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php爱好者> php文档>U-Boot源码分析及移植(2)

U-Boot源码分析及移植(2)

时间:2009-08-09  来源:lixuan216

接上一篇 三、u-boot的重要细节。  主要分析流程中各函数的功能。按启动顺序罗列一下启动函数执行细节。按照函数start_armboot流程进行分析:
    1)DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
     这个宏定义在include/global_data.h中:
     #define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR     register volatile gd_t *gd asm ("r8")
     声明一个寄存器变量 gd 占用r8。这个宏在所有需要引用全局数据指针gd_t *gd的源码中都有申明。
     这个申明也避免编译器把r8分配给其它的变量. 所以gd就是r8,这个指针变量不占用内存。
    2)gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));
    对全局数据区进行地址分配,_armboot_start为0x3f000000,CFG_MALLOC_LEN是堆大小+环境数据区大小,config/smdk2410.h中CFG_MALLOC_LEN大小定义为192KB.
    3)gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t));
    分配板子数据区bd首地址。
    这样结合start.s中栈的分配,
    stack_setup:
    ldr r0, _TEXT_BASE  /* upper 128 KiB: relocated uboot   */
    sub r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN /* malloc area                      */
    sub r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* bdinfoCFG_GBL_DATA_SIZE =128B */
    #ifdef CONFIG_USE_IRQ
    sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)
    #endif
    sub sp, r0, #12  /* leave 3 words for abort-stack    */
  不难得出上文所述的内存分配结构。
  下面几个函数是初始化序列表init_sequence[]中的函数:
  4)cpu_init();定义于cpu/arm920t/cpu.c
  分配IRQ,FIQ栈底地址,由于没有定义CONFIG_USE_IRQ,所以相当于空实现。
  5)board_init;极级初始化,定义于board/smdk2410/smdk2410.c
   设置PLL时钟,GPIO,使能I/D cache.
    设置bd信息:gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_SMDK2410;//板子的ID,没啥意义。
           gd->bd->bi_boot_params = 0x30000100;//内核启动参数存放地址
    6)interrupt_init;定义于cpu/arm920t/s3c24x0/interrupt.c
     初始化2410的PWM timer 4,使其能自动装载计数值,恒定的产生时间中断信号,但是中断被屏蔽了用不上。
    7)env_init;定义于common/env_flash.c(搜索的时候发现别的文件也定义了这个函数,而且没有宏定义保证只有一个被编译,这是个问题,有高手知道指点一下!)
  功能:指定环境区的地址。default_environment是默认的环境参数设置。
   gd->env_addr  = (ulong)&default_environment[0];
   gd->env_valid = 0;
  8)init_baudrate;初始化全局数据区中波特率的值
  gd->bd->bi_baudrate = gd->baudrate =(i > 0)
   ? (int) simple_strtoul (tmp, NULL, 10)
   : CONFIG_BAUDRATE;
    9)serial_init; 串口通讯设置 定义于cpu/arm920t/s3c24x0/serial.c
     根据bd中波特率值和pclk,设置串口寄存器。
    10)console_init_f;控制台前期初始化common/console.c
    由于标准设备还没有初始化(gd->flags & GD_FLG_DEVINIT=0),这时控制台使用串口作为控制台
    函数只有一句:gd->have_console = 1;
    10)dram_init,初始化内存RAM信息。board/smdk2410/smdk2410.c
    其实就是给gd->bd中内存信息表赋值而已。
    gd->bd->bi_dram[0].start = PHYS_SDRAM_1;
  gd->bd->bi_dram[0].size = PHYS_SDRAM_1_SIZE;
  初始化序列表init_sequence[]主要函数分析结束。
  11)flash_init;定义在board/smdk2410/flash.c
   这个文件与具体平台关系密切,smdk2410使用的flash与FS2410不一样,所以移植时这个程序就得重写。
   flash_init()是必须重写的函数,它做哪些操作呢?
   首先是有一个变量flash_info_t flash_info[CFG_MAX_FLASH_BANKS]来记录flash的信息。flash_info_t定义:
   typedef struct {
    ulong size;   /* 总大小BYTE  */
    ushort sector_count;  /* 总的sector数*/
    ulong flash_id;  /* combined device & manufacturer code */
    ulong start[CFG_MAX_FLASH_SECT];   /* 每个sector的起始物理地址。 */
    uchar protect[CFG_MAX_FLASH_SECT]; /* 每个sector的保护状态,如果置1,在执行erase操作的时候将跳过对应sector*/
     #ifdef CFG_FLASH_CFI //我不管CFI接口。
    .....
     #endif
   } flash_info_t;
    flash_init()的操作就是读取ID号,ID号指明了生产商和设备号,根据这些信息设置size,sector_count,flash_id.以及start[]、protect[]。
    12)把视频帧缓冲区设置在bss_end后面。
     addr = (_bss_end + (PAGE_SIZE - 1)) & ~(PAGE_SIZE - 1);
   size = vfd_setmem (addr);
   gd->fb_base = addr;
  13)mem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN);
   设置heap区,供malloc使用。下面的变量和函数定义在lib_arm/board.c
   malloc可用内存由mem_malloc_start,mem_malloc_end指定。而当前分配的位置则是mem_malloc_brk。
   mem_malloc_init负责初始化这三个变量。malloc则通过sbrk函数来使用和管理这片内存。
    static ulong mem_malloc_start = 0;
    static ulong mem_malloc_end = 0;
    static ulong mem_malloc_brk = 0;
    static
    void mem_malloc_init (ulong dest_addr)
    {
     mem_malloc_start = dest_addr;
     mem_malloc_end = dest_addr + CFG_MALLOC_LEN;
     mem_malloc_brk = mem_malloc_start;
   
     memset ((void *) mem_malloc_start, 0,
       mem_malloc_end - mem_malloc_start);
    }
    void *sbrk (ptrdiff_t increment)
    {
     ulong old = mem_malloc_brk;
     ulong new = old + increment;
   
     if ((new < mem_malloc_start) || (new > mem_malloc_end)) {
      return (NULL);
     }
     mem_malloc_brk = new;
     return ((void *) old);
    }
  14)env_relocate() 环境参数区重定位
  由于初始化了heap区,所以可以通过malloc()重新分配一块环境参数区,
  但是没有必要,因为默认的环境参数已经重定位到RAM中了。
  /**这里发现个问题,ENV_IS_EMBEDDED是否有定义还没搞清楚,而且CFG_MALLOC_LEN也没有定义,也就是说如果ENV_IS_EMBEDDED没有定义则执行malloc,是不是应该有问题?**/
  15)IP,MAC地址的初始化。主要是从环境中读,然后赋给gd->bd对应域就OK。
  16)devices_init ();定义于common/devices.c
  int devices_init (void)//我去掉了编译选项,注释掉的是因为对应的编译选项没有定义。
   {
     devlist = ListCreate (sizeof (device_t));//创建设备列表
    i2c_init (CFG_I2C_SPEED, CFG_I2C_SLAVE);//初始化i2c接口,i2c没有注册到devlist中去。
    //drv_lcd_init ();
    //drv_video_init ();
    //drv_keyboard_init ();
    //drv_logbuff_in
    it ();
    drv_system_init ();  //这里其实是定义了一个串口设备,并且注册到devlist中。
    //serial_devices_init ();
    //drv_usbtty_init ();
    //drv_nc_init ();
   }
  经过devices_init(),创建了devlist,但是只有一个串口设备注册在内。显然,devlist中的设备都是可以做为console的。
16) jumptable_init ();初始化gd->jt。1.1.6版本的jumptable只起登记函数地址的作用。并没有其他作用。
 17)console_init_r ();后期控制台初始化
     主要过程:查看环境参数stdin,stdout,stderr中对标准IO的指定的设备名称,再按照环境指定的名称搜索devlist,将搜到的设备指针赋给标准IO数组stdio_devices[]。置gd->flag标志GD_FLG_DEVINIT。这个标志影响putc,getc函数的实现,未定义此标志时直接由串口serial_getc和serial_putc实现,定义以后通过标准设备数组stdio_devices[]中的 putc和getc来实现IO。
 下面是相关代码:
    void putc (const char c)
         {
         #ifdef CONFIG_SILENT_CONSOLE
          if (gd->flags & GD_FLG_SILENT)//GD_FLG_SILENT无输出标志
           return;
         #endif
          if (gd->flags & GD_FLG_DEVINIT) {//设备list已经初始化
           /* Send to the standard output */
           fputc (stdout, c);
          } else {
           /* Send directly to the handler */
           serial_putc (c);//未初始化时直接从串口输出。
          }
         }
       void fputc (int file, const char c)
        {
         if (file < MAX_FILES)
          stdio_devices[file]->putc (c);
        }
为什么要使用devlist,std_device[]? 为了更灵活地实现标准IO重定向,任何可以作为标准IO的设备,如USB键盘,LCD屏,串口等都可以对应一个device_t的结构体变量,只需要实现getc和putc等函数,就能加入到devlist列表中去,也就可以被assign为标准IO设备std_device中去。如函数 int console_assign (int file, char *devname); /* Assign the console 重定向标准输入输出*/ 这个函数功能就是把名为devname的设备重定向为标准IO文件file(stdin,stdout,stderr)。其执行过程是在devlist中查找devname的设备,返回这个设备的device_t指针,并把指针值赋给std_device[file]。
 18)enable_interrupts(),使能中断。由于CONFIG_USE_IRQ没有定义,空实现。
    #ifdef CONFIG_USE_IRQ
    /* enable IRQ interrupts */
    void enable_interrupts (void)
    {
     unsigned long temp;
     __asm__ __volatile__("mrs %0, cpsr\n"
            "bic %0, %0, #0x80\n"
            "msr cpsr_c, %0"
            : "=r" (temp)
            :
            : "memory");
    }
    #else
        void enable_interrupts (void)
    { 
    } 
  19)设置CS8900的MAC地址。
  cs8900_get_enetaddr (gd->bd->bi_enetaddr); 
  20)初始化以太网。
  eth_initialize(gd->bd);//bd中已经IP,MAC已经初始化
  21)main_loop ();定义于common/main.c
  至此所有初始化工作已经完毕。main_loop在标准转入设备中接受命令行,然后分析,查找,执行。
 关于U-boot中命令相关的编程: 1、命令相关的函数和定义
  @main_loop:这个函数里有太多编译选项,对于smdk2410,去掉所有选项后等效下面的程序
  void main_loop()
   {
    static char lastcommand[CFG_CBSIZE] = { 0, };
    int len;
    int rc = 1;
    int flag;
     char *s;
    int bootdelay;
    s = getenv ("bootdelay");   //自动启动内核等待延时
    bootdelay = s ? (int)simple_strtol(s, NULL, 10) : CONFIG_BOOTDELAY;
  
    debug ("### main_loop entered: bootdelay=%d\n\n", bootdelay);
    s = getenv ("bootcmd");  //取得环境中设置的启动命令行
    debug ("### main_loop: bootcmd=\"%s\"\n", s ? s : "");
  
    if (bootdelay >= 0 && s && !abortboot (bootdelay))
    {
     run_command (s, 0);//执行启动命令行,smdk2410.h中没有定义CONFIG_BOOTCOMMAND,所以没有命令执行。
    }
   
    for (;;) {
    len = readline(CFG_PROMPT);//读取键入的命令行到console_buffer
  
     flag = 0; /* assume no special flags for now */
     if (len > 0)
      strcpy (lastcommand, console_buffer);//拷贝命令行到lastcommand.
     else if (len == 0)
      flag |= CMD_FLAG_REPEAT;
      if (len == -1)
      puts ("\n");
     else
      rc = run_command (lastcommand, flag); //执行这个命令行。
  
     if (rc <= 0) {
      /* invalid command or not repeatable, forget it */
      lastcommand[0] = 0;
    }
   }
 @run_comman();在命令table中查找匹配的命令名称,得到对应命令结构体变量指针,以解析得到的参数调用其处理函数执行命令。
    @命令结构构体类型定义:command.h中,
   struct cmd_tbl_s {
    char  *name;                         /* 命令名   */
    int  maxargs;                         /* 最大参数个数maximum number of arguments */
    int  repeatable; /* autorepeat allowed?  */
                                                   /* Implementation function 命令执行函数*/
    int  (*cmd)(struct cmd_tbl_s *, int, int, char *[]);
    char  *usage;                        /* Usage message (short) */
   #ifdef CFG_LONGHELP
    char  *help;                          /* Help  message (long) */
   #endif
   #ifdef CONFIG_AUTO_COMPLETE
                                                /* do auto completion on the arguments */
    int  (*complete)(int argc, char *argv[], char last_char, int maxv, char *cmdv[]);
   #endif
   };
   typedef struct cmd_tbl_s cmd_tbl_t;

   //定义section属性的结构体。编译的时候会单独生成一个名为.u_boot_cmd的section段。
   #define Struct_Section  __attribute__ ((unused,section (".u_boot_cmd")))

   //这个宏定义一个命令结构体变量。并用name,maxargs,rep,cmd,usage,help初始化各个域。
   #define U_BOOT_CMD(name,maxargs,rep,cmd,usage,help) \
   cmd_tbl_t __u_boot_cmd_##name Struct_Section = {#name, maxargs, rep, cmd, usage, help}
  
   2、在u-boot中,如何添加一个命令:
     1)CFG_CMD_*  命令选项位标志。在include/cmd_confdefs.h 中定义。
     每个板子的配置文件(如include/config/smdk2410.h)中都可以定义u-boot
     需要的命令,如果要添加一个命令,必须添加相应的命令选项。如下:
      #define CONFIG_COMMANDS \
    (CONFIG_CMD_DFL  | \
  &n

bsp; CFG_CMD_CACHE  | \
    /*CFG_CMD_NAND  |*/ \
    /*CFG_CMD_EEPROM |*/ \
    /*CFG_CMD_I2C  |*/ \
    /*CFG_CMD_USB  |*/ \
    CFG_CMD_REGINFO  | \
    CFG_CMD_DATE  | \
    CFG_CMD_ELF)
    定义这个选项主要是为了编译命令需要的源文件,大部分命令都在common文件夹下对应一个源文件
    cmd_*.c ,如cmd_cache.c实现cache命令。 文件开头就有一行编译条件:
    #if(CONFIG_COMMANDS&CFG_CMD_CACHE)
    也就是说,如果配置头文件中CONFIG_COMMANDS不或上相应命令的选项,这里就不会被编译。
   2)定义命令结构体变量,如:
    U_BOOT_CMD(
         dcache,   2,   1,     do_dcache,
         "dcache  - enable or disable data cache\n",
         "[on, off]\n"
         "    - enable or disable data (writethrough) cache\n"
        );
 其实就是定义了一个cmd_tbl_t类型的结构体变量,这个结构体变量名为__u_boot_cmd_dcache。
    其中变量的五个域初始化为括号的内容。分别指明了命令名,参数个数,重复数,执行命令的函数,命令提示。
    每个命令都对应这样一个变量,同时这个结构体变量的section属性为.u_boot_cmd.也就是说每个变量编译结束
    在目标文件中都会有一个.u_boot_cmd的section.一个section是连接时的一个输入段,如.text,.bss,.data等都是section名。
    最后由链接程序把所有的.u_boot_cmd段连接在一起,这样就组成了一个命令结构体数组。
    u-boot.lds中相应脚本如下:
      . = .;
      __u_boot_cmd_start = .;
      .u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) }
      __u_boot_cmd_end = .;
    可以看到所有的命令结构体变量集中在__u_boot_cmd_start开始到__u_boot_cmd_end结束的连续地址范围内,
    这样形成一个cmd_tbl_t类型的数组,run_command函数就是在这个数组中查找命令的。
   3)实现命令处理函数。命令处理函数的格式:
   void function (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[])
  总体来说,如果要实现自己的命令,应该在include/com_confdefs.h中定义一个命令选项标志位。
   在板子的配置文件中添加命令自己的选项。按照u-boot的风格,可以在common/下面添加自己的cmd_*.c,并且定义自己的命令结构体变量,如U_BOOT_CMD(
         mycommand,   2,   1,     do_mycommand,
         "my command!\n",
         "...\n"
         " ..\n"
        );
然后实现自己的命令处理函数do_mycommand(cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[])。
 

 
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