u-boot-1.1.6第2階段入口函數start_armboot分析

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學習目標： 1、分析u-boot-1.1.6第2階段入口函數void start_armboot (void)，熟悉該函數所實現的功能 2、為後面能夠掌握u-boot-1.1.6如何啟動內核過程打下基礎 前面通過對uboot第一階段代碼的分析，我們瞭解的uboot第一階段所做的一些工作，並且找到了其 ...


學習目標：

1、分析u-boot-1.1.6第2階段入口函數void start_armboot (void)，熟悉該函數所實現的功能

2、為後面能夠掌握u-boot-1.1.6如何啟動內核過程打下基礎

前面通過對uboot第一階段代碼的分析，我們瞭解的uboot第一階段所做的一些工作，並且找到了其第二階段的入口函數void start_armboot（void）。為了能夠在清楚理解uboot啟動內核的機制，還需要對第二階段代碼進行分析。第二階段入口函數void start_armboot(void)存放在board.c文件中，該文件位於uboot根目錄下的lib_arm文件夾中。

1.gd_t數據結構分配記憶體

/* Pointer is writable since we allocated a register for it */
gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));  //為gd_t結構體變數開闢空間     
/* compiler optimization barrier needed for GCC >= 3.4 */      //並使得gd指針指向該空間初始位置
__asm__ __volatile__("": : :"memory");

memset ((void*)gd, 0, sizeof (gd_t));       //gd獲取記憶體塊清零     
gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t)); //為bd_t結構體變數開闢空間,並使得gd->bd指針指向bd_t的初始位置 
memset (gd->bd, 0, sizeof (bd_t));          //bd_t記憶體範圍清零

start_armboot函數首先為gd_t數據類型分配相應的記憶體空間，並使得gd指針指向這塊記憶體空間。gd指針在global_data.h文件（位於uboot根目錄下的include/asm-arm文件夾）中聲明，在start_armboot函數中定義，聲明形式為：

　　#define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR     register volatile gd_t *gd asm ("r8")

這個聲明告訴編譯器使用CPU寄存器r8來存儲gd_t類型的指針gd，即這個定義聲明瞭一個指針，並且指明瞭它的存儲位置。register表示變數放在機器的寄存器，volatile的作用是作為指令關鍵字，確保本條指令不會因編譯器的優化而省略，且要求每次使用直接讀值。gd_t數據結構緊接在uboot自定義的堆區域下的全局變數區域進行存放，分配完成後使用memset函數對這塊記憶體進行清零，uboot存儲器映射圖如下所示：

2.硬體的初始化

for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) {          
    if ((*init_fnc_ptr)() != 0) {
        hang ();                                             
    }
}

init_fnc_ptr是在start_armboot函數中定義的局部變數，該變數是一個二級指針，指向int (init_fnc_t) (void)類型函數的指針。init_sequence是一個指針數組的名稱，指針數組init_sequence[]存放硬體初始化函數的地址。使用這種方式調用函數的好處是如果要添加初始化一些新的硬體時，只需寫出新硬體初始化函數，將編寫初始化函數名放在init_sequence[]中，不用修改其他代碼，便能調用新的硬體初始化函數。指針數組內容如下：

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 */
/* 未定義CONFIG_DISPLAY_CPUINFO巨集，print_cpuinfo不被編譯 */
#if defined(CONFIG_DISPLAY_CPUINFO)
    print_cpuinfo,        /* display cpu info (and speed) */
#endif
/* 未定義CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO巨集，checkboard不被編譯 */
#if defined(CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO)
    checkboard,        /* display board info */
#endif
    dram_init,        /* configure available RAM banks */
    display_dram_config,
    NULL,
};

cpu_init函數功能：如果配置文件使能IRQ中斷和FIQ中斷，那麼就獲取uboot存儲器映射中IRQ、FIQ堆棧的地址，將其保存在全局變數IRQ_STACK_START和FIQ_STACK_START中。

board_init函數功能：設置系統時鐘，初始化相應的GPIO埠，設置全局變數gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_SMDK2410;（arch number of SMDK2410-Board），gd->bd->bi_boot_params = 　　0x30000100（傳給內核啟動參數的地址），使能指令緩存和數據緩存。

interrupt_init函數功能：初始化系統定時器

env_init函數功能：從flash中讀取環境變數併進行crc校驗，校驗成功使用flash中環境變數的地址，校驗失敗使用預設環境變數的地址gd->env_addr  = (ulong)&default_environment[0];

init_baudrate函數功能：讀取環境變數中波特率的值

serial_init函數功能：根據讀取的波特率數值初始化串口

console_init_f函數功能：設置串口控制台

display_banner函數功能：串口列印uboot版本信息，以及uboot代碼段、bss段鏈接地址

dram_init函數功能：將sdram起始地址和大小存入gt指針所指向全局變數 gd->bd->bi_dram[0].start = PHYS_SDRAM_1;gd->bd->bi_dram[0].size = PHYS_SDRAM_1_SIZE;

display_dram_config函數功能：串口列印sdram其實地址和大小的信息

3.初始化nor flash和nand flash

/* 未定義CFG_NO_FLASH巨集，執行flash_init()初始化函數，列印flash容量 */
#ifndef CFG_NO_FLASH
    /* configure available FLASH banks */
    size = flash_init ();                         //讀出板載flash大小
    display_flash_config (size);                  //串口列印flash容量大小
#endif /* CFG_NO_FLASH */

/* 未定義CONFIG_VFD巨集，不支持VFD液晶屏，此處代碼不用分析 */
#ifdef CONFIG_VFD                                 //液晶屏（不執行）
#    ifndef PAGE_SIZE
#      define PAGE_SIZE 4096
#    endif
    /*
     * reserve memory for VFD display (always full pages)
     */
    /* bss_end is defined in the board-specific linker script */
    addr = (_bss_end + (PAGE_SIZE - 1)) & ~(PAGE_SIZE - 1);
    size = vfd_setmem (addr);
    gd->fb_base = addr;
#endif /* CONFIG_VFD */

/* 未定義CONFIG_LCD巨集，不支持LCD液晶屏，此處代碼不用分析 */
#ifdef CONFIG_LCD                                //液晶屏（不執行） 
#    ifndef PAGE_SIZE
#      define PAGE_SIZE 4096
#    endif
    /*
     * reserve memory for LCD display (always full pages)
     */
    /* bss_end is defined in the board-specific linker script */
    addr = (_bss_end + (PAGE_SIZE - 1)) & ~(PAGE_SIZE - 1);
    size = lcd_setmem (addr);
    gd->fb_base = addr;
#endif /* CONFIG_LCD */

    /* 將malloc連接地址指定在指定記憶體位置 */
    /* armboot_start is defined in the board-specific linker script */
    mem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN);     

/* 未定義CFG_CMD_NAND巨集，此處代碼不被編譯 */
#if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NAND)             //開發板是否板載nand flash,若對nand flash 進行初始化
    puts ("NAND:  ");
    nand_init();        /* go init the NAND */
#endif

這段代碼根據include/configs/smdk2410.h文件中的配置巨集，選擇性編譯代碼，初始化nor flash和nand flash，並讀出flash的大小，通過串口列印相關信息到控制台。

5.配置網路和使能中斷

    devices_init ();    /* get the devices list going. */

/* 未定義CONFIG_CMC_PU2，此處代碼不編譯 */
#ifdef CONFIG_CMC_PU2
    load_sernum_ethaddr ();
#endif /* CONFIG_CMC_PU2 */

    jumptable_init ();

    console_init_r ();    /* fully init console as a device */

/* 未定義CONFIG_MISC_INIT_R，此處代碼不編譯 */
#if defined(CONFIG_MISC_INIT_R)
    /* miscellaneous platform dependent initialisations */
    misc_init_r ();
#endif

    /* enable exceptions */
    enable_interrupts ();

    /* Perform network card initialisation if necessary */
#ifdef CONFIG_DRIVER_CS8900
    cs8900_get_enetaddr (gd->bd->bi_enetaddr);
#endif

/* 未定義CONFIG_DRIVER_SMC91111和CONFIG_DRIVER_LAN91C96，此處代碼不編譯 */
#if defined(CONFIG_DRIVER_SMC91111) || defined (CONFIG_DRIVER_LAN91C96)
    if (getenv ("ethaddr")) {
        smc_set_mac_addr(gd->bd->bi_enetaddr);
    }
#endif /* CONFIG_DRIVER_SMC91111 || CONFIG_DRIVER_LAN91C96 */

    /* Initialize from environment */
    if ((s = getenv ("loadaddr")) != NULL) {
        load_addr = simple_strtoul (s, NULL, 16);
    }
#if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NET)
    if ((s = getenv ("bootfile")) != NULL) {
        copy_filename (BootFile, s, sizeof (BootFile));
    }
#endif    /* CFG_CMD_NET */

/* 未定義BOARD_LATE_INIT，不編譯此處代碼 */
#ifdef BOARD_LATE_INIT
    board_late_init ();
#endif

/* 未定義CFG_CMD_NET，此處不編譯 */
#if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NET)
#if defined(CONFIG_NET_MULTI)
    puts ("Net:   ");
#endif
    eth_initialize(gd->bd);
#endif

5.跳轉到main_loop函數

/* main_loop() can return to retry autoboot, if so just run it again. */
    for (;;) {
        main_loop ();
    }
}

start_armboot函數經過一系列初始化之後，會再次跳轉到main_loop函數中執行後續的操作。

總結：start_armboot函數

1、在uboot存儲映射的全局變數區為全局結構gt_t分配記憶體空間，並讓全局指針gt指向該分配記憶體空間入口地址

2、完成一些硬體的初始化，例如：設置系統時鐘和GPIO埠，使能指令Cache和數據Cache,設置串口，初始化flash等

3、讀取後續過程使用的信息，將其存儲到gt指針指向的gt_t結構的記憶體空間中

4、會再次跳轉到main_loop函數中執行其他後續操作

 


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