uboot代码详细分析

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1、目录u-boot-1.1.6之cpu/arm920t/start.s分析.2u-boot中.Ids连接脚本文件的分析.12分享一篇我总结的uboot学习笔记（转）.15U-BOOT内存布局及启动过程浅析.22u-boot中的命令实现.25U-BOOT环境变虽实现.281相关文件.282.数据结构.283. ENV的初始化.303.1env_init.303.2 env_relocate.303.3* env_relocate_spec.314. ENV的保存.31U-Boot环境变量.32u-boot代码链接的问题.35Idr和adr在使用标号表达式作为操作数的区别.40start_armbo

2、ot浅析.42全局数据结构的初始化.422调用通用初始化函数.433初始化具体设备.444初始化环境变量.445-进入主循坏.44u-boot编译过程.44mkconfig文件的分析.47从NAND闪存中启动U-BOOT的设计.50引言.50NAND闪存工作原理.51从NAND闪存启动U-BOOT的设计思路.51具体设计.51支持NAND闪存的心动程序设计.51支持U-BOOT命令设计.52结语.53参考文献.53U-boot给kernel传参数和kernel读取参数一struct tag（以及补允）.531、u-boot给kernel传RAM参数.542、Kernel读取U-boot传递的相

3、关参数.563、 关J- U-boot中的bd和gd.59U-BOOT源码分析及移植.60一、u-boot工程的总体结构: . 611、源代码组织.612. makefile简要分析.613、u-boot的通用目录是怎么做到与平台无关的？ .634、smkd2410其余巫要的文件： .63二、u-boot的流程、主耍的数据结构、内存分配.64K u-boot的启动流程:.642、u-boot主要的数据结构.663、u-boot 31：定位后的内存分布： .68三、u-boot的重耍细节 .68关f U-boot中命令相关的编程：.73四、U-boot在ST2410的移植,J-NOR FLASH

4、和NAND FLASH启动761、从smdk2410到ST2410:.762、移植过程：.763、移植要考虑的问题:.774、SST39VF1601：.775、我实现的flash.c主要部分： .786、増加从Nand启动的代码:.827、添加网络命令。.87u-boot-1.1.6之卬u/arm920t/start.s分析armboot - Startup Code for ARM920 CPU-coreCopyright (c) 2001 Marius Gr餵er v magsvsgo.deCopyright (c) 2002 Alex Z羅ke v azusvsgo.deCopyrigh

5、t (c) 2002 Gary Jennejohn See file CREDITS for list of people who contributed to this project.This program is free software; you can redistribute it and/or modify itunder the terms of the GNU General Public License as published by theFree Software Foundation; either version 2 of the License, or (at

6、youroption) any later version.This program is distributed in the hope that it will be useful, butWlTHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty ofMERCHANTABI LI TY or Fl TN ESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.See the GNU General Public License for more details.You should have received a copy of th

7、e GNU General Public License* along with this program; if not, write to the Free Software* Foun datio n, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Bost on,* MA 021111307 USA# in elude # include Jump vector table as in table 3.1 in 1 /global声明一个符号町被其他文档引用，相当丁声明了 一个全局变虽，.globl和.global相同。 该部分为处理器的异常处理向战表.地址范围为

8、0 x0000 0000、0 x0000 0020,刚好8条指令.globl _startu-boot启动入I丨.start: b reset复位向磺并IL跳转到resetIdr pc, _undefined_instructionIdr pc, _softwarenterruptIdr pc, _prefetch_abortIdr pc, _data_abortIdr pc, _not_usedIdr pc,rq中断向駅Idr pc, _fiq/中断向最/ .word伪操作用于分配段字内存单元（分配的单元都是字对齐的），并用伪操作中的expr初始 化ong ffl.int作用与之相同._un

9、defined_instruction:word undefined_instruction_software interrupt:word software interrupt_prefetch_abort: .word prefetch_abort_data_abort: .word data_abort_not_used: .word not_used_irq:word irqiq: .word fiq/ .align伪操作用丁表示对齐方式： 通过添加垠充字节使肖询位誉满足一定的对齐方式.balign的作用 同.align o/ .align alignment Jill） ,max/英

10、中：alignment用丁指定对齐方式，可能的取值为2的次臥缺省为4fill是填充内容，缺省用0塡允.max足塡允了节数最大们.假如垠允了节数超过max./就不进行对齐，例如：/align 4/指定对齐方式为字对齐/.balignl 16,OxdeadbeefStartup Code (reset vector)do important init only if we donft start from memory! relocate armboot toramsetup stackjump to second stage/ TEXT_BASE任研发板相关的Fl录中的config.mk文档中定

11、义，他定义了 /代码在运行时所在的地址，那么_TEXT_BASE中保存了这个地址_TEXT_BASE:.word TEXT_BASE/声明_armboot_start并用_start来进行初始化.在board/u-boot.lds中定义.globl _armboot_start_armboot_start:.word _start/* These are defined in the board-specific linker script./声明_bss_start并用bss_start來初始化.梵中_bss_start定义在和板相关的u-boot.lds中/ _bss_start保存的l_

12、bss_start这个标号所在的地址， 这里涉及到当询代码所在/的地址不是编译时的地址的情况，这里总接取得该标兮对应的地址，不受编译时/地址的形响._bss_end也是同样的道理.globl _bss_start_bss_start:word _bss_start/同上.globl _bss_end_bss_end:.word _end# ifdef CON Fl G_USE_IRQr IRQ stack memory (calculated at run-time) */.globl I RQ_STACK_STARTIRQ_STACK_START:.word OxObadcOde/* IRQ

13、 stack memory (calculated at run-time) */ .globl FlQ_STACK_STARTFl Q_STACK_START:.word OxObadcOde# endifthe actual reset code / MRS RdCPSR|SPSR将CPSR|SPSR传送到Rd/便用这两条指令将状态奇存器传送到-般寄存器，只修攻必耍的位，再将结果传送冋状态寄存器，这 样能够垠好地完成対CRSP或SPSR的修改/ MSR CPSR_|SPSR_,Rm或是MSR CPSRJISPSRJ.#/ MRS和MSR配合使用.作为更新PSR的“读取一一修改一一吗序列的一

14、部分/ bic rO,r1 j2 ;r0: = r1 and not r2 / orr roj1 ,r2 ;rO: = r1 or r2/这几条指令执彳亍完毕后.进入SVC32模式，该模式主耍用來处理软件中断(SWI)reset:/* set the cpu to SVC32 mode/mrs rO,cpsr将CPSR状态寄存器读取，保存到RO中bic rO,rO,#Ox1forr rO,rO,# 0 xd3msr cpsr,rO/将RO写入状态寄存器中/* turn off the watchdog */关闭看门夠#if defined(CONFIG_S3C2400)# define pWT

15、CON 0 x15300000# define INTMSK 0 x14400008 /* Interupt-Controller base addresses */# define CLKDIVN 0 x14800014 /* clock divisor register */# elif defined(CONFI G_S3C241 0)# define pWTCON 0 x53000000# define INTMSK 0 x4A000008 / Interupt-Controller base addresses */# define INTSUBMSK 0 x4A00001C# de

16、fine CLKDIVN 0 x4C000014 /* clock divisor register */# endif#if defined(CONFIG_S3C2400) | defined(CONFIG_S3C2410)Idr rO, = pWTCONmov门，#0 x0str rl, rO/* mask all I RQs by setting all bits in the INTMRdefault/关闭所有中断mov r1, # OxffffffffIdr rO, =INTMSKstr r1, rO#if defined（CONFIG_S3C2410）Idr r1, =0 x3ff

17、Idr rO, =INTSUBMSKstr r1, rO#endif/* FCLK:HCLK:PCLK = 1:2:4 */ default FCLK is 120 MHz ! */Idr rO, =CLKDIVNmov r1, #3str r1, rO#en dif /* CON Fl G_S3C2400 | CONFI G_S3C2410 */* we do sys-critical inits only at reboot,* not when booting from ram!/ B转移指令.跳转到指令中折定的I的地址/ BL带链接的转移指令.像B郴同跳转并把转移后而紧接的-条指令地址

18、保存到链接寄存器LR（R14）中，以此来完成子程式的调用/该语句首先调用cpujnit_crit进行CPU的初始化， 并把下一条指令的地址保存在LR中,以使得执 行完后能够正常返回。# ifndef CONFIG_SKI P_LOWLEVEL_I NITbl cpu_init_crit# endif# ifndef CONFI G_SKI P_RELOCATE_UBOOT调试阶段的代码是直接右RAM中运行的,而最后需要把这些代码网化到Flash中,因此U-Boot需要自己从Flash转移到/ RAM中运疔,这也足重定向的目的所在.通过adr指令得到当前代码的地址信息:假如Uboot是从RAM开

19、始运行,则从adr,rO._start得到 的地址信息为/rO=_start=_TEXT_BASE=TEXT_BASE=Oxa3OOOOO0;假如U-boot从Flash开始运行，即从处 理器对应的地址运彳亍，/则r0= 0 x0000,这时将会执行copy_loop标识的那段代码了./ _TEXT_BASE定义（ board/smdk2410/config.mk中relocate:/* relocate U-Boot to RAM */adr rO, _start /* rO vcurrent position of code * /Idr r1, _TEXT_BASE /* test if

20、 we run from flash or RAM */ cmp rO, r1/* don*t reloc during debug*/beq stack_setup/璽新定位代码声明_bss_start并用bss_start來初贻化，其中_bss_start定义在和板相关的u-boot.lds中Idr r2, _armboot_startIdr r3, _bss_startsub r2, r3, r2 /* r2 size of armboot*/add r2, rO, r2 /* r2 region phdr二fillsecname和contents是必须的，其他的都是可选的。下面挑儿个常

21、用的看看:secname：段名2、contents：决定哪些内容放在本段.可以是整个目标文件,也可以是目标文件中的 某段（代码段、数据段等）3、start：本段连接（运行）的地址，如果没有使用AT（Idadr）,本段存储的地址也 是starto GNU网站上说start可以用任意一种描述地址的符号来描述。4、AT （Idadr）:定义本段存储（加载）的地址。看-个简单的例子：（摘口2410完全开发）/* nand.lds */SECTIONS firtst 0 x00000000 : head.o init.o second 0 x30000000 : AT（4096） main.o 以上,h

22、ead.o放在0X00000000地址开始处，init.o放在head.o后面,他们的运行地址 也是0 x00000000,即连接和存储地址相同（没有AT指定）：main.o放在4096（0 x1000,是AT指泄的， 储地址） 开始处， 但是它的运行地址在0X30000000,运行Z前碍耍从0 X1000（加载处）复制到0X30000000（运行处）,此过程也就用到了读取Nand flash。这就是存储地址和连接（运行）地址的不同，称为加载时域和运行时域，可以在.Ids连 接脚本文件中分别指定。编写好的ds文件，在用arm-linux-ld连接命令时-Tfilename來调用执行，如arm-

23、linux-ld -Tnand.lds x.o y.o-o xy.Oo也用-Ttext参数直接指定连接地址,如arm-linux-ld -Ttext 0 x30000000 x.o y.o -o xy.o。既然程序仃了两种地址，就涉及到一些跳转指令的区别，这里正好写卜來，以后力 忘 记了也可査看，以前不少东西没记下來现在忘得差不多了。ARM汇编中，常有两种跳转方法：b跳转指令、Idr指令向PC赋值.我自己经过归纳如下：（1）b stepl : b跳转指令是札I对跳转，依赖当前PC的值，偏移磺是通过该指令本身的bit2來的，这使得使用b指令的程序不依赖耍跳到的代码的位宣，只看指令本身。（2） I

24、dr pc, =step1 :该指令是从内存中的某个位置（stepl）读出数据并赋给PC,同样依 赖当前PC的值，但是偏移屋是那个位置（stepl）的连接地址（运行时的地址），所以可 以用它实现从Flash到RAM的程序跳转。（3）此外，冇必耍回味一下adi伪指令，U-boot中那段relocate代码就是通过adr实现当前 程序是在RAM中还是flash中。仍然用我当时的注释：relocate: /*把U-Boot重新定位到RAM Tadr r0, _start /* rt）是代码的当前位置，/* adr伪指令，汇编器自动通过当前PC的值算出如果执行到_start时PC的值，放到r0中：当此

25、段在flash |执行时rO = _start = 0：当此段在RAM中执行时_start = _TEX T_BASE(在board/smdk2410/config.mk中指定的值为0 x33F80000,即u-boot在 把代码拷贝到RAM中去执行的代码段的开始)*/Idr r1, _TEXT_BASE /*测试判断是从Flash启动， 还是RAM7广此句执行的结果M始终是0X33FF80000. W为此值是又编译器指定的(ads中设 宣，或D设迓编译器参数)7cmp rO, r1广比较0和调试的时候不要执ff重定位 T下面，结合u-boot.lds看看一个正式的连接脚本文件。这个文件的某本

26、功能还能看明白, 虽然卜.面分析了好多，但其中那些GNU风格的符号还是着实让我感到迷惑，好菜啊，怪不 得连被3家公司鄙视，自己鄙视自己。OUTPUT_FORMAT(elf32­littlearnY, elf32­littlearm,elf32­littlea rm)；指定输出可执行文件是elf格式,32位ARM指令，小端OUTPUT_ARCH(arm)；指定输出可执行文件的平台为ARMENTRY(_start)；指定输出可执行文件的起始代码段为.start.SECTIONS.=0 x00000000 ;从0 x0位置开始.=ALIGN(4)；代码以4字节对齐.text

27、:;指定代码段cpu/arm920t/start.o (.text);代码的第一个代码部分*(.text);其它代码部分.=ALIGN(4)rodata : *(.rodata) ;指定只读数据段.=ALIGN(4)；data : *(.data) ;指定读/写数据段.=ALIGN(4)；got : *(.got) ;指定got段，got段式ftuboot自定义的一个段,非标准段_u_boot_cmd_start =.;把_u_boot_cmd_start赋值为当前位置，即起始位 置u_boot_cmd : *(.u_boot_cmd) ;指定u_boot_cmd段，uboot把所冇的u bo

28、ot命令放在该段._u_boot_cmd_end =把_u_boot_cmd_end赋值为当前位乱即结束位置.=ALIGN(4)；_bss_start =把_bss_start赋值为为前位置，即bss段的开始位置bss : *(.bss) ;指定bss段_end =把_end赋值为当前位置，即bss段的结束位置分享一篇我总结的uboot学习笔记(转)1.卜面代码是系统启动后U-boot上电后运行的第一段代码，他是什么意思?.globl _startstart:bresetIdrpc, undefinedjnst ructionIdrpc,.softwarenterruptIdrpc,_pref

29、etch_abortIdrpc,_data_abortIdrpcot_usedIdrPC.JrqIdrpcq_undefinedjnstruction:.word undefined_instruction.softwareJnterrupt:.word softwareJnterrupt_prefetch_abort:word prefetchabort_data_abort:word data_abort_not_used:.word not_usedrq:.word irqiq:.word fiq.balignl 16,0 xdeadbeef他们是系统定义的异常， 一上电程序跳转到res

30、et异常处执行相应的汇编指令，卜面泄义出 的都是不同的异常，比如软件发生软中断时，CPU就会去执行软中断的指令，这些异常中断 在CUP中地址是从0开始，每个并常占4个字节reset:r* set the cpu to SVC32 mode*/mrs rO,cpsrbic rO,rO,#Ox1forr r0,r0.#0 xd3msr cpsrjO操作系统先注册一个总的中断，然厉去杳是由哪个中断源产生的中断，再去查用户注册的中 断表，査出來后就左执行用户定义的用户中断处理函数。Idr pc. undefined Instruction农示把_undefinednstruction存放的数值心放到p

31、c指针上，.undefinednstruction: .wordundefined .instruction表示未定义的这个异常是由.word来定义的，它表示定义一个字，一个32位的数，.word后面的数表示把该标识的编译地址写入 半前地址，标识是不占用任何指令的。把标识存放的数值copy到指针pc上面，那么标识上 存放的值是什么？是.word undefined_instruction來扌旨定的，pc就代表你运行代码的地址， 她就实现了CPU耍做一次跳转时的工作。什么是编译地址？什么是运行地址？32位的处理器，它的每一条指令是4个字节，以4个字节心储顺序，进行顺序执行，CPU是顺序执行的，只

32、要没发牛什么跳转，它会顺序进行执行，编译器会对每一条指令分配一个 编译地址， 这是编译器分配的， 在编译过程中分配的地址，我们称之为编译地址。运行地址是扌乩程序指令真正运行的地址，是由用户指定的，用户将运行地址烧录到哪里, 哪里就是运行的地址。比如有-个指令的编译地址是0 x5,实际运行的地址是0 x200,如果用户将抬令烧到0 x200 ,那么这条指令的运行地址就是0 x200,半编译地址和运行地址不 同的时候会出现什么结果？结果是不能跳转，编译后会产生跳转地址，如果实际地址和编译后产生的地址不相等，那么就不能跳转。C谄書编译地址都希望把编译地址和实际运彳j哋址 放在一起的，但是汇编代码因为

33、不需耍做C语言到汇编的转换， 町以人为的去写地址，所以 育.接写的就是他的运行地址，这就是为什么任何bootloader刚开始会有一段汇编代码，因为 起始代码编译地址和实际地址不相等，这段代码和汇編无关，跳转用的运行地址。编译地址 和运行地址如何来算呢?假如有两个编译地址a=0 x10, 20 x7, b的运行地址是0 x300,那 么a的运行地址就是b的运行地址加上两者编译地址的差值,a-b=0 x10-0 x7=0 x3,a的运行 地址就是0 x300+0 x3=0 x303。假设uboot上两 条指令 的编译 地址为a=0 x33000007和20 x33000001,这两条指令都落在b

34、ank6匕现在耍计算出他们对应的运行地址，耍找出运行地址的始地址，这个是由用戸烧 录进去的，假设运行地址的首地址是0 x0,则a的运行地址为0 x7, b为0 x1,就是这样算出来的.为什么要分配编译地址？这样做有什么好处，有什么作用？比如在函数a中定义了函数b,当执行到函数b时耍进彳j指令跳转，耍跳转到b函数所对应 的起始地址上去，编译时，编译器给每条指令都分配了编译地址，如果编译器已经给分配了 地址就町以自接进行跳转，金找b隨数跳转指令所对应的表，进行自接跳转，因为有个编译 地址和指令对应的一个表，如果没有分配，编译器就代找不到这个跳转地址，要进行计算， 非常麻烦。什么是相对地址？以N O

35、R Flash为例,NORFalsh是映射到bank。上面,SDRAM是映射到bank6上面,uboot和内核址终是在SDRAM上面运行， 最开始我们是从Nor Flash的零地址开始往后烧录，uboot中至少有一段代码编译地址和运行地址是不一样的，編译uboot或内孩时，都会将编译地址 放入到SO RAM中，他们最终都会在SO RAM中执行，刚开始uboot在N or Flash中运行，运 行地址是一个低端地址，是bankO中的一个地址，但编译地址是bank6中的地址，这样就会 导致绝对跳转指令执行的失败，所以就引出了相对地址的概念。那么什么是相对地址呢？至 少在bankO中uboot这段代

36、码耍知道不能用b+编译地址这样的方法去跳转捋令， 因为这段 代码的编译地址和运行地址不-样，那如何去做呢？要去计算这个指令运彳f的典实地址，计 算出来后再做跳转，应该是b+运行地址,不能出现b*编译地址,而是 2 运行地址,而运行 地址是算出來的。_TEXT_BASE:.word TEXT_BASE /0 x33F80000,在board/config.mk中这段话农示，用户告诉编译器编译地址的起始地址Uboot心动流程1.设宣CPU的启动模式reset:设克CPU进入管理模式即设置+II应的CPSR程序状态字r * set the cpu to SVC32 mode*/mrs rO,cpsr

37、bic rO,rO,#Ox1forr r0,r0.#0 xd3msr cpsrjO2.关闭看门狗，关闭中断，所谓的喂狗是每隔一段时间给某个寄存器置位而已，在实际 中会专门启动一个线程或进程会专门喂狗，当上层软件出现故障时就会停止喂狗，停止喂狗 之后， 卬u会自动复位， 一般都在外部专门有一个看门狗，做一个外部的电路，不在卬u内 部使用看门狗，cpu内部的看门狗是复位的卬u,当开发板很复杂时，冇好儿个cpu时，就 不能完全让板了复位，但我们通常都让整个板了复位，看门狗每隔短时间就会喂狗，问题是 在两次喂狗Z间的时间间隔内，运彳f的代码的时间是否够用，两次喂狗Z间的代码是否在两 次喂狗的时间延迟Z内，如果在延迟Z外的话，代码还没改完就乂进行喂狗，代码永远也改 不完。关闭看门狗的实际代码#if defined(CONFIG_S3C2400) | defined(CONFIG_S3C2410)Idr rO, =pWTCON将pwtcon寄存器地址赋给ROmov r1,#OxO/r1的内容为0