uboot向kernel的传参机制——bootm与tags

U-boot版本：2014.4

Kernel版本：3.4.55

一 uboot 如何启动 kernel

1 do_bootm

uboot下使用bootm命令启动内核镜像文件uImage，uImage是在zImage头添加了64字节的镜像信息供uboot解析使用，具体这64字节头的内容，我们在分析bootm命令的时候就会一一说到，那直接来看bootm命令。

在common/cmd_bootm.c中

[cpp] view plaincopy

1. int do_bootm(cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char * const argv[])  
2. {  
3. #ifdef CONFIG_NEEDS_MANUAL_RELOC  
4.     static int relocated = 0;  
5.   
6.     if (!relocated) {  
7.         int i;  
8.   
9.         /* relocate boot function table */  
10.         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(boot_os); i++)  
11.             if (boot_os[i] != NULL)  
12.                 boot_os[i] += gd->reloc_off;  
13.   
14.         /* relocate names of sub-command table */  
15.         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(cmd_bootm_sub); i++)  
16.             cmd_bootm_sub[i].name += gd->reloc_off;  
17.   
18.         relocated = 1;  
19.     }  
20. #endif  
21.     /* determine if we have a sub command */  
22.     argc--; argv++;  
23.     if (argc > 0) {  
24.         char *endp;  
25.   
26.         simple_strtoul(argv[0], &endp, 16);  
27.         /* endp pointing to NULL means that argv[0] was just a 
28.          * valid number, pass it along to the normal bootm processing 
29.          * 
30.          * If endp is ':' or '#' assume a FIT identifier so pass 
31.          * along for normal processing. 
32.          * 
33.          * Right now we assume the first arg should never be '-' 
34.          */  
35.         if ((*endp != 0) && (*endp != ':') && (*endp != '#'))  
36.             return do_bootm_subcommand(cmdtp, flag, argc, argv);  
37.     }  
38.   
39.     return do_bootm_states(cmdtp, flag, argc, argv, BOOTM_STATE_START |  
40.         BOOTM_STATE_FINDOS | BOOTM_STATE_FINDOTHER |  
41.         BOOTM_STATE_LOADOS |  
42. #if defined(CONFIG_PPC) || defined(CONFIG_MIPS)  
43.         BOOTM_STATE_OS_CMDLINE |  
44. #endif  
45.         BOOTM_STATE_OS_PREP | BOOTM_STATE_OS_FAKE_GO |  
46.         BOOTM_STATE_OS_GO, &images, 1);  
47. }  

数组boot_os是bootm最后阶段启动kernel时调用的函数数组，CONFIG_NEEDS_MANUAL_RELOC中的代码含义是将boot_os函数都进行偏移（uboot启动中会将整个code拷贝到靠近sdram顶端的位置执行），

但是boot_os函数在uboot relocate时已经都拷贝了，所以感觉没必要在进行relocate。这个宏因此没有定义，直接走下面。

新版uboot对于boot kernel实现了一个类似状态机的机制，将整个过程分成很多个阶段，uboot将每个阶段称为subcommand，

核心函数是do_bootm_states，需要执行哪个阶段，就在do_bootm_states最后一个参数添加那个宏定义，如： BOOTM_STATE_START

do_bootm_subcommand是按照bootm参数来指定运行某一个阶段，也就是某一个subcommand

对于正常的uImage，bootm加tftp的load地址就可以。

2 do_bootm_states

这样会走到最后函数do_bootm_states，那就来看看核心函数do_bootm_states

[cpp] view plaincopy

1. static int do_bootm_states(cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc,  
2.         char * const argv[], int states, bootm_headers_t *images,  
3.         int boot_progress)  
4. {  
5.     boot_os_fn *boot_fn;  
6.     ulong iflag = 0;  
7.     int ret = 0, need_boot_fn;  
8.   
9.     images->state |= states;  
10.   
11.     /* 
12.      * Work through the states and see how far we get. We stop on 
13.      * any error. 
14.      */  
15.     if (states & BOOTM_STATE_START)  
16.         ret = bootm_start(cmdtp, flag, argc, argv);  

参数中需要注意bootm_headers_t *images，这个参数用来存储由image头64字节获取到的的基本信息。由do_bootm传来的该参数是images，是一个全局的静态变量。

首先将states存储在images的state中，因为states中有BOOTM_STATE_START，调用bootm_start.

3 第一阶段：bootm_start

[cpp] view plaincopy

1. static int bootm_start(cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char * const argv[])  
2. {  
3.     memset((void *)&images, 0, sizeof(images));  
4.     images.verify = getenv_yesno("verify");  
5.   
6.     boot_start_lmb(&images);  
7.   
8.     bootstage_mark_name(BOOTSTAGE_ID_BOOTM_START, "bootm_start");  
9.     images.state = BOOTM_STATE_START;  
10.   
11.     return 0;  
12. }  

获取verify，bootstage_mark_name标志当前状态为bootm start（bootstage_mark_name可以用于无串口调试，在其中实现LED控制）。

boot_start_lmb暂时还没弄明白，以后再搞清楚。

最后修改images.state为bootm start。

bootm_start主要工作是清空images，标志当前状态为bootm start。

4 第二阶段：bootm_find_os

由bootm_start返回后，do_bootm传了BOOTM_STATE_FINDOS，所以进入函数bootm_find_os

[cpp] view plaincopy

1. static int bootm_find_os(cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc,  
2.              char * const argv[])  
3. {  
4.     const void *os_hdr;  
5.   
6.     /* get kernel image header, start address and length */  
7.     os_hdr = boot_get_kernel(cmdtp, flag, argc, argv,  
8.             &images, &images.os.image_start, &images.os.image_len);  
9.     if (images.os.image_len == 0) {  
10.         puts("ERROR: can't get kernel image!\n");  
11.         return 1;  
12.     }  

调用boot_get_kernel，函数较长，首先是获取image的load地址，如果bootm有参数，就是img_addr,之后如下：

[cpp] view plaincopy

1. bootstage_mark(BOOTSTAGE_ID_CHECK_MAGIC);  
2.   
3. /* copy from dataflash if needed */  
4. img_addr = genimg_get_image(img_addr);  
5.   
6. /* check image type, for FIT images get FIT kernel node */  
7. *os_data = *os_len = 0;  
8. buf = map_sysmem(img_addr, 0);  

首先标志当前状态，然后调用genimg_get_image，该函数会检查当前的img_addr是否在sdram中，如果是在flash中，则拷贝到sdram中CONFIG_SYS_LOAD_ADDR处，修改img_addr为该地址。

这里说明我们的image可以在flash中用bootm直接起

map_sysmem为空函数，buf即为img_addr。

[cpp] view plaincopy

1. switch (genimg_get_format(buf)) {  
2. case IMAGE_FORMAT_LEGACY:  
3.     printf("## Booting kernel from Legacy Image at %08lx ...\n",  
4.             img_addr);  
5.     hdr = image_get_kernel(img_addr, images->verify);  
6.     if (!hdr)  
7.         return NULL;  
8.     bootstage_mark(BOOTSTAGE_ID_CHECK_IMAGETYPE);  
9.   
10.     /* get os_data and os_len */  
11.     switch (image_get_type(hdr)) {  
12.     case IH_TYPE_KERNEL:  
13.     case IH_TYPE_KERNEL_NOLOAD:  
14.         *os_data = image_get_data(hdr);  
15.         *os_len = image_get_data_size(hdr);  
16.         break;  
17.     case IH_TYPE_MULTI:  
18.         image_multi_getimg(hdr, 0, os_data, os_len);  
19.         break;  

[cpp] view plaincopy

1. case IH_TYPE_STANDALONE:  
2.     *os_data = image_get_data(hdr);  
3.     *os_len = image_get_data_size(hdr);  
4.     break;  
5. default:  
6.     printf("Wrong Image Type for %s command\n",  
7.         cmdtp->name);  
8.     bootstage_error(BOOTSTAGE_ID_CHECK_IMAGETYPE);  
9.     return NULL;  
10. }  
11.   
12. /* 
13.  * copy image header to allow for image overwrites during 
14.  * kernel decompression. 
15.  */  
16. memmove(&images->legacy_hdr_os_copy, hdr,  
17.     sizeof(image_header_t));  
18.   
19. /* save pointer to image header */  
20. images->legacy_hdr_os = hdr;  
21.   
22. images->legacy_hdr_valid = 1;  
23. bootstage_mark(BOOTSTAGE_ID_DECOMP_IMAGE);  
24. break;  

首先来说明一下image header的格式，在代码中由image_header_t代表，如下：

[cpp] view plaincopy

1. typedef struct image_header {  
2.     __be32      ih_magic;   /* Image Header Magic Number    */   
3.     __be32      ih_hcrc;    /* Image Header CRC Checksum    */  
4.     __be32      ih_time;    /* Image Creation Timestamp */  
5.     __be32      ih_size;    /* Image Data Size      */  
6.     __be32      ih_load;    /* Data  Load  Address      */  
7.     __be32      ih_ep;      /* Entry Point Address      */  
8.     __be32      ih_dcrc;    /* Image Data CRC Checksum  */  
9.     uint8_t     ih_os;      /* Operating System     */  
10.     uint8_t     ih_arch;    /* CPU architecture     */  
11.     uint8_t     ih_type;    /* Image Type           */  
12.     uint8_t     ih_comp;    /* Compression Type     */  
13.     uint8_t     ih_name[IH_NMLEN];  /* Image Name       */  
14. } image_header_t;  

genimg_get_format检查img header的头4个字节，代表image的类型，有2种，legacy和FIT，这里使用的legacy，头4个字节为0x27051956。

image_get_kernel则会来计算header的crc是否正确，然后获取image的type，根据type来获取os的len和data起始地址。

最后将hdr的数据拷贝到images的legacy_hdr_os_copy，防止kernel image在解压是覆盖掉hdr数据，保存hdr指针到legacy_hdr_os中，置位legacy_hdr_valid。

从boot_get_kernel中返回到bootm_find_os，继续往下：

[cpp] view plaincopy

1. switch (genimg_get_format(os_hdr)) {  
2. case IMAGE_FORMAT_LEGACY:  
3.     images.os.type = image_get_type(os_hdr);  
4.     images.os.comp = image_get_comp(os_hdr);  
5.     images.os.os = image_get_os(os_hdr);  
6.   
7.     images.os.end = image_get_image_end(os_hdr);  
8.     images.os.load = image_get_load(os_hdr);  

根据hdr获取os的type，comp，os，end，load addr。

[cpp] view plaincopy

1. /* find kernel entry point */  
2. if (images.legacy_hdr_valid) {  
3.     images.ep = image_get_ep(&images.legacy_hdr_os_copy);  
4. } else {  
5.     puts("Could not find kernel entry point!\n");  
6.     return 1;  
7. }  
8.   
9. if (images.os.type == IH_TYPE_KERNEL_NOLOAD) {  
10.     images.os.load = images.os.image_start;  
11.     images.ep += images.os.load;  
12. }  
13.   
14. images.os.start = (ulong)os_hdr;  

获取os的start。
到这里bootm_find_os就结束了，主要工作是根据image的hdr来做crc，获取一些基本的os信息到images结构体中。

回到do_bootm_states中接下来调用bootm_find_other，

5 第三阶段：bootm_find_other
该函数大体看一下，对于legacy类型的image，获取查询是否有ramdisk，此处我们没有用单独的ramdisk，ramdisk是直接编译到kernel image中的。

回到do_bootm_states中接下来会调用bootm_load_os。

6 第四阶段：bootm_load_os

[cpp] view plaincopy

1. static int bootm_load_os(bootm_headers_t *images, unsigned long *load_end,  
2.         int boot_progress)  
3. {  
4.     image_info_t os = images->os;  
5.     uint8_t comp = os.comp;  
6.     ulong load = os.load;  
7.     ulong blob_start = os.start;  
8.     ulong blob_end = os.end;  
9.     ulong image_start = os.image_start;  
10.     ulong image_len = os.image_len;  
11.     __maybe_unused uint unc_len = CONFIG_SYS_BOOTM_LEN;  
12.     int no_overlap = 0;  
13.     void *load_buf, *image_buf;  
14. #if defined(CONFIG_LZMA) || defined(CONFIG_LZO)  
15.     int ret;  
16. #endif /* defined(CONFIG_LZMA) || defined(CONFIG_LZO) */  
17.   
18.     const char *type_name = genimg_get_type_name(os.type);  
19.   
20.     load_buf = map_sysmem(load, unc_len);  
21.     image_buf = map_sysmem(image_start, image_len);  
22.     switch (comp) {  
23.     case IH_COMP_NONE:  
24.         if (load == blob_start || load == image_start) {  
25.             printf("   XIP %s ... ", type_name);  
26.             no_overlap = 1;  
27.         } else {  
28.             printf("   Loading %s ... ", type_name);  
29.             memmove_wd(load_buf, image_buf, image_len, CHUNKSZ);  
30.         }  
31.         *load_end = load + image_len;  
32.         break;  

[cpp] view plaincopy

1. #ifdef CONFIG_GZIP  
2.     case IH_COMP_GZIP:  
3.         printf("   Uncompressing %s ... ", type_name);  
4.         if (gunzip(load_buf, unc_len, image_buf, &image_len) != 0) {  
5.             puts("GUNZIP: uncompress, out-of-mem or overwrite "  
6.                 "error - must RESET board to recover\n");  
7.             if (boot_progress)  
8.                 bootstage_error(BOOTSTAGE_ID_DECOMP_IMAGE);  
9.             return BOOTM_ERR_RESET;  
10.         }  
11.   
12.         *load_end = load + image_len;  
13.         break;  
14. #endif /* CONFIG_GZIP */  

load_buf是之前find_os是根据hdr获取的load addr，image_buf是find_os获取的image的开始地址（去掉64字节头）。

之后则是根据hdr的comp类型来解压拷贝image到load addr上。

这里就需要注意，kernel选项的压缩格式必须在uboot下打开相应的解压缩支持，或者就不进行压缩

这里还有一点，load addr与image add是否可以重叠，看代码感觉是可以重叠的，还需要实际测试一下。

回到do_bootm_states，接下来根据os从boot_os数组中获取到了相应的os boot func，这里是linux，则是do_bootm_linux。后面代码如下：

[cpp] view plaincopy

1. /* Call various other states that are not generally used */  
2. if (!ret && (states & BOOTM_STATE_OS_CMDLINE))  
3.     ret = boot_fn(BOOTM_STATE_OS_CMDLINE, argc, argv, images);  
4. if (!ret && (states & BOOTM_STATE_OS_BD_T))  
5.     ret = boot_fn(BOOTM_STATE_OS_BD_T, argc, argv, images);  
6. if (!ret && (states & BOOTM_STATE_OS_PREP))  
7.     ret = boot_fn(BOOTM_STATE_OS_PREP, argc, argv, images);  
8.   
9. /* Check for unsupported subcommand. */  
10. if (ret) {  
11.     puts("subcommand not supported\n");  
12.     return ret;  
13. }  
14.   
15. /* Now run the OS! We hope this doesn't return */  
16. if (!ret && (states & BOOTM_STATE_OS_GO))  
17.     ret = boot_selected_os(argc, argv, BOOTM_STATE_OS_GO,  
18.             images, boot_fn);  

这时do_bootm最后的代码，如果正常，boot kernel之后就不应该回来了。states中定义了BOOTM_STATE_OS_PREP(对于mips处理器会使用BOOTM_STATE_OS_CMDLINE)，调用do_bootm_linux，如下：

[cpp] view plaincopy

1. int do_bootm_linux(int flag, int argc, char *argv[], bootm_headers_t *images)  
2. {  
3.     /* No need for those on ARM */  
4.     if (flag & BOOTM_STATE_OS_BD_T || flag & BOOTM_STATE_OS_CMDLINE)  
5.         return -1;   
6.   
7.     if (flag & BOOTM_STATE_OS_PREP) {  
8.         boot_prep_linux(images);  
9.         return 0;  
10.     }     
11.   
12.     if (flag & (BOOTM_STATE_OS_GO | BOOTM_STATE_OS_FAKE_GO)) {  
13.         boot_jump_linux(images, flag);  
14.         return 0;  
15.     }     
16.   
17.     boot_prep_linux(images);  
18.     boot_jump_linux(images, flag);  
19.     return 0;  
20. }  

do_bootm_linux实现跟do_bootm类似，也是根据flag分阶段运行subcommand，这里会调到boot_prep_linux。

7 第五阶段：boot_prep_linux

该函数作用是为启动后的kernel准备参数，这个函数我们在第三部分uboot如何传参给kernel再仔细分析一下

boot_prep_linux完成返回到do_bootm_states后接下来就是最后一步了。执行boot_selected_os调用do_bootm_linux，flag为BOOTM_STATE_OS_GO,则调用boot_jump_linux

8 第六阶段：boot_jump_linux

[cpp] view plaincopy

1. unsigned long machid = gd->bd->bi_arch_number;  
2. char *s;  
3. void (*kernel_entry)(int zero, int arch, uint params);  
4. unsigned long r2;  
5. int fake = (flag & BOOTM_STATE_OS_FAKE_GO);  
6.   
7. kernel_entry = (void (*)(int, int, uint))images->ep;  
8.   
9. s = getenv("machid");  
10. if (s) {  
11.     strict_strtoul(s, 16, &machid);  
12.     printf("Using machid 0x%lx from environment\n", machid);  
13. }  
14.   
15. debug("## Transferring control to Linux (at address %08lx)" \  
16.     "...\n", (ulong) kernel_entry);  
17. bootstage_mark(BOOTSTAGE_ID_RUN_OS);  
18. announce_and_cleanup(fake);  
19.   
20. if (IMAGE_ENABLE_OF_LIBFDT && images->ft_len)  
21.     r2 = (unsigned long)images->ft_addr;  
22. else  
23.     r2 = gd->bd->bi_boot_params;  
24.   
25. if (!fake)  
26.     kernel_entry(0, machid, r2);  

boot_jump_linux主体函数如上

获取gd->bd->bi_arch_number为machid，如果有env则用env的machid，kernel_entry为之前由hdr获取的ep，也就是内核的入口地址。

fake为0，直接调用kernel_entry，参数1为0，参数2为machid，参数3为bi_boot_params。

这之后就进入了kernel的执行流程启动，就不会再回到uboot

这整个boot过程中bootm_images_t一直作为对image信息的全局存储结构。

三 uboot如何传参给kernel

uboot下的传参机制就直接来分析boot_prep_linux函数就可以了，如下：

[cpp] view plaincopy

1. static void boot_prep_linux(bootm_headers_t *images)  
2. {  
3.     char *commandline = getenv("bootargs");  
4.   
5.     if (IMAGE_ENABLE_OF_LIBFDT && images->ft_len) {  
6. #ifdef CONFIG_OF_LIBFDT  
7.         debug("using: FDT\n");  
8.         if (image_setup_linux(images)) {  
9.             printf("FDT creation failed! hanging...");  
10.             hang();  
11.         }  
12. #endif  
13.     } else if (BOOTM_ENABLE_TAGS) {  
14.         debug("using: ATAGS\n");  
15.         setup_start_tag(gd->bd);  
16.         if (BOOTM_ENABLE_SERIAL_TAG)  
17.             setup_serial_tag(¶ms);  
18.         if (BOOTM_ENABLE_CMDLINE_TAG)  
19.             setup_commandline_tag(gd->bd, commandline);  
20.         if (BOOTM_ENABLE_REVISION_TAG)  
21.             setup_revision_tag(¶ms);  
22.         if (BOOTM_ENABLE_MEMORY_TAGS)  
23.             setup_memory_tags(gd->bd);  
24.         if (BOOTM_ENABLE_INITRD_TAG) {  
25.             if (images->rd_start && images->rd_end) {  
26.                 setup_initrd_tag(gd->bd, images->rd_start,  
27.                          images->rd_end);  
28.             }  
29.         }  
30.         setup_board_tags(¶ms);  
31.         setup_end_tag(gd->bd);  
32.     } else {  
33.         printf("FDT and ATAGS support not compiled in - hanging\n");  
34.         hang();  
35.     }  
36.     do_nonsec_virt_switch();  
37. }  

首先获取出环境变量bootargs，这就是要传递给kernel的参数。
在配置文件中定义了CONFIG_CMDLINE_TAG以及CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS，根据arch/arm/include/asm/bootm.h，则会定义BOOTM_ENABLE_TAGS，首先调用setup_start_tag，如下：

[cpp] view plaincopy

1. static void setup_start_tag (bd_t *bd)  
2. {         
3.     params = (struct tag *)bd->bi_boot_params;  
4.           
5.     params->hdr.tag = ATAG_CORE;  
6.     params->hdr.size = tag_size (tag_core);  
7.               
8.     params->u.core.flags = 0;  
9.     params->u.core.pagesize = 0;  
10.     params->u.core.rootdev = 0;  
11.               
12.     params = tag_next (params);  
13. }             

params是一个全局静态变量用来存储要传给kernel的参数，这里bd->bi_boot_params的值赋给params，因此bi_boot_params需要进行初始化，从而将params放在一个合理的内存区域。
这里params为struct tag的结构，如下：

[cpp] view plaincopy

1. struct tag {  
2.     struct tag_header hdr;  
3.     union {  
4.         struct tag_core     core;  
5.         struct tag_mem32    mem;  
6.         struct tag_videotext    videotext;  
7.         struct tag_ramdisk  ramdisk;  
8.         struct tag_initrd   initrd;  
9.         struct tag_serialnr serialnr;  
10.         struct tag_revision revision;  
11.         struct tag_videolfb videolfb;  
12.         struct tag_cmdline  cmdline;  
13.   
14.         /* 
15.          * Acorn specific 
16.          */  
17.         struct tag_acorn    acorn;  
18.   
19.         /* 
20.          * DC21285 specific 
21.          */  
22.         struct tag_memclk   memclk;  
23.     } u;  
24. };  

tag包括hdr和各种类型的tag_*,hdr来标志当前的tag是哪种类型的tag。
setup_start_tag是初始化了第一个tag，是tag_core类型的tag。最后调用tag_next跳到第一个tag末尾，为下一个tag做准备。

回到boot_prep_linux，接下来调用setup_commandline_tag，如下：

[cpp] view plaincopy

1. static void setup_commandline_tag(bd_t *bd, char *commandline)  
2. {             
3.     char *p;  
4.               
5.     if (!commandline)  
6.         return;  
7.           
8.     /* eat leading white space */  
9.     for (p = commandline; *p == ' '; p++);  
10.               
11.     /* skip non-existent command lines so the kernel will still 
12.      * use its default command line. 
13.      */       
14.     if (*p == '\0')  
15.         return;  
16.           
17.     params->hdr.tag = ATAG_CMDLINE;  
18.     params->hdr.size =  
19.         (sizeof (struct tag_header) + strlen (p) + 1 + 4) >> 2;  
20.   
21.     strcpy (params->u.cmdline.cmdline, p);  
22.   
23.     params = tag_next (params);  
24. }  

该函数设置第二个tag的hdr.tag为ATAG_CMDLINE，然后拷贝cmdline到tags的cmdline结构体中，跳到下一个tag。

回到boot_prep_linux，调用setup_memory_tag，如下：

[cpp] view plaincopy

1. static void setup_memory_tags(bd_t *bd)  
2. {         
3.     int i;    
4.           
5.     for (i = 0; i < CONFIG_NR_DRAM_BANKS; i++) {  
6.         params->hdr.tag = ATAG_MEM;  
7.         params->hdr.size = tag_size (tag_mem32);  
8.                   
9.         params->u.mem.start = bd->bi_dram[i].start;  
10.         params->u.mem.size = bd->bi_dram[i].size;  
11.           
12.         params = tag_next (params);  
13.     }     
14. }     

过程类似，将第三个tag设为ATAG_MEM，将mem的start，size保存在此处，如果有多片ram（CONFIG_NR_DRAM_BANKS > 1），则将下一个tag保存下一片ram的信息，依次类推。

回到boot_prep_linux中，调用setup_board_tags，这个函数是__weak属性，我们可以在自己的板级文件中去实现来保存跟板子相关的参数，如果没有实现，则是空函数。

最后调用setup_end_tags，如下：

[cpp] view plaincopy

1. static void setup_end_tag(bd_t *bd)  
2. {         
3.     params->hdr.tag = ATAG_NONE;  
4.     params->hdr.size = 0;  
5. }         

最后将最末尾的tag设置为ATAG_NONE,标志tag结束。

这样整个参数的准备就结束了，最后在调用boot_jump_linux时会将tags的首地址也就是bi_boot_params传给kernel，供kernel来解析这些tag，kernel如何解析看第四部分kenrel如何找到并解析参数

总结一下，uboot将参数以tag数组的形式布局在内存的某一个地址，每个tag代表一种类型的参数，首尾tag标志开始和结束，首地址传给kernel供其解析。

四 kernel如何找到并解析参数

uboot在调用boot_jump_linux时最后kernel_entry(0, machid, r2);

按照二进制规范eabi，machid存在寄存器r1，r2即tag的首地址存在寄存器r2.

查看kernel的入口函数，在arch/arm/kernel/head.S，中可以看到如下一段汇编：

[cpp] view plaincopy

1. /*   
2.  * r1 = machine no, r2 = atags or dtb, 
3.  * r8 = phys_offset, r9 = cpuid, r10 = procinfo 
4.  */  
5. bl  __vet_atags  

可以看出kernel刚启动会调用__vet_atags来处理uboot传来的参数，如下：

[cpp] view plaincopy

1. __vet_atags:  
2.     tst r2, #0x3            @ aligned?  
3.     bne 1f  
4.   
5.     ldr r5, [r2, #0]  
6. #ifdef CONFIG_OF_FLATTREE  
7.     ldr r6, =OF_DT_MAGIC        @ is it a DTB?  
8.     cmp r5, r6  
9.     beq 2f  
10. #endif  
11.     cmp r5, #ATAG_CORE_SIZE     @ is first tag ATAG_CORE?  
12.     cmpne   r5, #ATAG_CORE_SIZE_EMPTY  
13.     bne 1f  
14.     ldr r5, [r2, #4]  
15.     ldr r6, =ATAG_CORE  
16.     cmp r5, r6  
17.     bne 1f  
18.   
19. 2:  mov pc, lr              @ atag/dtb pointer is ok  
20.   
21. 1:  mov r2, #0  
22.     mov pc, lr  
23. ENDPROC(__vet_atags)  

主要是对tag进行了一个简单的校验，查看tag头4个字节（tag_core的size）和第二个4字节（tag_core的type）。

之后对参数的真正分析处理是在start_kernel的setup_arch中，在arch/arm/kernel/setup.c中，如下：

[cpp] view plaincopy

1. void __init setup_arch(char **cmdline_p)  
2. {  
3.     struct machine_desc *mdesc;  
4.   
5.     setup_processor();  
6.     mdesc = setup_machine_fdt(__atags_pointer);  
7.     if (!mdesc)  
8.         mdesc = setup_machine_tags(machine_arch_type);  
9.     machine_desc = mdesc;  
10.     machine_name = mdesc->name;  
11.   
12. #ifdef CONFIG_ZONE_DMA  
13.     if (mdesc->dma_zone_size) {  
14.         extern unsigned long arm_dma_zone_size;  
15.         arm_dma_zone_size = mdesc->dma_zone_size;  
16.     }             
17. #endif                   
18.     if (mdesc->restart_mode)  
19.         reboot_setup(&mdesc->restart_mode);  
20.       
21.     init_mm.start_code = (unsigned long) _text;  
22.     init_mm.end_code   = (unsigned long) _etext;  
23.     init_mm.end_data   = (unsigned long) _edata;  
24.     init_mm.brk    = (unsigned long) _end;  
25.   
26.     /* populate cmd_line too for later use, preserving boot_command_line */  
27.     strlcpy(cmd_line, boot_command_line, COMMAND_LINE_SIZE);  
28.     *cmdline_p = cmd_line;  
29.   
30.     parse_early_param();  

关键函数是setup_machine_tags，如下：

[cpp] view plaincopy

1. static struct machine_desc * __init setup_machine_tags(unsigned int nr)  
2. {  
3.     struct tag *tags = (struct tag *)&init_tags;  
4.     struct machine_desc *mdesc = NULL, *p;  
5.     char *from = default_command_line;  
6. 。。。。  
7.     if (__atags_pointer)  
8.         tags = phys_to_virt(__atags_pointer);  
9.     else if (mdesc->atag_offset)  
10.         tags = (void *)(PAGE_OFFSET + mdesc->atag_offset);  
11.   
12. 。。。。。  
13.     if (tags->hdr.tag == ATAG_CORE) {  
14.         if (meminfo.nr_banks != 0)  
15.             squash_mem_tags(tags);  
16.         save_atags(tags);  
17.         parse_tags(tags);  
18.     }  
19.   
20.     /* parse_early_param needs a boot_command_line */  
21.     strlcpy(boot_command_line, from, COMMAND_LINE_SIZE);  
22. 。。。  
23. }  

首先回去获取tags的首地址，如果收个tag是ATAG_CORE类型，则会调用save_atags拷贝一份tags，最后调用parse_tags来分析这个tag list，如下：

[cpp] view plaincopy

1. static int __init parse_tag(const struct tag *tag)  
2. {  
3.     extern struct tagtable __tagtable_begin, __tagtable_end;  
4.     struct tagtable *t;  
5.   
6.     for (t = &__tagtable_begin; t < &__tagtable_end; t++)  
7.         if (tag->hdr.tag == t->tag) {  
8.             t->parse(tag);  
9.             break;  
10.         }  
11.       
12.     return t < &__tagtable_end;  
13. }     
14.           
15. /*   
16.  * Parse all tags in the list, checking both the global and architecture 
17.  * specific tag tables. 
18.  */           
19. static void __init parse_tags(const struct tag *t)  
20. {         
21.     for (; t->hdr.size; t = tag_next(t))  
22.         if (!parse_tag(t))  
23.             printk(KERN_WARNING  
24.                 "Ignoring unrecognised tag 0x%08x\n",  
25.                 t->hdr.tag);  
26. }     

遍历tags list，找到在tagstable中匹配的处理函数（hdr.tag一致），来处理响应的tag。

这个tagtable的处理函数是在调用__tagtable来注册的，如下：

[cpp] view plaincopy

1. static int __init parse_tag_cmdline(const struct tag *tag)  
2. {  
3. #if defined(CONFIG_CMDLINE_EXTEND)  
4.     strlcat(default_command_line, " ", COMMAND_LINE_SIZE);  
5.     strlcat(default_command_line, tag->u.cmdline.cmdline,  
6.         COMMAND_LINE_SIZE);  
7. #elif defined(CONFIG_CMDLINE_FORCE)  
8.     pr_warning("Ignoring tag cmdline (using the default kernel command line)\n");  
9. #else  
10.     strlcpy(default_command_line, tag->u.cmdline.cmdline,  
11.         COMMAND_LINE_SIZE);  
12. #endif  
13.     return 0;  
14. }  
15.   
16. __tagtable(ATAG_CMDLINE, parse_tag_cmdline);  

看这个对cmdline类型的tag的处理，就是将tag中的cmdline拷贝到default_command_line中。还有其他如mem类型的参数也会注册这个处理函数，来匹配处理响应的tag。这里就先以cmdline的tag为例。

这样遍历并处理完tags list之后回到setup_machine_tags，将from（即default_command_line）中的cmdline拷贝到boot_command_line,

最后返回到setup_arch中，

[cpp] view plaincopy

1. /* populate cmd_line too for later use, preserving boot_command_line */  
2. strlcpy(cmd_line, boot_command_line, COMMAND_LINE_SIZE);  
3. *cmdline_p = cmd_line;  
4.   
5. parse_early_param();  

将boot_command_line拷贝到start_kernel给setup_arch的cmdline_p中，这里中间拷贝的boot_command_line是给parse_early_param来做一个早期的参数分析的。

到这里kernel就完全接收并分析完成了uboot传过来的args。

简单的讲，uboot利用函数指针及传参规范，它将

l   R0: 0x0
l   R1: 机器号
l   R2: 参数地址
三个参数传递给内核。

其中，R2寄存器传递的是一个指针，这个指针指向一个TAG区域。

UBOOT和Linux内核之间正是通过这个扩展了的TAG区域来进行复杂参数的传递，如 command line，文件系统信息等等，用户也可以扩展这个TAG来进行更多参数的传递。TAG区域的首地址，正是R2的值。