原地址：http://blog.csdn.net/yuanyufei/article/details/1487729

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1?????uboot的介绍及体系结构

1.1?uboot的介绍

1.2?uboot的体系结构

2?????uboot的运行过程分析

2.1?启动模式介绍

2.2?运行过程

2.3??????本开发板的地址分布（leopard2a）

2.4??????运行代码分析

2.4.1?stage 1

2.4.2?stage 2

2.4.2.1?调用一系列初始化函数

2.4.2.2?初始化网络设备

2.4.2.3?进入主UBOOT?命令行

3?????uboot的移植和测试

3.1?移植的过程

3.2?移植主要修改的文件

3.3?uboot网络下载功能的添加和RAM调试

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1??????????uboot的介绍及体系结构

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1.1 uboot的介绍

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Uboot是德国DENX小组的开发用于多种嵌入式CPU的bootloader程序,UBoot不仅仅支持嵌入式Linux系统的引导，当前，它还支持NetBSD,VxWorks,QNX,RTEMS,ARTOS,LynxOS嵌入式操作系统。UBoot除了支持PowerPC系列的处理器外，还能支持MIPS、?x86、ARM、NIOS、XScale等诸多常用系列的处理器。

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1.2 uboot的体系结构

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目录树

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|--board

|--common

|--cpu

|--disk

|--doc

|--drivers

|--dtt

|--examples

|--fs

|--include

|--lib_arm

|--lib_generic

|--net

|--post

|--rtc

|--tools

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2. board：和一些已有开发板有关的文件.?每一个开发板都以一个子目录出现在当前目录中，比如说:?leopard2a子目录中存放与我们开发板相关的配置文件.

3. common：实现uboot命令行下支持的命令，每一条命令都对应一个文件。例如bootm命令对应就是cmd_bootm.c。

4. cpu：与特定CPU架构相关目录，每一款Uboot下支持的CPU在该目录下对应一个子目录，比如有子目录arm926ejs就是我们开发板上使用的cpu架构目录。

5. disk：对磁盘的支持。

5. doc：文档目录。Uboot有非常完善的文档，推荐大家参考阅读。

6. drivers：Uboot支持的设备驱动程序都放在该目录，比如各种网卡、支持CFI的Flash、串口和USB等。

7. fs:?支持的文件系统，Uboot现在支持cramfs、fat、fdos、jffs2和registerfs。

8. include：Uboot使用的头文件，还有对各种硬件平台支持的汇编文件，系统的配置文件和对文件系统支持的文件。该目录下configs目录有与开发板相关的配置头文件，如leopard2a.h。该目录下的asm目录有与CPU体系结构相关的头文件，asm对应的是asmarm.

9. lib_xxxx:?与体系结构相关的库文件。如与ARM相关的库放在lib_arm中。

10. net：与网络协议栈相关的代码，BOOTP协议、TFTP协议、RARP协议和NFS文件系统的实现。

11. tools：生成Uboot

的工具，如：mkimage,crc等等。

2??????????uboot的运行过程分析

2.1?启动模式介绍

大多数?Boot Loader?都包含两种不同的操作模式："启动加载"模式和"下载"模式，这种区别仅对于开发人员才有意义。但从最终用户的角度看，Boot Loader?的作用就是用来加载操作系统，而并不存在所谓的启动加载模式与下载工作模式的区别。

启动加载（Boot loading）模式：这种模式也称为"自主"（Autonomous）模式。也即?Boot Loader?从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统加载到?RAM?中运行，整个过程并没有用户的介入。这种模式是?BootLoader?的正常工作模式，因此在嵌入式产品发布的时侯，Boot Loader?显然必须工作在这种模式下。

下载（Downloading）模式：在这种模式下，目标机上的?Boot Loader?将通过串口连接或网络连接等通信手段从主机（Host）下载文件，比如：下载内核映像和根文件系统映像等。从主机下载的文件通常首先被?BootLoader?保存到目标机的?RAM?中，然后再被?BootLoader?写到目标机上的FLASH?类固态存储设备中。BootLoader?的这种模式通常在第一次安装内核与根文件系统时被使用；此外，以后的系统更新也会使用?BootLoader?的这种工作模式。工作于这种模式下的?Boot Loader?通常都会向它的终端用户提供一个简单的命令行接口。

UBoot这样功能强大的?Boot Loader?同时支持这两种工作模式，而且允许用户在这两种工作模式之间进行切换。

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2.2?运行过程

???????大多数bootloader都分为阶段1(stage1)和阶段2(stage2)两大部分，uboot也不例外。依赖于CPU体系结构的代码（如CPU初始化代码等）通常都放在阶段1中且通常用汇编语言实现，而阶段2则通常用C语言来实现，这样可以实现复杂的功能，而且有更好的可读性和移植性。

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U - Boot?编译后的代码定义一般不超过100kB,并且这100 kB?又分成两个阶段来执行.?第一阶段的代码在start . s?中定义,大小不超过10 kB,它包括从系统上电后在0x00000000?地址开始执行的部分.?这部分代码运行在Flash?中,它包括对arm926ejs的一些寄存器的初始化和将U - Boot?的第二阶段代码从Flash?拷贝到SDRAM?中.?除去第一阶段的代码,剩下的部分都是第二阶段的代码.?第二阶段的起始地址是在第一阶段代码中指定的,被复制到SDRAM后,就从第一阶段跳到这个入口地址开始执行剩余部分代码.?第二阶段主要是进行一些BSS?段设置,堆栈的初始化等工作,最后会跳转到main -loop?函数中,接受命令并进行命令处理.?图1?给出了U - Boot?的详细的运行过程包括对内核的设置、装载及调用过程.

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系统复位进入u-boot stage l的入口点

硬件设备的初始化

为加载uboot stage 2准备ram空间

设置好堆栈

跳转到stage 2的C入口点

初始化本阶段要用到的设备

检查内存映射

将kernel映像和文件映像从flash中读到ram中

为内核设定启动参数

调用内核

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????????????????????????????????图1

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2.3?????本开发板的地址分布（leopard2a）

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本目标板是RAM?16M，?Flash?8M，具体空间如图所示：

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1F12FFFF

Uboot ? ? Uboot_env ? ? Kernel ? ? Rootfs ?

1F000000

1F020000

1F01FFFF

1F02FFFF

1F030000

1F130000

1F7EFFFF

? ? ? Kernel ? ? ? Rootfs ?

FLASH

SDRAM

0x00030000

0x00130000

0x00430000

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可以根据变换后的分区结构，设置

uboot_addr,uboot_addr_end,kernel_addr,kernel_addr_end,rootfs_addr,rootfs_addr_end,

config_addr,config_addr_end等环境变量，调整bootloader。

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SDRAM的调整修改linux-2.4.20_mvl31/drivers/mtd/maps/physmap.c

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2.4?????运行代码分析

2.4.1?stage 1

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uboot的stage1代码通常放在start.s文件中，它用汇编语言写成，其主要代码包括定义入口，设置异常向量，设置cpu的模式和频率，配置内存区控制寄存器，安装uboot的栈空间，关闭看门狗等。由于本人对ram的汇编不太熟悉，所以这一部分不作具体分析。

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2.4.2?stage 2

lib_arm/board.c中的start armboot是C语言开始的函数，也是整个启动代码中C语言的主函数，同时还是整个uboot(armboot）的主函数，该函数主要完成如下操作：

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2.4.2.1?调用一系列初始化函数

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1.?指定初始函数表：

init_fnc_t *init_sequence[] = {

cpu_init,/* cpu的基本设置?*/

board_init,/*?开发板的基本初始化?*/

interrupt_init,/*?初始化中断?*/

env_init,/*?初始化环境变量?*/

init_baudrate,/*?初始化波特率?*/

serial_init,/*?串口通讯初始化?*/

console_init_f,/*?控制台初始化第一阶段?*/

display_banner,/*?通知代码已经运行到该处?*/

dram_init,/*?配制可用的内存区?*/

display_dram_config,

#if defined(CONFIG_VCMA9) || defined (CONFIG_CMC_PU2)

checkboard,

#endif

NULL,

};

执行初始化函数的代码如下：

????for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) {

????????if ((*init_fnc_ptr)() != 0) {

????????????hang ();

????????}

????}

2.?配置可用的Flash区

flash_init ()

3.?初始化内存分配函数

mem_malloc_init()

4. nand flash初始化

#if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NAND)

????puts ("NAND:");

????nand_init();????????/* go init the NAND */

#endif

5.?初始化环境变量

env_relocate ();

6.?外围设备初始化

devices_init()

7. I2C总线初始化

i2c_init();

8. LCD初始化

drv_lcd_init();

9. VIDEO初始化

drv_video_init();

10.?键盘初始化

drv_keyboard_init();

11.?系统初始化

drv_system_init();

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2.4.2.2?初始化网络设备

初始化相关网络设备，填写IP、MAC地址等。

1.?设置IP地址

????gd->bd->bi_ip_addr = getenv_IPaddr ("ipaddr");

?

2.?设置mac地址??

{

????????int i;

????????ulong reg;

????????char *s,*e;

????????uchar tmp[64];

?

????????i = getenv_r ((uchar*)("ethaddr"),tmp,sizeof (tmp));

????????s = (i > 0) ? (char*)tmp : NULL;

?

????????for (reg = 0; reg < 6; ++reg) {

????????????gd->bd->bi_enetaddr[reg] = s ? simple_strtoul (s,&e,16) : 0;

????????????if (s)

????????????????s = (*e) ? e + 1 : e;

????????}

????}

2.4.2.3?进入主UBOOT?命令行

进入命令循环（即整个boot的工作循环），接受用户从串口输入的命令，然后进行相应的工作。

for (;;) {

????????main_loop ();

????}}

3?????????uboot的移植和测试

3.1?移植的过程

① 在宿主机上建立交叉编译开发环境

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② 修改cpu／arm926ejst目录中的文件内容，

主要包含cpu．C，start．S，interrupts．C以及seria1．C，speed．C等文件

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③ 在board目录下创建自己的目标板(开发板)目录leopard2a

在目录下创建leopard2a．C，flash．C，memsetup．S

以及Makefile，u-bot．1ds，config．mk文件

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④在include／configs目录下创建leopard2a．h

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⑤ 打开u-bot目录下Makefile文件，加入如下两行：

leopard2a_config :??????unconfig

@./mkconfig $(@:_config=) arm arm926ejs leopard2a

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⑨ 编译。运行命令：

1. make leopard2a_config

2. make

编译成功．生成基本的u—b00t．

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⑦ 烧写．把编译成的u-bot．bin

至此移植u-bot过程结束．

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3.2?移植主要修改的文件

移植u—boot到开发板上只需要修改和硬件相关的代码即可。这首先就联想到cpu目录下的启动代码，另外参考u—boot／readme文件可知其他还需要修改的主要文件有：

Makefile文件，和include目录下的目标板．h头文件(leopard2a．h)，board目录下的目标板．C文件(leopard2a．c)，flash．C文件，u-boot．1ds链接文件，以及cpu目录下的串口驱动文件。

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具体修改如下：

①??????cpu／arm926ejst目录下

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◆?start．S启动代码。

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②????board/leopard2a

??◆??leopard2a．C文件。这个文件主要是SDRAM?的驱动程

序，主要完成SDRAM?的UPM?表设置，上电初始化。暂时不

改。

◆??flash．C文件。Flash的驱动程序就在此文件中。

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◆??????memsetup．S文件。

◆??config．mk文件．此文件用于设置程序链接的起始地

址．

◆u-boot．Ids文件。

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③?include／configs目录下leopard2a．h文件．此文件是

leopard2a目标板头文件，大多数寄存器参数是在这一文件中

设置完成的．

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3.3?uboot网络下载功能的添加和RAM调试

在commom/main.c?中的main_loop函数中添加tftp下载的函数，可以通过按钮触发下载rimage，kimage。

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在烧录u-boot.bin之前，需要进行ram调试，保证uboot可以在EVB上正常运行。

先下載U-boot?到SDRAM上,?然後執行SDRAM?上的U-boot?程序,?以確認U-boot可以正常執行,

Command?如下:

1.???????“tftp a00000?u-boot.bin” <=?下載程序到SDRAM

2.???????“go a00000”?<=?從SDRAM?執行程序

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如果U-boot?可以相容於目前的硬件,5VT EVB?會重新正常啟動

要是不能正常啟動,表示U-boot?不相容於目前的硬件,?請更換新的u-boot.

再重新測試,?直到被測試的U-boot可以正常啟動