### U-Boot源码分析
#### 一、概述
U-Boot(Universal Boot Loader)是一种广泛应用于嵌入式系统的引导程序。它具有高度的可移植性和灵活性,支持多种处理器架构和操作系统。本篇文档主要针对AT91SAM9260EK开发板上的U-Boot 1.1.4版本进行了深入分析,涵盖了从启动到Linux内核加载的全过程。
#### 二、启动阶段(Stage 1)
启动阶段主要负责硬件初始化和环境配置,确保U-Boot能够顺利过渡到下一阶段。此阶段的代码位于`cpu\<cputype>\start.s`文件中,在AT91SAM9260EK开发板上,具体的文件路径是`cpu\arm926ejs\start.s`。
##### 2.1 CPU自身初始化
这部分任务包括MMU(内存管理单元)、Cache、时钟系统和SDRAM控制器等组件的初始化。这些操作对于后续程序的正常运行至关重要。
##### 2.2 重定位
为了提高执行效率,U-Boot通常会被从非易失性存储器(如Flash)复制到RAM中运行。这一过程被称为重定位。
##### 2.3 分配堆栈空间与设置堆栈指针
堆栈空间的分配和堆栈指针的设置对于程序的正确运行同样重要,特别是在嵌入式系统中,合理的堆栈大小可以避免因堆栈溢出而导致的问题。
##### 2.4 清零BSS数据段
BSS段(Block Started by Symbol)是指在程序中未初始化的数据段。清零BSS数据段可以确保这些数据的初始状态为0,从而避免潜在的数据错误。
##### 2.5 跳转到第二阶段入口函数`start_armboot()`
完成以上步骤后,控制权会转移到`start_armboot()`函数,标志着启动阶段的结束,并进入U-Boot的第二阶段。
#### 三、命令处理过程
U-Boot支持通过串行接口输入命令,以执行不同的功能。这部分涉及到命令解析、执行逻辑的实现。
#### 四、芯片初始化
芯片初始化包括了对CPU核心以及外设的初始化,例如MMU、Cache、时钟系统等。这些初始化过程是U-Boot启动过程中非常关键的一部分,确保了硬件资源被正确地配置和使用。
#### 五、Flash初始化
Flash作为存储设备,在嵌入式系统中扮演着重要角色。U-Boot中对于Flash的初始化主要是为了读取或写入数据,以及检测Flash的状态。
#### 六、串口初始化
串口初始化是U-Boot中的一个重要环节,因为它提供了与用户交互的途径。初始化串口涉及到配置波特率、数据位、停止位等参数,以便于后续通过串口进行调试或者命令输入。
#### 七、网卡初始化
随着网络功能在嵌入式系统中的普及,U-Boot也开始支持对网卡的初始化。这使得开发者可以通过网络来调试系统或者下载内核映像。
#### 八、Linux系统的引导过程
在完成了所有必要的初始化之后,U-Boot将加载Linux内核并传递必要的启动参数。这一过程涉及到了解内核的加载方式、地址以及启动参数等。
#### 九、总结
通过对U-Boot源码的分析,我们可以了解到一个完整的启动加载过程是如何进行的。这对于嵌入式系统的开发者来说是非常有价值的,不仅可以帮助他们更好地理解系统的启动流程,还可以在此基础上进行定制化的开发。U-Boot的强大之处在于它的可移植性和灵活性,这使得它成为许多嵌入式项目的首选引导程序。