UBOOT引导Linux内核及向内核传递参数的方式

冷不防 2022-01-21 06:21 608阅读 0赞

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一直以来没有想过有什么好的办法通过寄存器向内核传递参数，直到今天读UBOOT的实现方式。  
　　在UBOOT中，引导内核最常用的方法是bootm命令，bootm命令可以引导“UBOOT格式”的内核。先花点时间了解一下什么是“UBOOT格式”的内核吧：用 **[UBOOT][]**自带的mkimage命令生成的内核称为"UBOOT"格式的内核。以下面这条命令为例：  
　　 mkimage -n "Kernel 2.4.18" -A arm -O linux -T kernel -C none -a 30007fc0 -e 30008000 -d 4020.bin vmlinux-2.4.18.img  
   　其中与内核引导最密切的是-e 30008000，也就是内核的入口地址。其它参数可以参考帮助信息。其它UBOOT格式的内核与原来相比，只是进行（可选）了压缩，并在前面加了一个0x40大小的头。这个头里放了内核的位置(0x30007fc0)和入口地址(0x30008000)和其它信息。  
　　bootm命令执行时，先对头部信息等进行校验，然后把头信息放到一个结构里面。最后根据内核类型调用相应的启动函数。对于Linux而言就是do\_bootm\_linux，在启动函数里面，有这么一个操作： theKernel = (void (\*)(int, int, uint))ntohl(hdr->ih\_ep);，这是最关键的一个操作，将内核的入口地址0x30008000赋给了theKernel，在启动函数的最后，使用 theKernel (0, bd->bi\_arch\_number, bd->bi\_boot\_params);启动内核。  
　　根据传参规范，三个变量分别用r0,r1,r2传给内核，这样就巧妙地利用了函数指针进行了参数传递，实在是精妙！  
  
　　上面讲完了内核的引导及传参，需要引起注意的就是在使用mkimage命令生成内核时，-e后面的地址要比-a后面的地址偏移0x40，原因很简单，就不在细说了。

## 关于mkimage的使用方法请参考上一篇文章：[uboot的工具mkimage使用方法][uboot_mkimage] ##

上面提到，bootloader巧妙地利用函数指针及传参规范将R0:0x0，R1:机器号，R2:参数地址传递给内核．由于R0，R1比较简单，不需要再作说明．需要花点时间了解的是R2寄存器．  
　　R2寄存器传递的是一个指针，这个指针指向一个TAG区域．UBOOT和Linux内核之间正是通过这个扩展了的TAG区域来进行复杂参数的传递，如command line，文件系统信息等等，用户也可以扩展这个TAG来进行更多参数的传递．TAG区域存放的地址，也就是R2的值，是在/board/yourboard/youboard.c里的board\_init函数中初始化的，如在UB4020中初始化为：gd->bd->bi\_boot\_params = 0x30000100;，这是一个绝对地址．  
　　TAG区的结构比较简单，可以视为一个一个TAG的排列（数组？），每一个TAG传递一种特定类型的参数．各种系统TAG的定义可以参考./include/asm-arm/setup.h．  
　　下面是一个TAG区的例子：  
　　0x30000100  00000005 54410001 00000000 00000000   
　　0x30000110  00000000 0000000F 54410009 746F6F72   
　　0x30000120  65642F3D 61722F76 7220306D 6F632077   
　　0x30000130  6C6F736E 74743D65 2C305379 30303639   
　　0x30000140  696E6920 6C2F3D74 78756E69 EA006372   
　　0x30000150  00000004 54420005 30300040 00200000   
　　0x30000160  00000000 00000000   
　　我们可以看到一共有三个TAG：  
　　第一个TAG的长度是5个字，类型是ATAG\_CORE（54410001），有三个元素，均为全零．TAG区必须以这个TAG开头．  
　　第二个TAG的长度是F个字，类型是ATAG\_CMDLINE（54410009），这是一个字符串，是向内核传递的kernel command line  
　　第三个TAG的长度是4个字，类型是ATAG\_INITRD2（54410005），有两个元素，第一个是start:30300040（30300000+40），第二个是size:200000（2M）  
　　如果说还有第四个TAG，那就是末尾的两个全零，这是TAG结束的标志．  
　　这些TAG是在./lib\_arm/arm\_linux.c中的do\_bootm\_linux函数中建立起来的．具体建立哪些TAG，由相应的控制宏决定．具体可以参考相应代码．例子中第一个TAG是起始TAG，如果环境变量中有bootargs，则建立第二个TAG，如果bootm有两个参数（引导文件系统），则会读取文件系统头部的必要信息，建立第三个TAG．  
　　内核启动后，将根据R2寄存器的值找到这些TAG，并根据TAG类型，调用相应的处理函数进行处理，从而获取内核运行的必要信息．

[UBOOT]: http://blog.csdn.net/shanzhizi/article/category/1434438
[uboot_mkimage]: http://blog.csdn.net/shanzhizi/article/details/9134107