uboot如何启动内核

13360509869 · 发表于 2020-11-10 09:22

EDA365欢迎您登录！

您需要登录才可以下载或查看，没有帐号？注册

x

uboot如何启动内核

1.uboot启动内核的代码缩减如下：

Uboot 1.16/lib_ARM/board.c中start_armboot()函数调用/common/main.c中main_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

从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 大小在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

注：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。

从nand读出来的内核可以放在ram中的任意地方，如0x31000000，0x32000000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uboot的do_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uImage到0x30007FC0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？

使用在/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0，bd->bi_arch_number，bd->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？

在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);
}

1.uboot启动内核的代码缩减如下：

Uboot 1.16/lib_arm/board.c中start_armboot()函数调用/common/main.c中main_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

从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 大小在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

注：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。

从nand读出来的内核可以放在ram中的任意地方，如0x31000000，0x32000000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uboot的do_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uImage到0x30007FC0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？

使用在/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0，bd->bi_arch_number，bd->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？

在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);
}

reasonant-j · 发表于 2020-11-10 10:51

这就很优秀了

yjtj30xe · 发表于 2020-11-10 13:12

uboot很重要，是CPU的启动代码，但是移植太难了

Heaven_1 · 发表于 2020-11-10 15:25

yjtj30xe 发表于 2020-11-10 13:12
( a) e( s! h+ p, kuboot很重要，是CPU的启动代码，但是移植太难了

这个没有高人指导，不好学

帐号		自动登录	找回密码
密码			注册

uboot如何启动内核

EDA365欢迎您登录！

点评

浏览过的版块

推荐内容 /1