uboot1.1.6代码分析

### U-Boot 1.1.6 代码分析 #### u-boot-1.1.6之cpu/arm920t/start.s分析 **start.s** 文件是针对ARM920T CPU架构的启动代码，其核心功能在于初始化硬件并设置好必要的环境以便能够顺利加载并运行U-Boot。该文件由Marius Gr鰃er、Alex Z黙ke 和 Gary Jennejohn 共同贡献完成，并遵循GPLv2许可证发布。 ##### 代码概述 在 **start.s** 中，首先可以看到版权声明以及许可信息。接着是包含头文件的操作，通过`#include <config.h>`引入了配置信息，这使得编译器可以根据不同的配置来调整编译行为。另外还包含了其他必要的头文件。 ##### 主要功能 - **初始化硬件**: 初始化包括但不限于设置CPU的工作模式、时钟频率等。 - **设置栈指针**: 栈指针的正确设置对于程序运行至关重要。 - **跳转到主程序**: 在完成必要的初始化之后，会跳转到U-Boot的主要执行路径。 #### u-boot中.lds连接脚本文件的分析 **.lds** 文件是U-Boot项目中的链接脚本文件。这类文件用于指导链接器如何将不同的目标文件组合成最终的可执行文件。它们定义了程序的内存布局、段的位置以及符号表等关键信息。 ##### 内容概述 - **内存布局**: 规定了不同段在内存中的位置，比如代码段(.text)、数据段(.data)等。 - **符号定位**: 确保外部引用的符号可以在正确的地址找到。 - **重定位**: 处理不同段之间的相对地址计算。 #### U-BOOT内存布局及启动过程浅析 U-Boot的启动过程涉及多个步骤，从初始化硬件到加载操作系统内核。内存布局是指U-Boot在启动过程中如何利用内存资源。 ##### 内存布局 - **ROM区**: 存放启动代码，如 **start.s** 文件。 - **RAM区**: 分为几个部分，包括栈(stack)、堆(heap)、数据(data)、BSS(Block Started by Symbol)等区域。 - **保留区**: 用于存放一些特定用途的数据，例如中断向量表等。 ##### 启动过程 1. **硬件初始化**: 通过**start.s**中的指令完成对硬件的基本配置。 2. **设置栈指针**: 确保栈指针指向正确的RAM地址。 3. **跳转到main函数**: 执行main函数，开始U-Boot的初始化和自检流程。 4. **加载内核**: 最终步骤是加载Linux内核或其他操作系统。 #### U-Boot环境变量实现 环境变量在U-Boot中扮演着重要的角色，它们被用来存储配置信息、命令行参数等。 ##### 实现细节 - **相关文件**: 包括`env.c`、`env_var.c`等。 - **数据结构**: 使用`env_t`结构体来表示环境变量的集合。 - **初始化**: 通过`env_init()`函数完成初始化。 - **重定位**: `env_relocate()`函数用于处理环境变量在内存中的移动。 - **保存**: 环境变量可以保存到非易失性存储器中，以便在下一次启动时恢复。 #### u-boot代码链接的问题 在构建U-Boot的过程中可能会遇到各种链接问题，这些问题通常涉及到符号未定义、重定义或类型不匹配等情况。 ##### 解决方法 - **检查头文件**: 确保所有使用的函数、变量等都在相应的头文件中有正确的声明。 - **符号管理**: 使用链接脚本文件(.lds)来确保所有符号都有正确的定义。 - **交叉编译环境**: 确认交叉编译工具链正确安装并且配置无误。 #### ldr和adr在使用标号表达式作为操作数的区别 在ARM汇编语言中，`ldr`和`adr`指令都可用于加载地址到寄存器，但它们之间存在一些差异。 ##### 指令对比 - **ldr**: 通常用于加载数据或指令的地址到寄存器。 - **adr**: 用于计算当前指令地址附近的标号地址，并将其加载到寄存器中。 ##### 应用场景 - 当需要访问标号所指向的绝对地址时，应使用`ldr`。 - 而当只需要标号相对于当前指令的偏移地址时，则使用`adr`更为合适。 #### start_armboot浅析 `start_armboot`函数是U-Boot启动过程中的一个关键环节，它负责初始化全局数据结构，并调用其他初始化函数。 ##### 函数结构 1. **全局数据结构的初始化**: 包括但不限于全局变量、指针等。 2. **调用通用初始化函数**: 这些函数通常用于初始化通用硬件组件。 3. **初始化具体设备**: 针对特定硬件进行初始化，如网络接口卡(NIC)、USB控制器等。 4. **初始化环境变量**: 加载或设置环境变量。 5. **进入主循环**: 完成初始化后，程序进入主循环等待用户输入。 #### u-boot编译过程 U-Boot的编译过程涉及多个步骤，从配置文件的解析到最终目标文件的生成。 ##### 编译步骤 - **配置解析**: 通过`mkconfig`文件来设置编译选项。 - **源文件编译**: 将C源文件编译成目标文件。 - **链接**: 使用链接脚本文件(.lds)将目标文件链接成最终的可执行文件。 #### mkconfig文件的分析 **mkconfig**文件用于定义U-Boot项目的编译配置，其中包括各种宏定义、条件编译选项等。 ##### 内容分析 - **宏定义**: 如`CONFIG_SYS_XXX`系列宏定义，用于指定系统特性。 - **条件编译**: 通过`ifdef`、`ifndef`等预处理器指令来控制某些代码是否编入最终的目标文件。 #### 从NAND闪存中启动U-BOOT的设计 NAND闪存因其高密度和低成本而被广泛应用于嵌入式系统中。从NAND闪存启动U-Boot需要特别的设计。 ##### 设计要点 - **NAND闪存工作原理**: NAND闪存采用页-块结构，每个块必须先擦除才能写入。 - **启动程序设计**: 需要设计专门的启动程序来从NAND闪存读取并加载U-Boot。 - **命令设计**: 提供专门的命令来管理NAND闪存上的U-Boot镜像。 #### U-boot给kernel传参数和kernel读取参数—struct tag(以及补充) U-Boot可以通过传递参数给内核，这些参数通常以`struct tag`的形式组织。 ##### 参数传递 - **RAM参数**: U-Boot可以通过设置特定的内存区域来向内核传递启动参数。 - **内核读取**: 内核通过解析这些参数来获取启动时所需的配置信息。 #### U-BOOT源码分析及移植 U-Boot的源码分析和移植是一项复杂的工作，涉及到多个方面的知识。 ##### 分析要点 - **工程结构**: 理解U-Boot工程的整体结构是非常重要的第一步。 - **内存分配**: 明确U-Boot如何管理和分配内存资源。 - **数据结构**: 熟悉U-Boot中使用的关键数据结构。 - **移植**: 将U-Boot移植到新的平台或硬件上需要考虑诸多因素，如处理器架构、内存布局、外设驱动等。 #### 结论 U-Boot是一个高度可定制且功能强大的启动加载程序，它不仅适用于多种硬件平台，还提供了丰富的功能和扩展性。通过对U-Boot源码的深入分析，不仅可以更好地理解其内部机制，还能提高自己的嵌入式开发技能。