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u-boot启动代码start.S详解1

2010-09-13  langhuayi...

U-BOOT
一、U-BOOT的目录结构
u-boot目录下有18个子目录,分别存放管理不通的源程序。这些目录中所要存放的文件有其规则,可以分成三类。
第一类目录与处理器体系结构或者开发板硬件直接相关;
第二类目录是一些通用的函数或者驱动程序;
第三类目录是u-boot的应用程序、工具或者文档。
Board:和一些已有开发板相关的文件,比如Makefile和u-boot.lds等都和具体开发板的硬件和地址分配有关。
Common:与体系结构无关的文件,实现各种命令的C文件。
CPU:CPU 相关文件,其中的子目录都是以u-boot所支持的CPU为名,比如有子目录arm926ejs、mips、mpc8260和nios等,每个特定的子目 录中都包括cpu.c和interrupt.c和start.S。其中cpu.c初始化cpu、设置指令cache和数据cache 等;interrupt.c设置系统的各种终端和异常,比如快速中断,开关中断、时钟中断、软件中断、预取中止和未定义指令等;start.S是u- boot启动时执行的第一个文件,他主要是设置系统堆栈和工作发式,为进入C程序奠定基础。
Disk:disk驱动的分区处理代码、
Doc:文档。
Drivers:通用设备驱动程序,比如各种网卡、支持CFI的flash、串口和USB总线等。
Dtt:数字温度测量器或者传感器的驱动
Examples:一些独立运行的应用程序的例子。
Fs:支持文件系统的文件,u-boot现在支持cramfs、fat、fdos、jffs2、yaffs和registerfs。
Include:头文件,还有对各种硬件平台支持的会变文件,系统的配置文件和对文件系统支持的文件。
Net:与网络有关的代码,BOOTP协议、TFTP协议RARP协议和NFS文件系统的实现。
Lib_ppc:存放对PowerPC体系结构通用的文件,主要用于实现PowerPC平台通用的函数,与PowerPC体系结构相关的代码。
Lib_i386:存放对X86体系结构通用的文件,主要用于实现X86平台通用的函数,与PowerPc体系结构相关的代码。
Lib_arm: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,与ARM体系结构相关的代码。
Lib_generic:通用的多功能函数实现。
Post:上电自检。
Rtc: 实时时钟驱动。
Tools:创建S-Record格式文件和U-BOOT images的工具。
二、u-boot的编译
u-boot的源码是通过GCC和Makefile组织编译的,顶层目录下的Makefile首先可以设置板子的定义,然后递归地调用各级目录下的Makefile,最后把编译过的程序链接成u-boot的映像。
顶层目录下的Makefile,它是负责U-Boot整体配置编译。每一种开发板在Makefile都需要有板子配置的定义,如smdk2442定义如下:
smdk2442_config: unconfig
 @./mkconfig $(@:_config=) arm arm920t smdk2442
执行配置U-Boot的命令make smdk2442_config,通过./mkconfig脚本生成include/config.mk的配置文件。文件内容是根据Makefile对板子的配置生成的。
配置环境和编译过程如下所述,U-boot的编译环境配置需要:cross-2.95.3.tar.bz2和s3c24x0_uboot_rel_0_0_1_061002.tar.bz2,将文件拷贝到/home/amoi/working/下,(chenpx@chenpx:/mnt/hgfs/share$ cp cross-2.95.3.tar.bz2 /home/amoi/working
chenpx@chenpx:/mnt/hgfs/share$ cp s3c-u-boot-1.1.6.tar.bz2 /home/amoi/working),
 然后对对文件进行解压(chenpx@chenpx:/home/chenpx/working$ tar jxvf cross-2.95.3.tar.bz2和chenpx@chenpx:/home/chenpx/working$ tar jxvf s3c24x0_uboot_rel_0_0_1_061002.tar.bz2),在/usr/local/目录下建立一个arm文件夹(mkdir –p /usr/local/arm (-p  是需要时创建上层目录,如目录早已存在则不当作错误))将cross-2.95.3.tar.bz2解压出来的移动到/usr/local/arm/下 (mv 2.95.3 /usr/local/arm/)
移动后添加环境变量export PATH=$PATH:/usr/local/2.95.3/bin/
 
修改s3c24x0_uboot_dev中的makefile,修改CROSS_COMPILE = /usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-其他的用#注释掉。
 


接下来就是加载配置:
最后进行编译:make,最终在s3c24x0_uboot-dev目录下生成u-boot、u-boot.bin、u-boot.map、2 u-boot.srec四个文件。

三、u-boot系统启动流程
大多数bootloader都分为stage1和stage2两部分,u-boot也不例外。依赖于CPU体 系结构的代码(如设备初始化代码等)通常都放在stage1且可以用汇编语言来实现,而stage2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。
1、Stage1  start.S代码结构
u-boot的stage1代码通常放在start.S文件中,他用汇编语言写成,其主要代码部分如下:
(1)定义入口。由于一个可执行的Image必须有一个入口点,并且只能有一个全局入口,通常这个入口放在ROM(Flash)的0x0地址,因此,必须通知编译器以使其知道这个入口,该工作可通过修改连接器脚本来完成。
(2)设置异常向量(Exception Vector)。
(3)设置CPU的速度、时钟频率及终端控制寄存器。
(4)初始化内存控制器。
(5)将ROM中的程序复制到RAM中。
(6)初始化堆栈。
(7)转到RAM中执行,该工作可使用指令ldr pc来完成。
2、Stage2  C语言代码部分
lib_arm/board.c中的start arm boot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u-boot(armboot)的主函数,该函数只要完成如下操作:
(1)调用一系列的初始化函数。
(2)初始化Flash设备。
(3)初始化系统内存分配函数。
(4)如果目标系统拥有NAND设备,则初始化NAND设备。
(5)如果目标系统有显示设备,则初始化该类设备。
(6)初始化相关网络设备,填写IP、MAC地址等。
(7)进去命令循环(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。
3、U-Boot的启动顺序
主要顺序如下图所示

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