[经验] Uboot 到底如何启动内核

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技术员

发表于 2017-7-25 12:08:11   898 查看 14 回复 显示全部楼层 倒序浏览
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1.uboot启动内核的代码缩减如下:
Uboot 1.16/lib_arm/board.cstart_armboot()函数调用/common/main.cmain_loop()函数,在main_loop()中有uboot启动内核的代码:
s = getenv ("bootcmd");
debug ("### main_loop: bootcmd=\"%s\"\n", s ? s :"<UNDEFINED>");
if (bootdelay >= 0 && s && !abortboot (bootdelay))
{
                run_command(s, 0);
}

2.
假设bootcmd = nandread.jffs2 0x30007FC0 kernel; bootm 0x30007FC0
<1> nandread.jffs2 0x30007FC0 kernel
nand读出内核:
从哪里读?   kernel分区
读到哪里去?0x30007FC0
何为分区?
简单的说就是将nand划分为几个区域,一般如下:
bootloader->params->kernel->root
这些分区划分在/include/configs/100ask24x0.h中写死的:
#define MTDPARTS_DEFAULT"mtdparts=nandflash0:256k@0(bootloader)," \
           "128k(params)," \
           "2m(kernel)," \
           "-(root)"


进入uboot执行mtd ,可以查看已有分区:
#       name                    大小               nand上的起始地址         
0       bootloader        0x00040000               0x00000000
1       params             0x00020000               0x00040000               
2       kernel               0x00200000               0x00060000
3       root                 0xfda00000               0x00260000
上面的nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel等价于:
nand read.jffs20x30007FC0 0x00060000 0x00200000
read.jffs2并不是指定特定的格式, 仅表示不需要块/页对齐,所以kernel的分区大小可以随意定。
<2> bootm0x30007FC0
关键函数do_bootm()
flash上存的内核:uImage
uImage = 头部+真正的内核
头部的定义如下:

typedef struct image_header {
        uint32_t       ih_magic;      
        uint32_t       ih_hcrc;        
        uint32_t       ih_time;      
        uint32_t       ih_size;      
        uint32_t       ih_load;      
        uint32_t       ih_ep;            
        uint32_t       ih_dcrc;      
        uint8_t               ih_os;         
        uint8_t               ih_arch;     
        uint8_t               ih_type;   
        uint8_t               ih_comp;   
        uint8_t              ih_name[IH_NMLEN];      
} image_header_t;
我们需要关心:
       uint32_t       ih_load;            
        uint32_t       ih_ep;               
ih_load是加载地址,即内核运行是应该位于的地方   
ih_ep是入口地址,即内核的入口地址
这与uboot类似,uboot的加载地址是TEXT_BASE = 0x33F80000;入口地址是start.S中的_start
nand读出来的内核可以放在ram中的任意地方,如0x310000000x32000000等等,只要它不破坏uboot所占用的内存空间就可以
既然设定好了加载地址和入口地址, 为什么内核还能随意放?
因为uImage有一个头部!头部里有加载地址和入口地址,当我们用bootm xxx时,
do_bootm先去读uImage的头部以获取该uImage的加载地址和入口地址,当发现该uImage目前所处的内存地址不等于它的加载地址时,会将uImage移动到它的加载地址上,代码中体现如下:
uboot 1.16/common/cmd_bootm.c中的bootm_load_os()函数
case IH_COMP_NONE::
if (load != image_start)
{
                memmove_wd((void *)load, (void *)image_start, image_len, CHUNKSZ);
}

另外,当内核正好处于头部指定的加载地址,便不用ubootdo_bootm函数来帮我们搬运内核了,可以缩短启动时间。这就是为什么我们一般都下载uImage0x30007FC0的原因。
内核加载地址是0x30008000,而头部的大小64个字节,将内核拷贝到0x30007FC0,加上头部的64个字节,内核正好位于0x30008000处。
总结bootm做了什么:
1. 读取头部
2. 将内核移动到加载地址
3. 启动内核
具体如何启动内核?
使用/lib_arm/bootm.c定义的do_bootm_linux(),我们已经知道入口地址,只需跳到入口地址就可以启动linux内核了,在这之前需要做一件事———— uboot传递参数(启动参数)给内核。
启动代码在do_bootm_linux()函数:
void (*theKernel)(int zero, int arch,uint params);  //定义函数指针theKernel
       theKernel = (void (*)(int, int, uint))images->ep;    //先是将入口地址赋值给theKernel
       theKernel (0, bd->bi_arch_number, bd->bi_boot_params); //然后是调用thekernel,以0bd->bi_arch_numberbd->bi_boot_params为参数
下面分析这三个参数:
1.  0—相当于mov ,ro #0
2.bd->bi_arch_number :uboot机器码,这个在/board/100ask24x0.c设置: gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_S3C2440,MACH_TYPE_S3C2440在/arch/arm/asm/mach-types.h定义362, 内核机器码和uboot机器码必须一致才能启动内核
2. bd->bi_boot_parmas--- 启动参数地址
也是在在/board/100ask24x0.c设置: gd->bd->bi_boot_params = 0x30000100;
启动参数(tag)在哪里设置?
lib_arm/armlinux.c设置:
setup_start_tag (bd);
setup_revision_tag (parmas);
setup_memory_tags (bd);
setup_commandline_tag (bd, commandline);
setup_initrd_tag (bd, images->rd_start, images->rd_end);
setup_videolfb_tag ((gd_t *) gd);
setup_end_tag (bd);

每一个启动参数对应一个tag结构体,所谓的设置传递参数其实就是初始化这些tag的值,想了解这个结构体以及这些tag的值是如何设置的请看嵌入式Linux应用开发完全手册关于uboot章节
我们来看setup_start_tag(bd)函数:
static void setup_start_tag (bd_t *bd)
{
        params = (struct tag *) bd->bi_boot_params;  
        params->hdr.tag = ATAG_CORE;
        params->hdr.size = tag_size(tag_core);
        params->u.core.flags = 0;
        params->u.core.pagesize = 0;
        params->u.core.rootdev = 0;
        params = tag_next (params);
}

再看setup_commandline_tag (bd , commandline)
static void setup_commandline_tag (bd_t *bd, char*commandline)
{
// commandline就是我们的bootargs
        char *p;
        if (!commandline)
                return;
        for (p = commandline; *p == ' '; p++);
        if (*p == '\0')
                return;
        params->hdr.tag = ATAG_CMDLINE;
        params->hdr.size =
                (sizeof(struct tag_header) + strlen (p) + 1 + 4) >> 2;
        strcpy (params->u.cmdline.cmdline, p);
        params = tag_next (params);
}
内核启动时会读取这些tag(参数)并跳转启动。
更多uboot启动内核的细节请观看毕业班视频自己写uboot。

标签:uboot
发表于 2017-8-2 10:38:33  
谢谢分享  谢谢分享
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总工程师

发表于 2017-8-3 11:04:47  

PCB在线计价下单

板子大小:

cm
X
cm

层数:

2

板子数量:

10

厚度:

1.6
韦老师又发帖子了啊
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总工程师

发表于 2017-8-3 11:05:03  
进来学习一下下了,
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总工程师

发表于 2017-8-3 11:05:17  
韦老师的都是精品
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总工程师

发表于 2017-8-3 11:06:47  
强烈的进来支持一下啊
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总工程师

发表于 2017-8-3 11:07:27  
下一步就开始韦老师的教程
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总工程师

发表于 2017-8-3 11:07:44  
再次感谢了,好资料
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技术员

发表于 2017-8-3 11:22:04    楼主|
lee_st 发表于 2017-8-3 11:07
再次感谢了,好资料

总工,憋客气
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总工程师

发表于 2017-8-4 09:18:37  
我可不是什么总工啊
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总工程师

发表于 2017-8-4 09:19:15  
都是发些水贴,玩的
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总工程师

发表于 2017-8-4 09:19:32  
韦老师可是大神啊
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总工程师

发表于 2017-8-4 09:19:54  
linux玩的那么棒棒的
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总工程师

发表于 2017-8-4 09:20:17  
一定要多抽时间像你学习的
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总工程师

发表于 2017-8-4 09:20:33  
希望韦老师多多指教啊
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