第二章第七节 U-Boot-2013.04启动分析3
1． 调用_main函数_main函数的实现代码位于arch/arm/lib/crt0.S文件中，用于建立C语言运行环境。crt0.S文件存放在arm处理器的lib库目录下，从文件的存放位置我们可以知道：_main函数和CPU的构架有关，而与单板的配置无关，即它支持所有的arm单板。编译生成u-boot.bin二进制文件时，用于条件编译的CONFIG_NAND_SPL和CONFIG_SPL_BUILD宏为假。_main函数是stage1和stage2的过渡，它是一个汇编函数，但成分比较复杂：_main函数多次调用C语言代码，例如board_init_f、board_init_r等，汇编函数，如重定位函数relocate_code。board_init_f函数和board_init_r函数的实现代码均在arch/arm/lib/board.c文件中，由C语言编写。 1) 声明外部变量 .globl board_init_r .globl __bss_start .globl __bss_end__ 声明外部函数board_init_r，外部变量__bss_start和__bss_end__。 2) 为调用board_init_f函数建立运行环境 .global _main _main: ldr sp, =(CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR) bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */ sub sp, #GD_SIZE /* allocate one GD above SP */ bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */ mov r8, sp /* GD is above SP */ mov r0, #0
如图2. 4建立运行环境包括初始化堆栈指针sp和预留一个内存空间存储gd_t类型的数据结GD，gd指向这个结构体的首地址。gd_t是关键字typedef为global data数据结构定义的新名字，定义的原型位于文件 include/asm-generic/global_data.h。其成员主要是系统初始化的参数。 程序清单2. 1global_data结构 typedef struct global_data { bd_t *bd; unsigned long flags; unsigned long baudrate; unsigned long cpu_clk; /* CPU clock in Hz! */ unsigned long bus_clk; /* We cannot bracket this with CONFIG_PCI due to mpc5xxx */ unsigned long pci_clk; unsigned long mem_clk; #if defined(CONFIG_LCD) || defined(CONFIG_VIDEO) unsigned long fb_base; /* Base address of framebuffer mem */ #endif #if defined(CONFIG_POST) || defined(CONFIG_LOGBUFFER) unsigned long post_log_word; /* Record POST activities */ unsigned long post_log_res; /* success of POST test */ unsigned long post_init_f_time; /* When post_init_f started */ #endif #ifdef CONFIG_BOARD_TYPES unsigned long board_type; #endif unsigned long have_console; /* serial_init() was called */ #ifdef CONFIG_PRE_CONSOLE_BUFFER unsigned long precon_buf_idx; /* Pre-Console buffer index */ #endif #ifdef CONFIG_MODEM_SUPPORT unsigned long do_mdm_init; unsigned long be_quiet; #endif unsigned long env_addr; /* Address of Environment struct */ unsigned long env_valid; /* Checksum of Environment valid? */ /* TODO: is this the same as relocaddr, or something else? */ unsigned long dest_addr; /* Post-relocation address of U-Boot */ unsigned long dest_addr_sp; unsigned long ram_top; /* Top address of RAM used by U-Boot */ unsigned long relocaddr; /* Start address of U-Boot in RAM */ phys_size_t ram_size; /* RAM size */ unsigned long mon_len; /* monitor len */ unsigned long irq_sp; /* irq stack pointer */ unsigned long start_addr_sp; /* start_addr_stackpointer */ unsigned long reloc_off; struct global_data *new_gd; /* relocated global data */ const void *fdt_blob; /* Our device tree, NULL if none */ void **jt; /* jump table */ char env_buf[32]; /* buffer for getenv() before reloc. */ struct arch_global_data arch; /* architecture-specific data */ } gd_t; 在一个源码文件中，访问gd结构体前需用宏定义DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR进行声明，这个宏定义在文件arch/arm/include/asm/global_data.h。 #define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR register volatile gd_t *gd asm ("r8") register是C语言中的一个关键字，除了一些特殊的场合，如要求变量高速地被调用，它一般很少被使用。如果一个变量被register修饰，就意味着该变量是一个寄存器变量，变量的值存放在寄存器中。当然，这里的寄存器指的是CPU的内核寄存器，它独立于内存没有地址，所以无法对寄存器变量进行取地址运算。DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR定义了一个gd_t结构体指针变量gd，asm ("r8")指定了gd值的存放位置r8。volatile是为了防止变量被编译器优化，要求每次都要去重新读取变量的值。事实上，U-Boot中的这段代码存在一定的缺陷。 在文件include/configs/sdmk6410.h中，CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR的计算过程如下： #define CONFIG_SYS_IRAM_BASE 0x0c000000 /* Internal SRAM base address */ #define CONFIG_SYS_IRAM_SIZE 0x2000 /* 8 KB of internal SRAM memory */ #define CONFIG_SYS_IRAM_END (CONFIG_SYS_IRAM_BASE + CONFIG_SYS_IRAM_SIZE) #define CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR (CONFIG_SYS_IRAM_END - GENERATED_GBL_DATA_SIZE) 其中，GENERATED_GBL_DATA_SIZE在编译时，会自动生成 build/include/generated/generic-asm-offsets.h #define GENERATED_GBL_DATA_SIZE (160) /* (sizeof(struct global_data) + 15) & ~15 */ 由注释可知，宏定义CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR已经为gd在SRAM的顶部预留了160字节的空间，因此没必要再将sp指针下调。当然，这样做也并不会影响正常的启动流程，但是偏离了设计者的本意，我们只需要在crt0.S文件中，将下面部分代码段注释掉即可。 bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */ sub sp, #GD_SIZE /* allocate one GD above SP */
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