u-boot啟動流程

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u-boot 啟動流程一 （mips） - [
uboot
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本來老早就應該寫這篇文章。不過，家里有事，剛來了個小寶寶。呵呵，真是忙的不行。不過，小家伙也真是可愛。現(xiàn)在終于有點空，把它整理一下，寫出來。
u-boot的啟動過程比較簡單，大致做下面的工作：
    1 cpu初始化
    2 時鐘，串口，內(nèi)存（ddr ram）初始化
    3 內(nèi)存劃分，分配棧，數(shù)據(jù)，配置參數(shù)，以及u-boot代碼在內(nèi)存中的位置。
    4 對u-boot代碼做relocate
    5 初始化 malloc,flash,pci 以及外設（比如，網(wǎng)口）
    6 進入命令行或者直接啟動Linux kernel
基本上，這就是u-boot的啟動要做的事情，我也曾經(jīng)大致看過arm的啟動代碼，也是類似。
不過，這里以mips作為例子進行介紹。
啟動涉及到幾個文件： start.S， cache.S， lowlevel_init.S 和 board.c  前三個都是匯編代碼。
程
序從start.S的_start開始執(zhí)行。首先，初始化中斷向量，寄存器清零，大致包括32個通用寄存器reg0-reg31和協(xié)處理器的一些寄存
器：CP0_WATCHLO，     CP0_WATCHHI，     CP0_CAUSE， CP0_COUNT， CP0_COMPARE等等。
之后，配置寄存器CP0_STATUS，設置所使用的協(xié)處理器，中斷以及cpu運行級別（核心級）。
配置gp寄存器，把GOT段的地址賦給gp寄存器。（gp寄存器的用處會在后面relocate code的部分詳細解釋）
這時，開始執(zhí)行l(wèi)owlevel_init.S的lowlevel_init，主要目的是工作頻率配置，比如cpu的主頻，總線（AHB），DDR工作頻率等。
然
后，調(diào)用cache.S的mips_cache_reset對cache進行初始化。接著調(diào)用cache.S的mips_cache_lock。這個調(diào)用
的目的，起初讓我不解，后來才知道。這時ddr
ram并沒有配置好，而如果直接調(diào)用c語言的函數(shù)必須完成棧的設置，而棧必定要在ram中。所以，只有先把一部分cache拿來當ram用。做法就是把一
部分cache配置為棧的地址，鎖定。這樣，當讀寫棧的內(nèi)存空間時，只會訪問cache，而不會訪問真的ram地址了。
這時，配置棧的地址，進行調(diào)用函數(shù)board_init_f（board.c）
進入函數(shù)board_init_f后，首先做一系列初始化：
                timer_init    時鐘初始化
                env_init    環(huán)境變量初始化（取得環(huán)境變量存放的地址）
                init_baudrate    串口速率
                serial_init        串口初始化
                console_init_f    配置控制臺
                display_banner    顯示u-boot啟動信息，版本號等
                checkboard        執(zhí)行board相關(guān)的操作。
                init_func_ram    初始化內(nèi)存，配置ddr controller
這一系列工作完成后，串口和內(nèi)存都已經(jīng)可以用了。然后，就要把內(nèi)存進行劃分，
在內(nèi)存的最后一部分，留出u-boot代碼大小的空間，準備把u-boot代碼從flash搬移到這里
然后，是堆的空間，malloc的內(nèi)存就來自于這里。緊接著放兩個全局數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)bd_info global_data和環(huán)境變量boot_params。最后，是棧的空間。
內(nèi)存劃分好，就準備進行relocate code了。關(guān)于relocate code和其他啟動過程
下次
再介紹。
u-boot 啟動流程二（mips） - [
uboot
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上次
講到，內(nèi)存劃分好，準備進行relocate code。
relocate code的意思是這樣的。通常u-boot的執(zhí)行代碼肯定是在flash上（當調(diào)試的時候也可以放在ram上）。當啟動起來以后，要把它從flash上搬移到ram里運行。這個工作就叫做relocate code。
但是，問題在于，flash上的地址和ram上的地址是不同的。當我們把代碼從flash上搬移到ram上以后，當執(zhí)行函數(shù)跳轉(zhuǎn)時，代碼里的函數(shù)地址還是flash上的地址，所以一跳就跳回去了。
這怎么辦呢?
在u-boot里面用的是PIC（position-independent code）的方式解決這個問題。
簡
單介紹一下其原理。當你用PIC方式時，在用gcc編譯時需加上 -fpic的選項。編譯器會為你的可執(zhí)行代碼建立一個GOT(global
offset
table)的段。一個地址在GOT表中有一項，里面存放地址的信息，而在使用這個地址時，只要根據(jù)這個地址的編號（也可以叫做偏移量offset）找到
表中相應的項目，就可以取得那個地址了。
而如果位置發(fā)生變化，只要對GOT表中的地址進行修改就可以了。
我們可以通過反匯編，看一個簡單的函數(shù)調(diào)用例子：
lw    t9,1088(gp)
jalr    t9
這里，gp存放的就是GOT表的起始地址，而1088就是要調(diào)用函數(shù)的offset，也就是說GOT表的那個位置存放著它的地址。lw    t9,1088(gp) 把函數(shù)地址放入t9， 然后調(diào)用就可以了。
知道了PIC的原理，解釋u-boot relocate code的方法就簡單了。
簡單的說就把u-boot的執(zhí)行代碼直接從flash里copy到ram的相應區(qū)域。
然后，把GOT表中的地址都加上一個偏移量，這個偏移量就是flash里的地址與ram里的地址的差。
還有其他一些工作比如：設置新的棧指針，從flash代碼里跳轉(zhuǎn)到ram代碼里 等等。
之后，就進入board.c的board_init_r函數(shù)，在這個函數(shù)里初始化 malloc,flash,pci 以及外設（比如，網(wǎng)口），最后進入命令行或者直接啟動Linux kernel。
這樣，u-boot的啟動工作就完成了。
               
               
               

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