来源：Linux社区  作者：xiaojiang1025  ： 

 

经过了上一篇的配置，我们已经执行make就可以编译出一个uboot.bin，但这还不够，首先，此时的uboot并不符合三星芯片对bootloader的格式要求，其次，此时的uboot.bin也没有结合我们的开发板进行配置，还无法使用。而要进行这样的个性化配置，前提条件就是对uboot开机流程和编译系统有所了解，本文主要讨论前者。uboot是一个两阶段bootloader，第一阶段主要做硬件直接相关的初始化，使用汇编编写;第二阶段主要为操作系统的运行准备环境，主要用C编写，这里以ARM平台为例分析其启动流程。下面是启动过程中主要涉及的文件

arch/arm/cpu/armv7/start.S

board/samsung/myboard/lowlevel_init.S

arch/arm/lib/crt0.S

arch/arm/lib/board.c

arch/samsung/myboard/myboard.c

第一阶段

第一阶段的主要文件和任务如下

arch/arm/cpu/armv7/start.S

        1. 设置CPU为SVC模式

        2. 关闭中断，MMU，Cache

board/samsung/origen/lowlevel_init.S

        3. 关闭看门狗

        4. 初始化内存，串口

        5. 设置栈

        6. 代码自搬移

        7. 清BSS

        8. 跳转到C入口？？？？

start.S

39 .globl _start 40 _start: b       reset 41 ldr pc, _undefined_instruction 42 ldr pc, _software_interrupt 43 ldr pc, _prefetch_abort 44 ldr pc, _data_abort 45 ldr pc, _not_used 46 ldr pc, _irq 47 ldr pc, _fiq

--40--> 异常向量表设置

126 reset:127         bl      save_boot_params131         mrs     r0, cpsr132 bic r0, r0, #0x1f 133 orr r0, r0, #0xd3 134 msr cpsr,r0

--126-->设置CPU为SVC模式

下面这三行代码非常重要，是整个uboot启动过程的交叉点

154         bl      cpu_init_cp15155         bl      cpu_init_crit158         bl      _main

--154-->跳转执行cpu_init_cp15，即初始化CP15协处理器

--155-->跳转执行cpu_init_crit,

--158-->跳转执行_main，即第二阶段

287 ENTRY(cpu_init_cp15)291         mov     r0, #0                  @ set up for MCR292 mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0 @ invalidate TLBs 293 mcr p15, 0, r0, c7, c5, 0 @ invalidate icache 294 mcr p15, 0, r0, c7, c5, 6 @ invalidate BP array 295 mcr p15, 0, r0, c7, c10, 4 @ DSB 296 mcr p15, 0, r0, c7, c5, 4 @ ISB 297 301 mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 302 bic r0, r0, #0x00002000 @ clear bits 13 (--V-) 303 bic r0, r0, #0x00000007 @ clear bits 2:0 (-CAM) 304 orr r0, r0, #0x00000002 @ set bit 1 (--A-) Align 305 orr r0, r0, #0x00000800 @ set bit 11 (Z---) BTB 307 bic r0, r0, #0x00001000 @ clear bit 12 (I) I-cache 311 mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 312 mov pc, lr @ back to my caller 313 ENDPROC(cpu_init_cp15)

--291-->关闭Cache

--301-->关闭MMU

324 ENTRY(cpu_init_crit)331         b       lowlevel_init           @ go setup pll,mux,memory332 ENDPROC(cpu_init_crit)

--331-->跳转到lowlevel_init，位于board/samsung/origen/lowlevel_init.S，进行板级相关的设置。

lowlevel_init.S

这是位于目录的初始化文件，主要完成特定开发板的初始化工作，包括时钟、内存和串口等。

82         bl system_clock_init 85         bl mem_ctrl_asm_init 87 1: 88 /* for UART */ 89 bl uart_asm_init 90 bl tzpc_init 91 pop {pc} 114 system_clock_init: 329 uart_asm_init: 357 tzpc_init:

--82-->初始化系统时钟，即跳转到114行

--85-->初始化系统内存

--89-->初始化UART串口，即跳转到329行

--90-->初始化TrustZoneProtectorController，即跳转到357行

执行完lowlevel_init.S，依据上面那三行代码，执行流程就该回到start.S执行156行跳转到_main,开始执行第二阶段。

第二阶段

从start.S跳转到_main ，标致着uboot启动过程的第二阶段的开始。在第二阶段，核心文件是crt0.S，但我们最关心的是其中回调板级C程序的入口位置。第二阶段的流程如下:

arch/arm/lib/crt0.S

        1. 初始化C运行环境，调用board_init_f()

arch/arm/lib/board.c

        1. board_init_f对全局信息GD结构体进行填充

arch/arm/lib/crt0.S

        1. 代码重定位

        2. 代码自搬移

        3. 执行超循环

arch/arm/lib/board.c

        1. board_init_r()是进入定制板目录的入口

crt0.S

进入第二阶段是首要任务就是准备C语言运行的环境:

96 _main:102 #if defined(CONFIG_NAND_SPL)103 /* deprecated, use instead CONFIG_SPL_BUILD */ 104 ldr sp, =(CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR) 105 #elif defined(CONFIG_SPL_BUILD) && defined(CONFIG_SPL_STACK) 106 ldr sp, =(CONFIG_SPL_STACK) 107 #else 108 ldr sp, =(CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR) 109 #endif 110 bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */ 111 sub sp, #GD_SIZE /* allocate one GD above SP */ 112 bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */ 113 mov r8, sp /* GD is above SP */ 114 mov r0, #0 115 bl board_init_f

_main

--104-->初始化SP，为C语言做准备

--110-->保存128B放GD结构体来存放全局信息，

--111-->GD的地址放在r8中，

--115-->跳转到board_init_f()，这个整个初始化过程中第一次执行的C代码

board.c

下面这个函数就是uboot初始化过程中执行的第一个C函数，可以看作这个文件的入口函数。函数比较长，我就不逐句分析了，这个函数主要的作用就是执行一些高等级的初始化。其中最重要的就是准备全局信息GD结构体

209 typedef int (init_fnc_t) (void); 243 init_fnc_t *init_sequence[] = { 244 arch_cpu_init, /* basic arch cpu dependent setup */ 245 mark_bootstage, 246 #ifdef CONFIG_OF_CONTROL 247 fdtdec_check_fdt, ... 277 void board_init_f(ulong bootflag) 278 { ... 291 gd->mon_len = _bss_end_ofs; 292 #ifdef CONFIG_OF_EMBED 293 /* Get a pointer to the FDT */ 294 gd->fdt_blob = _binary_dt_dtb_start; 295 #elif defined CONFIG_OF_SEPARATE 296 /* FDT is at end of image */ 297 gd->fdt_blob = (void *)(_end_ofs + _TEXT_BASE); 298 #endif 299 /* Allow the early environment to override the fdt address */ 300 gd->fdt_blob = (void *)getenv_ulong("fdtcontroladdr", 16, 301 (uintptr_t)gd->fdt_blob); 302 303 for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) { 304 if ((*init_fnc_ptr)() != 0) { 305 hang (); 306 } 307 } ...

board_init_f()

--243--> 全局的函数指针数组，每个指针都是int (*ptr)(void)型的。

--291-->mon_len 通过链接脚本可以知道存放的是 uboot 代码大小;

--294-->fdt_blob 存放设备数地址;

--303--遍历函数指针数组init_sequence中的每一个成员，就是将数组中的每一个初始化函数都执行一次，这种写法可以借鉴

crt0.S

函数board_init_f()返回后，继续执行crt0.S中115行之后的部分，主要的工作是执行代码自搬移，代码重定位等工作，执行完这些之后，我们我们找到了最感兴趣的下面这几句

163         /* call board_init_r(gd_t *id, ulong dest_addr) */164         mov     r0, r8                  /* gd_t */165         ldr     r1, [r8, #GD_RELOCADDR] /* dest_addr */166 /* call board_init_r */ 167 ldr pc, =board_init_r /* this is auto-relocated! */

--167-->跳转到board_init_r函数执行，这次跳出去这个文件的语句就执行完毕了，不会再回来了

board.c

这也是最后一次跳转到这个文件了，执行额函数如下

519 void board_init_r(gd_t *id, ulong dest_addr) 520 { 521 ulong malloc_start; 522 #if !defined(CONFIG_SYS_NO_FLASH) 523 ulong flash_size; 524 #endif 525 526 gd->flags |= GD_FLG_RELOC; /* tell others: relocation done */ 527 bootstage_mark_name(BOOTSTAGE_ID_START_UBOOT_R, "board_init_r"); 528 529 monitor_flash_len = _end_ofs; 530 531 /* Enable caches */ 532 enable_caches(); 533 534 debug("monitor flash len: %08lX\n", monitor_flash_len); 535 board_init(); /* Setup chipselects */ ... 650 /* set up exceptions */ 651 interrupt_init(); 652 /* enable exceptions */ 653 enable_interrupts(); 667 eth_initialize(gd->bd); ... 701 /* main_loop() can return to retry autoboot, if so just run it again. */ 702 for (;;) { 703 main_loop(); 704 } 705

board_init_r()

--532-->很多紧急工作都做完了，可以打开cache了

--535-->关键!!!这个就是我们苦苦寻找的板级定制文件的xxx.c的入口函数！！！

--651-->中断初始化

--653-->使能中断

--667-->网卡初始化，函数的实现在net/eth.c，会回调板级xxx.c中的board_eth_init()

--703-->执行超循环，主要功能是处理环境变量,解析命令，也就是uboot中和我们交互的命令的解析工作都在这里执行!!!

main_loop()与启动内核

main_loop()的实现在common/main.c，它的主要功能就是循环检测输入的命令并执行，其中一个环境变量bootdelay(自启动)的设置决定了是否启动内核，如果延时大于等于零,并且没有在延时过程中接收到按键,则引导内核。ootloader 要想启动内核,可以直接跳到内核的第一个指令处,即内核的起始地址,这样便可以完成内核的启动工作了。但是要想启动内核还需要满足下面的一些条件，这些条件在Linux内核文档"/Documentation/kernel-parameters.txt"中有说明，

1、cpu 寄存器设置

* R0 = 0* R1 = 机器类型 id* R2 = 启动参数在内存中的起始地址

2、cpu 模式

* 禁止所有中断* 必须为 SVC(超级用户)模式

3、Cache、MMU

* 关闭 MMU* 指令 Cache 可以开启或者关闭* 数据 Cache 必须关闭

4、设备

* DMA 设备应当停止工作

5、PC 为内核的起始地址

关于uboot的启动分析，本文只是冰山一角的一丢丢，不过希望通过我的这一堆废话下来，能帮助你对uboot的启动流程有一个整体的认识，当然，如果文中有错误，欢迎批评指正^-^