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U-BOOT 源码分析与移植(转)

发布时间:2020-12-15 06:10:24 所属栏目:百科 来源:网络整理
导读:本文从以下几个方面粗浅地分析u-boot并移植到FS2410板上: 1、u-boot工程的总体结构 2、u-boot的流程、主要的数据结构、内存分配。 3、u-boot的重要细节,主要分析流程中各函数的功能。 4、基于FS2410板子的u-boot移植。实现了NOR Flash和NAND Flash启动,网

本文从以下几个方面粗浅地分析u-boot并移植到FS2410板上:
1、u-boot工程的总体结构
2、u-boot的流程、主要的数据结构、内存分配。
3、u-boot的重要细节,主要分析流程中各函数的功能。
4、基于FS2410板子的u-boot移植。实现了NOR Flash和NAND Flash启动,网络功能。 
这些认识源于自己移植u-boot过程中查找的资料和对源码的简单阅读。下面主要以smdk2410为分析对象。

?

一、u-boot工程的总体结构:
1、源代码组织
?对于ARM而言,主要的目录如下:
board??????????????????平台依赖????????? 存放电路板相关的目录文件,每一套板子对应一个目录。如smdk2410(arm920t)?
?????????????????????????????????????? ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????
cpu????????????????????平台依赖?????????? 存放CPU相关的目录文件,每一款CPU对应一个目录,例如:arm920t、 xscale、i386等目录
lib_arm????????????????平台依赖??????????? 存放对ARM体系结构通用的文件,主要用于实现ARM平台通用的函数,如软件浮点。

common??????????????通用??????????通用的多功能函数实现,如环境,命令,控制台相关的函数实现。
include????????????????通用???????????????头文件和开发板配置文件,所有开发板的配置文件都在configs目录下???????????????????????????????????????
lib_generic?????????通用?????????????通用库函数的实现
net????????????????????通用????????????????存放网络协议的程序
drivers??????????????通用???????????????通用的设备驱动程序,主要有以太网接口的驱动,nand驱动。
.......
2.makefile简要分析
所有这些目录的编译连接都是由顶层目录的makefile来确定的。
在执行make之前,先要执行make $(board)_config 对工程进行配置,以确定特定于目标板的各个子目录和头文件。
$(board)_config:是makefile 中的一个伪目标,它传入指定的CPU,ARCH,BOARD,SOC参数去执行mkconfig脚本。
这个脚本的主要功能在于连接目标板平台相关的头文件夹,生成config.h文件包含板子的配置头文件。
使得makefile能根据目标板的这些参数去编译正确的平台相关的子目录。
以smdk2410板为例,执行 make smdk2410_config,
主要完成三个功能:
@在include文件夹下建立相应的文件(夹)软连接,

#如果是ARM体系将执行以下操作:
#ln -s?????asm-arm????????asm??
#ln -s??arch-s3c24x0????asm-arm/arch
#ln -s???proc-armv???????asm-arm/proc

@生成Makefile包含文件include/config.mk,内容很简单,定义了四个变量:

ARCH???= arm
CPU????= arm920t
BOARD??= smdk2410
SOC????= s3c24x0

@生成include/config.h头文件,只有一行:


#include "config/smdk2410.h"

顶层makefile先调用各子目录的makefile,生成目标文件或者目标文件库。
然后再连接所有目标文件(库)生成最终的u-boot.bin。
连接的主要目标(库)如下:
OBJS??= cpu/$(CPU)/start.o
LIBS??= lib_generic/libgeneric.a
LIBS += board/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).a
LIBS += cpu/$(CPU)/lib$(CPU).a
ifdef SOC
LIBS += cpu/$(CPU)/$(SOC)/lib$(SOC).a
endif
LIBS += lib_$(ARCH)/lib$(ARCH).a
LIBS += fs/cramfs/libcramfs.a fs/fat/libfat.a fs/fdos/libfdos.a fs/jffs2/libjffs2.a
?fs/reiserfs/libreiserfs.a fs/ext2/libext2fs.a
LIBS += net/libnet.a
LIBS += disk/libdisk.a
LIBS += rtc/librtc.a
LIBS += dtt/libdtt.a
LIBS += drivers/libdrivers.a
LIBS += drivers/nand/libnand.a
LIBS += drivers/nand_legacy/libnand_legacy.a
LIBS += drivers/sk98lin/libsk98lin.a
LIBS += post/libpost.a post/cpu/libcpu.a
LIBS += common/libcommon.a
LIBS += $(BOARDLIBS)
显然跟平台相关的主要是:
cpu/$(CPU)/start.o
board/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).a 
cpu/$(CPU)/lib$(CPU).a
cpu/$(CPU)/$(SOC)/lib$(SOC).a 
lib_$(ARCH)/lib$(ARCH).a
这里面的四个变量定义在include/config.mk(见上述)。
其余的均与平台无关。
所以考虑移植的时候也主要考虑这几个目标文件(库)对应的目录。

关于u-boot 的makefile更详细的分析可以参照http://blog.mcuol.com/User/lvembededsys/Article/4355_1.htm

3、u-boot的通用目录是怎么做到与平台无关的?
include/config/smdk2410.h??
?这个头文件中主要定义了两类变量。
 一类是选项,前缀是CONFIG_,用来选择处理器、设备接口、命令、属性等,主要用来?决定是否编译某些文件或者函数。

另一类是参数,前缀是CFG_,用来定义总线频率、串口波特率、Flash地址等参数。这些常数参量主要用来支持通用目录中的代码,定义板子资源参数。

这两类宏定义对u-boot的移植性非常关键,比如drive/CS8900.c,对cs8900而言,很多操作都是通用的,但不是所有的板子上面都有这个芯片,即使有它在内存中映射的基地址也是平台相关的。所以对于smdk2410板,在smdk2410.h中定义了
?#define CONFIG_DRIVER_CS8900?1?????????????
?#define CS8900_BASE 0x19000300?????????????
CONFIG_DRIVER_CS8900的定义使得cs8900.c可以被编译(当然还得定义CFG_CMD_NET才行),因为cs8900.c中在函数定义的前面就有编译条件判断:#ifdef CONFIG_DRIVER_CS8900 如果这个选项没有定义,整个cs8900.c就不会被编译了。
而常数参量CS8900_BASE则用在cs8900.h头文件中定义各个功能寄存器的地址。u-boot的CS8900工作在IO模式下,只要给定IO寄存器在内存中映射的基地址,其余代码就与平台无关了。
?
??u-boot的命令也是通过目标板的配置头文件来配置的,比如要添加ping命令,就必须添加CFG_CMD_NET和CFG_CMD_PING才行。不然common/cmd_net.c就不会被编译了。
?从这里我可以这么认为,u-boot工程可配置性和移植性可以分为两层:
?一是由makefile来实现,配置工程要包含的文件和文件夹上,用什么编译器。
?二是由目标板的配置头文件来实现源码级的可配置性,通用性。主要使用的是#ifdef #else #endif 之类来实现的。
4、smkd2410其余重要的文件
include/s3c24x0.h  ??????定义了s3x24x0芯片的各个特殊功能寄存器(SFR)的地址。
cpu/arm920t/start.s?????????在flash中执行的引导代码,也就是bootloader中的stage1,负责初始化硬件环境,把u-boot从flash加载到RAM中去,然后跳到lib_arm/board.c中的start_armboot中去执行。
lib_arm/board.c  ????????u-boot的初始化流程,尤其是u-boot用到的全局数据结构gd,bd的初始化,以及设备和控制台的初始化。
board/smdk2410/flash.c???????在board目录下代码的都是严重依赖目标板,对于不同的CPU,SOC,ARCH,u-boot都有相对通用的代码,但是板子构成却是多样的,主要是内存地址,flash型号,外围芯片如网络。对fs2410来说,主要考虑从smdk2410板来移植,差别主要在nor flash上面。

二、u-boot的流程、主要的数据结构、内存分配
1、u-boot的启动流程:
  从文件层面上看主要流程是在两个文件中:cpu/arm920t/start.s,lib_arm/board.c, 
  1)start.s 
???在flash中执行的引导代码,负责初始化硬件环境,把u-boot从flash加载到RAM中去,然后跳到lib_arm/board.c中的start_armboot中去执行。
1.1.6版本的start.s流程:
?硬件环境初始化
???  进入svc模式;关闭watch dog;屏蔽所有IRQ掩码;设置时钟频率FCLK、HCLK、PCLK;清I/D cache;禁止MMU和CACHE;配置memory control;
?重定位
???  如果当前代码不在连接指定的地址上(对smdk2410是0x3f000000)则需要把u-boot从当前位置拷贝到RAM指定位置中;
?建立堆栈,堆栈是进入C函数前必须初始化的。
?清.bss区
?跳到start_armboot函数中执行。(lib_arm/board.c)
??2)lib_arm/board.c:
?? 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。这里只简要列出了主要执行的函数流程:
???void start_armboot (void)
???{
???????//全局数据变量指针gd占用r8。
??????????DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
?????????
?????????
??????????gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));
??????????memset ((void*)gd,sizeof (gd_t));
?????????
?????????
??????????gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t));
??????????memset (gd->bd,sizeof (bd_t));
??????????monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start;//取u-boot的长度。
?????????
?????????
??????????for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) {
?????????????????if ((*init_fnc_ptr)() != 0) {
?????????????????????????hang ();
?????????????????}
??????????}
?????????
?????????
??????????size = flash_init ();
??????? ……
?????

(编辑:李大同)

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