[我的日记] AT91SAM9261 Uboot启动过程

　　能看到这篇文章的人应该都知道U-BOOT具有两个阶段的BOOTLOADER.
　　第一阶段：uboot执行最基本的硬件初始化操作，如关闭中断、关闭看门狗以避免处理器被复位(当然如果你在uboot中需要看门狗工作就另当别论了)，以及关闭MMU功能、关闭处理器缓存、设置系统时钟、初始化内存等等。
　　这一阶段的代码通常以汇编语言写成，如果是从nandflash启动还必须通过NANDFLASH控制器把bootloader代码复制到内存。
　　第二阶段：由C语言编写
　　需要做的事情：
　　1. 初始化各硬件设备。
　　2. 检测系统内存
　　3. 将内核加载到内存
　　4. 准备内核引导参数
　　5. 跳转到内核。
　　下面针对AT91sam9261 ARM的UBOOT，看看UBOOT的启动过程。
　　第一阶段代码
　　第一阶段的代码主要包括以下执行步骤。
　　1. 一些基本的硬件初始化工作。
　　2. 将Uboot映像复制到RAM空间。
　　3. 跳转到第二阶段代码的入口点。
　　第一阶段的代码放在cpu/arm926ejs/start.s 文件中。
　　入口标号为： _start: 主要是异常向量表
　　开始标号： reset：将CPU设为管理模式
　　调用 cpu_init_crit进行CPU初始化：清除指令和数据缓存，禁用MMU和缓存，设置SDRAM控制器，与具体的目标板相关。
　　调用lowlevel_init函数设置SDRAM控制器：lowlevel_init函数的实现是与具体的目标板相关的，在cpu/arm926ejs/at91/lowlevel_init.s文件中。
　　Lowlevel_init 返回到 cpu_init_crit,再返回到reset标号下面的
　　relocate:
　　adr r0, _start
　　ldr r1, _TEXT_BASE
　　cmp r0, r1
　　beq stack_setup
　　ldr r2, _armboot_start
　　ldr r3, _bss_start
　　sub r2, r3, r2
　　add r2, r0, r2
　　接下来将U-BOOT映像从flash复制到内存。
　　调用_start_armboot
　　进而进入第二阶段：第二阶段中的
　　第二阶段开始运行了start_armboot();函数，在lib_arm/board.c 文件中。
　　start_armboot是U-Boot执行的第一个C语言函数，完成系统初始化工作，进入主循环，处理用户输入的命令。
　　其中：
　　for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) {
　　if ((*init_fnc_ptr)() != 0) {
　　hang ();
　　}
　　}
　　U-Boot与内核的关系
　　U-Boot作为Bootloader，具备多种引导内核启动的方式。常用的go和bootm命令可以直接引导内核映像启动。U-Boot与内核的关系主要是内核启动过程中参数的传递。
　　1.go命令的实现
　　int do_go (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[])
　　{
　　ulong addr, rc;
　　int rcode = 0;
　　if (argc < 2) {
　　printf ("Usage:\n%s\n", cmdtp->usage);
　　return 1;
　　}
　　addr = simple_strtoul(argv[1], NULL, 16);
　　printf ("## Starting application at 0xlX ...\n", addr);
　　rc = ((ulong (*)(int, char *[]))addr) (--argc, &argv[1]);
　　if (rc != 0) rcode = 1;
　　printf ("## Application terminated, rc = 0x%lX\n", rc);
　　return rcode;
　　}
　　go命令调用do_go()函数，跳转到某个地址执行的。如果在这个地址准备好了自引导的内核映像，就可以启动了。尽管go命令可以带变参，实际使用时一般不用来传递参数。
　　2.bootm命令的实现
　　int do_bootm (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[])
　　{
　　ulong iflag;
　　ulong addr;
　　ulong data, len, checksum;
　　ulong *len_ptr;
　　uint unc_len = 0x400000;
　　int i, verify;
　　char *name, *s;
　　int (*appl)(int, char *[]);
　　image_header_t *hdr = &header;
　　s = getenv ("verify");
　　verify = (s && (*s == 'n')) ? 0 : 1;
　　if (argc < 2) {
　　addr = load_addr;
　　} else {
　　addr = simple_strtoul(argv[1], NULL, 16);
　　}
　　SHOW_BOOT_PROGRESS (1);
　　printf ("## Booting image at lx ...\n", addr);
　　memmove (&header, (char *)addr, sizeof(image_header_t));
　　if (ntohl(hdr->ih_magic) != IH_MAGIC)
　　{
　　puts ("Bad Magic Number\n");
　　SHOW_BOOT_PROGRESS (-1);
　　return 1;
　　}
　　SHOW_BOOT_PROGRESS (2);
　　data = (ulong)&header;
　　len = sizeof(image_header_t);
　　checksum = ntohl(hdr->ih_hcrc);
　　hdr->ih_hcrc = 0;
　　if(crc32 (0, (char *)data, len) != checksum) {
　　puts ("Bad Header Checksum\n");
　　SHOW_BOOT_PROGRESS (-2);
　　return 1;
　　}
　　SHOW_BOOT_PROGRESS (3);
　　print_image_hdr ((image_header_t *)addr);
　　data = addr + sizeof(image_header_t);
　　len = ntohl(hdr->ih_size);
　　if(verify) {
　　puts (" Verifying Checksum ... ");
　　if(crc32 (0, (char *)data, len) != ntohl(hdr->ih_dcrc)) {
　　printf ("Bad Data CRC\n");
　　SHOW_BOOT_PROGRESS (-3);
　　return 1;
　　}
　　puts ("OK\n");
　　}
　　SHOW_BOOT_PROGRESS (4);
　　len_ptr = (ulong *)data;
　　……
　　switch (hdr->ih_os) {
　　default:
　　case IH_OS_LINUX:
　　do_bootm_linux (cmdtp, flag, argc, argv,
　　addr, len_ptr, verify);
　　break;
　　……
　　}
　　bootm命令调用do_bootm函数。这个函数专门用来引导各种操作系统映像，可以支持引导Linux、vxWorks、QNX等操作系统。引导Linux的时候，调用do_bootm_linux()函数。
　　3.do_bootm_linux函数的实现
　　void do_bootm_linux (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[],
　　ulong addr, ulong *len_ptr, int verify)
　　{
　　DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
　　ulong len = 0, checksum;
　　ulong initrd_start, initrd_end;
　　ulong data;
　　void (*theKernel)(int zero, int arch, uint params);
　　image_header_t *hdr = &header;
　　bd_t *bd = gd->bd;
　　#ifdef CONFIG_CMDLINE_TAG
　　char *commandline = getenv ("bootargs");
　　#endif
　　theKernel = (void (*)(int, int, uint))ntohl(hdr->ih_ep);
　　if(argc >= 3) {
　　SHOW_BOOT_PROGRESS (9);
　　addr = simple_strtoul (argv[2], NULL, 16);
　　printf ("## Loading Ramdisk Image at lx ...\n", addr);
　　memcpy (&header, (char *) addr, sizeof (image_header_t));
　　if (ntohl (hdr->ih_magic) != IH_MAGIC) {
　　printf ("Bad Magic Number\n");
　　SHOW_BOOT_PROGRESS (-10);
　　do_reset (cmdtp, flag, argc, argv);
　　}
　　data = (ulong) & header;
　　len = sizeof (image_header_t);
　　checksum = ntohl (hdr->ih_hcrc);
　　hdr->ih_hcrc = 0;
　　if(crc32 (0, (char *) data, len) != checksum) {
　　printf ("Bad Header Checksum\n");
　　SHOW_BOOT_PROGRESS (-11);
　　do_reset (cmdtp, flag, argc, argv);
　　}
　　SHOW_BOOT_PROGRESS (10);
　　print_image_hdr (hdr);
　　data = addr + sizeof (image_header_t);
　　len = ntohl (hdr->ih_size);
　　if(verify) {
　　ulong csum = 0;
　　printf (" Verifying Checksum ... ");
　　csum = crc32 (0, (char *) data, len);
　　if (csum != ntohl (hdr->ih_dcrc)) {
　　printf ("Bad Data CRC\n");
　　SHOW_BOOT_PROGRESS (-12);
　　do_reset (cmdtp, flag, argc, argv);
　　}
　　printf ("OK\n");
　　}
　　SHOW_BOOT_PROGRESS (11);
　　if ((hdr->ih_os != IH_OS_LINUX) ||
　　(hdr->ih_arch != IH_CPU_ARM) ||
　　(hdr->ih_type != IH_TYPE_RAMDISK)) {
　　printf ("No Linux ARM Ramdisk Image\n");
　　SHOW_BOOT_PROGRESS (-13);
　　do_reset (cmdtp, flag, argc, argv);
　　}
　　} else if ((hdr->ih_type == IH_TYPE_MULTI) && (len_ptr[1])) {
　　ulong tail = ntohl (len_ptr[0]) % 4;
　　int i;
　　SHOW_BOOT_PROGRESS (13);
　　data = (ulong) (&len_ptr[2]);
　　for (i = 1; len_ptr[i]; ++i)
　　data += 4;
　　data += ntohl (len_ptr[0]);
　　if (tail) {
　　data += 4 - tail;
　　}
　　len = ntohl (len_ptr[1]);
　　} else {
　　SHOW_BOOT_PROGRESS (14);
　　len = data = 0;
　　}
　　if (data) {
　　initrd_start = data;
　　initrd_end = initrd_start + len;
　　} else {
　　initrd_start = 0;
　　initrd_end = 0;
　　}
　　SHOW_BOOT_PROGRESS (15);
　　debug ("## Transferring control to Linux (at address lx) ...\n",
　　(ulong) theKernel);
　　#if defined (CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS) || \
　　defined (CONFIG_CMDLINE_TAG) || \
　　defined (CONFIG_INITRD_TAG) || \
　　defined (CONFIG_SERIAL_TAG) || \
　　defined (CONFIG_REVISION_TAG) || \
　　defined (CONFIG_LCD) || \
　　defined (CONFIG_VFD)
　　setup_start_tag (bd);
　　#ifdef CONFIG_SERIAL_TAG
　　setup_serial_tag (¶ms);
　　#endif
　　#ifdef CONFIG_REVISION_TAG
　　setup_revision_tag (¶ms);
　　#endif
　　#ifdef CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS
　　setup_memory_tags (bd);
　　#endif
　　#ifdef CONFIG_CMDLINE_TAG
　　setup_commandline_tag (bd, commandline);
　　#endif
　　#ifdef CONFIG_INITRD_TAG
　　if (initrd_start && initrd_end)
　　setup_initrd_tag (bd, initrd_start, initrd_end);
　　#endif
　　setup_end_tag (bd);
　　#endif
　　printf ("\nStarting kernel ...\n\n");
　　cleanup_before_linux ();
　　theKernel (0, bd->bi_arch_number, bd->bi_boot_params);
　　}

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