正的内核

头部的定义如下:
typedef struct image_header {
    uint32_t    ih_magic;    
    uint32_t    ih_hcrc;    
    uint32_t    ih_time;    
    uint32_t    ih_size;    
    uint32_t    ih_load;    
    uint32_t    ih_ep;        
    uint32_t    ih_dcrc;    
    uint8_t        ih_os;        
    uint8_t        ih_arch;    
    uint8_t        ih_type;    
    uint8_t        ih_comp;    
    uint8_t        ih_name[IH_NMLEN];    
} image_header_t;
我们需要关心的是:
    uint32_t    ih_load;    
    uint32_t    ih_ep;        
ih_load是加载地址,即内核运行是应该位于的地方  
ih_ep是入口地址,即内核的入口地址


这与uboot是类似的,uboot的加载地址是TEXT_BASE =0x33F80000;入口地址是start.S中的_start。

其实我们把内核中nand读出来的时候是可以放在内核的任何地方的,如0x31000000,0x32000000等等,只要它不破坏uboot所占用的内存空间就可以了,如下图:
从0x33F4DF74-0x30000000都是可以用的。

那么为什么既然设定好了加载地址和入口地址内核还能随意放呢?
那是因为uImage有一个头部!头部里有加载地址和入口地址,当我们用bootm xxx的时候,
do_bootm这个函数会先去读uImage的头部以获取该uImage的加载地址和入口地址,当发现该uImage目前所处的内存地址不等于它的加载地址时,该函数会将该uImage移动到它的加载地址上,在代码中体现如下:
case IH_COMP_NONE::
if (load != image_start)
{
        memmove_wd((void *)load, (void *)image_start, image_len, CHUNKSZ);
}
另外,当我们的内核正好处于头部指定的加载地址的话,那么就不用uboot的do_bootm函数来帮我们搬运内核了,这样可以节省启动时间。这就是为什么我们一般都下载uImage到
0x30007FC0的原因了!

我们所用的内核加载地址是0x30008000,而头部的大小为64个字节,所以将内核拷贝到0x30007FC0时,再加载头部的64个字节,内核正好位于0x30008000处!


现在总结bootm做了什么:
1.    读取头部
2.    将内核移动到加载地址
3.    启动内核

具体如何启动内核?
使用do_bootm_linux(),在/lib_arm/bootm.c定义,因为我们已经知道入口地址了,所以只需跳到入口地址就可以启动linux内核了,但是在这之前需要做一件事————uboot传递参数给内核!!
现在来分析do_bootm_linux()这个函数:
    theKernel= (void (*)(int, int,uint))images->ep;//先是将入口地址赋值给theKernel
    theKernel(0, machid,bd->bi_boot_params);//然后是调用thekernel
函数,以0,machid,bd->bi_boot_params作为参数
下面分析这三个参数:
1.machid就是uboot里设置好的板子的机器码,mini2440的是MACH_TYPE_MINI2440(1999),内核所设置的机器码和uboot所设置的机器码必须一致才能启动内核
2.bd->bi_boot_parmas就是uboot需传递给内核的启动参数所位于的地址
3.0暂时还不知道什么作用

那么uboot传给内核的启动参数是在哪里设置的呢?
其实就是在调用    theKernel(0, machid,bd->bi_boot_params);前面的一小段代码里设置的,下面我截取了部分片段:
setup_start_tag (bd);
setup_revision_tag (&params);
setup_memory_tags (bd);
setup_commandline_tag (bd, commandline);
setup_initrd_tag (bd, images->rd_start,images->rd_end);
setup_videolfb_tag ((gd_t *) gd);
setup_end_tag (bd);
每一个启动参数对应一个tag结构体,所谓的设置传递参数其实就是初始化这些tag的值,想了解这个结构体以及这些tag的值是如何设置的请看韦东山的书关于uboot移植章节!
下面我们看一下setup_start_tag(bd)这个函数先:
static void setup_start_tag (bd_t *bd)
{
    params= (struct tag *)bd->bi_boot_params;  
//在board.c中有一句gd->bd->bi_boot_params= 0x30000100,这里设置了参数存放的位置

    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);
}
我们再来看下setup_commandline_tag (bd, commandline);这个函数:
static void setup_commandline_tag (bd_t *bd, char*commandline)
{
// commandline就是我们的bootargs
    char*p;
    if(!commandline)
        return;
    for(p = commandline; *p == ' '; p++);
    if(*p == '')
        return;
    params->hdr.tag= ATAG_CMDLINE;
    params->hdr.size=
        (sizeof(struct tag_header) + strlen (p) + 1 + 4)>> 2;
    strcpy(params->u.cmdline.cmdline, p);
    params= tag_next (params);
}
Linux内核启动时就会去读取这些tag参数
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