itop4412-uboot编译分析

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2022-02-27 04:14 206阅读 0赞

参考：

https://www.cnblogs.com/wrjvszq/p/4217171.html

https://blog.csdn.net/hyyoxhk/article/details/81734733

pc与嵌入式系统启动步骤

分析u-boot.bin编译过程

build\_uboot.sh分析

Makefile分析

mkconfig文件分析

链接文件u-boot.lds分析

u-boot启动分析

start.S文件分析

board.c内start\_armboot函数分析

main\_loop函数分析：

run\_command函数分析

添加一条新的指令（以hello为例）：

pc与嵌入式系统启动步骤  
PC    嵌入式系统  
BIOS    bootloader u-boot使用的最多  
引导操作系统Windows    linux内核  
识别c、d盘

挂接“根文件系统”  
运行应用程序 qq、msn等    应用程序  
BootLoader最终目的：启动内核

从flash独处内核放到内存中去  
启动内核  
u-boot要实现的功能

读flash，( 写flash，网卡,USB等为了开发方便)  
初始化SDRAM（内存）（初始化时钟、初始化串口等）  
启动内核  
分析u-boot.bin编译过程

build\_uboot.sh分析  
./build\_uboot.sh SCP\_1GDDR     在itop4412中使用编译脚本“build\_uboot.sh”编译 uboot，参数为SCP\_1GDDR

./build\_uboot.sh主要内容：

if   \[ "$1" = "SCP\_1GDDR" \] ||   \[ "$1" = "SCP\_2GDDR" \] || \[ "$1" = "SCP\_1GDDR\_Ubuntu" \] ||   \[ "$1" = "SCP\_2GDDR\_Ubuntu" \]  
then   
      sec\_path="../CodeSign4SecureBoot\_SCP/"  
      CoreBoard\_type="SCP"  
   
   
if \[ "$1" = "SCP\_1GDDR" \]  
                then  
                    make itop\_4412\_android\_config\_scp\_1GDDR  
   
make -j$CPU\_JOB\_NUM  
定义路径，命名  
make itop\_4412\_android\_config\_scp\_1GDDR 进行配置，参数为itop\_4412\_android\_config\_scp\_1GDDR  
make -j$CPU\_JOB\_NUM 多线程编译  
Makefile分析  
Makefile文件：搜索 编译参数SCP\_2GDDR 可得到

itop\_4412\_android\_config\_scp\_1GDDR:        unconfig  
    @$(MKCONFIG) $(@:\_config=) arm arm\_cortexa9 smdkc210 samsung s5pc210 SCP\_1GDDR  
MKCONFIG    := $(SRCTREE)/mkconfig 表示当前目录下的mkconfig 所以这句代码可以表示为： （$1:就表示第1个参数或者命令）

mkconfig itop\_4412\_android\_config\_scp\_2GDDR arm arm\_cortexa9 smdkc210 samsung s5pc210 SCP\_2GDDR  
  $0                        $1               $2      $3        $4        $5      $6      $7        
该条语句具体内容请看下文mkconfig分析。

OBJS  = cpu/$(CPU)/start.o  
ifeq ($(CPU),i386)  
OBJS += cpu/$(CPU)/start16.o  
OBJS += cpu/$(CPU)/resetvec.o  
endif  
ifeq ($(CPU),ppc4xx)  
OBJS += cpu/$(CPU)/resetvec.o  
endif  
ifeq ($(CPU),mpc85xx)  
OBJS += cpu/$(CPU)/resetvec.o  
endif  
   
OBJS := $(addprefix $(obj),$(OBJS))  
   
LIBS  = lib\_generic/libgeneric.a  
LIBS += lib\_generic/lzma/liblzma.a  
LIBS += lib\_generic/lzo/liblzo.a  
………………  
ALL += $(obj)u-boot.srec $(obj)u-boot.bin $(obj)System.map $(U\_BOOT\_NAND) $(U\_BOOT\_ONENAND)  
………………  
$(obj)u-boot.bin:    $(obj)u-boot  
   
$(obj)u-boot:    depend $(SUBDIRS) $(OBJS) $(LIBBOARD) $(LIBS) $(LDSCRIPT) $(obj)u-boot.lds  
        $(GEN\_UBOOT)  
ifeq ($(CONFIG\_KALLSYMS),y)  
        smap=\`$(call SYSTEM\_MAP,u-boot) | \\  
            awk '$$2 ~ /\[tTwW\]/ \{printf $$1 $$3 "\\\\\\\\000"\}'\` ; \\  
        $(CC) $(CFLAGS) -DSYSTEM\_MAP="\\"$$\{smap\}\\"" \\  
            -c common/system\_map.c -o $(obj)common/system\_map.o  
        $(GEN\_UBOOT) $(obj)common/system\_map.o  
编译好之后打包成.a文件到LIBS库里面，.o文件到OBJS，第一个文件必须是start.o  
目标是生成u-boot.bin。u-boot.bin(二进制文件)依赖于u-boot文件(elf文件)，u-boot文件又依赖于u-boot.lds文件  
all表示所有文件都要编译  
各种编译的原材料如何组织成一个u-boot，需要依照链接脚本u-boot.lds  
mkconfig文件分析  
mkconfig简单摘要：

mkconfig itop\_4412\_android\_config\_scp\_2GDDR arm arm\_cortexa9 smdkc210 samsung s5pc210 SCP\_2GDDR  
  $0                        $1               $2      $3        $4        $5      $6      $7        
   
if   \[ "$7" = "SCP\_1GDDR" \]  ||   \[ "$7" = "SCP\_2GDDR" \] || \[ "$7" = "POP\_1GDDR" \]  ||   \[ "$7" = "POP\_2GDDR" \]  
then   
      BOARD\_NAME="itop\_4412\_android"  
      echo "CoreBoard OS is android or linux...... "  
……  
   
\[ "$\{BOARD\_NAME\}" \] || BOARD\_NAME="$1"  
\[ $\# -lt 4 \] && exit 1  
\[ $\# -gt 7 \] && exit 1  
……  
if \[ "$SRCTREE" != "$OBJTREE" \] ; then  
    mkdir -p $\{OBJTREE\}/include  
    mkdir -p $\{OBJTREE\}/include2  
    cd $\{OBJTREE\}/include2  
    rm -f asm  
    ln -s $\{SRCTREE\}/include/asm-$2 asm  
    LNPREFIX="../../include2/asm/"  
    cd ../include  
    rm -rf asm-$2  
    rm -f asm  
    mkdir asm-$2  
    ln -s asm-$2 asm  
else  
    cd ./include  
    rm -f asm  
    ln -s asm-$2 asm  
fi  
……  
rm -f asm-$2/arch  
   
if \[ -z "$6" -o "$6" = "NULL" \] ; then  
    ln -s $\{LNPREFIX\}arch-$3 asm-$2/arch  
else  
    ln -s $\{LNPREFIX\}arch-$6 asm-$2/arch  
fi  
   
if \[ "$2" = "arm" \] ; then  
    rm -f asm-$2/proc  
    ln -s $\{LNPREFIX\}proc-armv asm-$2/proc  
fi  
   
\#  
\# Create include file for Make  
\#  
echo "ARCH   = $2" >  config.mk  
echo "CPU    = $3" >> config.mk  
echo "BOARD  = $4" >> config.mk  
   
\[ "$5" \] && \[ "$5" != "NULL" \] && echo "VENDOR = $5" >> config.mk  
   
\[ "$6" \] && \[ "$6" != "NULL" \] && echo "SOC    = $6" >> config.mk  
……  
\#  
\# Create board specific header file  
\#  
if \[ "$APPEND" = "yes" \]    \# Append to existing config file  
then  
    echo >> config.h  
else  
    > config.h        \# Create new config file  
fi  
echo "/\* Automatically generated - do not edit \*/" >>config.h  
   
for i in $\{TARGETS\} ; do  
    echo "\#define CONFIG\_MK\_$\{i\} 1" >>config.h ;  
done  
   
\#add by dg for all itop4412 type boards  
   
\[ "$7" \] && \[ "$7" != "NULL" \] && echo "\#define CONFIG\_$7" >> config.h  
if   \[ "$7" = "SCP\_1GDDR" \]  ||   \[ "$7" = "SCP\_2GDDR" \] || \[ "$7" = "POP\_1GDDR" \]  ||   \[ "$7" = "POP\_2GDDR" \]  
then   
      BOARD\_NAME="itop\_4412\_android"  
      echo "CoreBoard OS is android or linux...... " 命名BOARD\_NAME，并打印一句话。

\[ "$\{BOARD\_NAME\}" \] || BOARD\_NAME="$1" 如果没有BOARD\_NAME,那么就定义为 参数$1

\[ $\# -lt 4 \] && exit 1  
\[ $\# -gt 7 \] && exit 1  如果参数小于4个或者大于7个就退出 显然不会退出

if \[ "$SRCTREE" != "$SRCTREE" \] ; then  在Makefile源码中"$SRCTREE" "$SRCTREE" 两者相等，所以不执行if内容

cd ./include  
    rm -f asm  
    ln -s asm-$2 asm   代入$2就是 In -s asm-arm asm 创建一个连接文件 asm指向asm-arm  
驱动源码中加入头文件\#include <asm/type.h> 就等于asm-arm/type.h

rm -f asm-$2/arch 删除asm-arm/arch

ln -s $\{LNPREFIX\}arch-$6 asm-$2/arch  In -s arch-s5pc210 asm-arm/arch 在asm-arm目录下建一个arch文件，是一个链接文件指向arch-s5pc210

rm -f asm-$2/proc  删除asm-arm/proc  
ln -s $\{LNPREFIX\}proc-armv asm-$2/proc In -s proc-armv asm-arm/proc 创建链接文件asm-arm/proc，指向proc-armv

echo "ARCH   = $2" >  config.mk  >表示创建配置文件  
echo "CPU    = $3" >> config.mk  >>表示追加内容  
echo "BOARD  = $4" >> config.mk   
\[ "$5" \] && \[ "$5" != "NULL" \] && echo "VENDOR = $5" >> config.mk  
\[ "$6" \] && \[ "$6" != "NULL" \] && echo "SOC    = $6" >> config.mk  
 ARCH  = arm   
 CPU   = arm\_cortexa9   
 BOARD = smdkc210  
VENDOR = samsung   
  SOC  = s5pc210

> config.h 新建config.h头文件  
echo "/\* Automatically generated - do not edit \*/" >>config.h

for i in $\{TARGETS\} ; do  
    echo "\#define CONFIG\_MK\_$\{i\} 1" >>config.h;  
done

追加 /\* Automatically generated - do not edit \*/ 和\#define CONFIG\_MK\_$\{i\} 1 到config.h

\---------mkconfig文件所做工作：

asm、proc-armv等链接文件  
创建config.mk文件  
创建config.h头文件  
链接文件u-boot.lds分析  
OUTPUT\_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")  
OUTPUT\_ARCH(arm)  
ENTRY(\_start)  
SECTIONS  
\{  
 . = 0x00000000;  0xc3e00000   
 . = ALIGN(4);  
 .text :  
 \{  
  cpu/arm\_cortexa9/start.o (.text)  
  cpu/arm\_cortexa9/s5pc210/cpu\_init.o (.text)  
  board/samsung/smdkc210/lowlevel\_init.o (.text)  
  common/ace\_sha1.o (.text)  
  \*(.text)  
 \}  
 . = ALIGN(4);  
 .rodata : \{ \*(SORT\_BY\_ALIGNMENT(SORT\_BY\_NAME(.rodata\*))) \}  
 . = ALIGN(4);  
 .data : \{ \*(.data) \}  
 . = ALIGN(4);  
 .got : \{ \*(.got) \}  
 \_\_u\_boot\_cmd\_start = .;  
 .u\_boot\_cmd : \{ \*(.u\_boot\_cmd) \}  
 \_\_u\_boot\_cmd\_end = .;  
 . = ALIGN(4);  
 \_\_bss\_start = .;  
 .bss : \{ \*(.bss) \}  
 \_end = .;  
\}  
cd /home/topeet/android4.0/iTop4412\_uboot && /usr/local/arm/arm-2009q3/bin/arm-none-linux-gnueabi-ld -Bstatic -T u-boot.lds  -Ttext 0xc3e00000 $UNDEF\_SYM 所以地址0x00000000会加上0xc3e00000

第一个链接的是cpu/arm\_cortexa9/start.o (.text)，因此u-boot.bin的入口代码在cpu/arm\_cortexa9/start.o，对应的代码在cpu/arm920t/start.S中。

u-boot启动分析  
start.S文件分析  
57-65行  
 中断向量设置  
 58行跳转到reset到184行  
   
194-197行  
    设置CPU在SVC工作模式，获取最高等级的权限

201-216行  
    cache初始化  
    关闭cache  
220-226行  
    关闭mmu（内存肯定不能用）  
240-243行  
    读取OM状态  
    \#define POWER\_BASE                0x10020000  
    假设是eMMC启动，bit3=bit5=1 0x28  
    执行271行 保存OM状态为0x28  BOOT\_EMMC441  
293行  
    初始化PLL（时钟）、复用口、内存  
    跳转到  
    board/samsung/smdkc210/lowlevel\_init文件中  
296行  
    手机冷启动强制PS\_HOLD输出高电平

301-304行  
    要准备调用C语言，从汇编到C语言必须设置堆栈  
317-322行  
    判断程序是在eMMC中还是在内存中  
    不相等，直接执行后面的  
326-332行  
    点亮两个灯  
336-338行  
    延时  
      
359-380行  
    367-368行  
    emmc441\_boot跳到418行  
418-433行  
    426行    emmc441\_uboot\_copy 是在bl2中  
    把uboot从emmc中拷贝到内存中（mmu是关闭的）  
    428-433行  
        如果拷贝失败，则去tf卡中找uboot  
441-467行  
    使能MMU（代码已经在内存中，内存打开可以使用）  
    跳转到内存中  
481-491行  
    堆栈设置以及初始化  
509行  
    start\_armboot跳到c语言  
    汇编阶段完成，到C语言阶段  
\----------------------------

start.S具体的工作：

设置中断向量  
CPU进入SVC模式，最高权限  
设置控制寄存器地址  
关闭看门狗  
屏蔽中断  
设置MPLLCON、UPLLCON、CLKDIVN  
关闭MMU，cache  
初始化ram寄存器  
复制uboot从flash到内存  
设置堆栈  
清除bss段  
调用start\_armboot进入u-boot第二阶段  
board.c内start\_armboot函数分析  
init\_fnc\_t \*init\_sequence\[\] = \{  
\#if defined(CONFIG\_ARCH\_CPU\_INIT)  
    arch\_cpu\_init,        /\* basic arch cpu dependent setup \*/  
\#endif  
    board\_init,        /\* basic board dependent setup \*/  
//\#if defined(CONFIG\_USE\_IRQ)  
    interrupt\_init,        /\* set up exceptions \*/  
//\#endif  
    //timer\_init,        /\* initialize timer \*/  
\#ifdef CONFIG\_FSL\_ESDHC  
    //get\_clocks,  
\#endif  
    env\_init,        /\* initialize environment \*/  
    init\_baudrate,        /\* initialze baudrate settings \*/  
    serial\_init,        /\* serial communications setup \*/  
    console\_init\_f,        /\* stage 1 init of console \*/  
    off\_charge,        // xiebin.wang @ 20110531,for charger&power off device.  
   
    display\_banner,        /\* say that we are here \*/  
\#if defined(CONFIG\_DISPLAY\_CPUINFO)  
    print\_cpuinfo,        /\* display cpu info (and speed) \*/  
\#endif  
\#if defined(CONFIG\_DISPLAY\_BOARDINFO)  
    checkboard,        /\* display board info \*/  
\#endif  
\#if defined(CONFIG\_HARD\_I2C) || defined(CONFIG\_SOFT\_I2C)  
    //init\_func\_i2c,  
\#endif  
    dram\_init,        /\* configure available RAM banks \*/  
\#if defined(CONFIG\_CMD\_PCI) || defined (CONFIG\_PCI)  
    //arm\_pci\_init,  
\#endif  
    display\_dram\_config,  
    NULL,  
\};  
   
    for (init\_fnc\_ptr = init\_sequence; \*init\_fnc\_ptr; ++init\_fnc\_ptr) \{  
        if ((\*init\_fnc\_ptr)() != 0) \{  
            hang ();  
        \}  
    \}

u-boot启动内核：

从flash读出内核  
启动内核  
main\_loop函数分析：  
s = getenv ("bootcmd");  
获得环境变量bootcmd，bootcmd = nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel;bootm 0x30007FC0

run\_command (s, 0);  
执行环境变量bootcmd里面的命令（nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel），做到读出内核并运行（bootm 0x30007FC0）。

\----------------

假如bootcount倒计时按下回车键，进入u-boot控制界面

len = readline (CONFIG\_SYS\_PROMPT);  
rc = run\_command (lastcommand, flag);  
读出串口的数据，并执行命令。

run\_command函数分析  
cmd\_tbl\_t \*cmdtp;  cmd\_tbl\_t 结构体里哦面包含了指令名字、实现函数等。

(\*sep == ';') &&   可以使用；号隔开两个指令，分别处理

if ((argc = parse\_line (finaltoken, argv)) == 0)  提取出指令字符串

cmdtp = find\_cmd(argv\[0\])  从指令表找到指令

在u-boot.lds中：所有指令存放在 .u-boot\_cmd段，从\_\_u\_boot\_cmd\_start开始，到\_\_u\_boot\_cmd\_end结束。

\_\_u\_boot\_cmd\_start = .;  
 .u\_boot\_cmd : \{ \*(.u\_boot\_cmd) \}  
 \_\_u\_boot\_cmd\_end = .;  
find\_cmd从\_\_u\_boot\_cmd\_start开始开始查找指令，找到后返回cmd\_tbl\_t 结构体指针。

if ((cmdtp->cmd) (cmdtp, flag, argc, argv) != 0) 调用这个指令的实现函数。

在正常情况下（没有在bootcount倒计时按下回车），会执行nand read.jffs2和bootm指令来读取flash的内核和启动内核，如果按下回车进入boot模式，则等待串口传送的指令。

.u-boot\_cmd段中存放的具体内容，以bootm为例

U\_BOOT\_CMD(  
    bootm,    CONFIG\_SYS\_MAXARGS,    1,    do\_bootm,  
    "boot application image from memory",  
    "\[addr \[arg ...\]\]\\n    - boot application image stored in memory\\n"  
    "\\tpassing arguments 'arg ...'; when booting a Linux kernel,\\n"  
    "\\t'arg' can be the address of an initrd image\\n"  
);  
   
这是一个宏定义  
   
   
command.h中有如下定义  
\#define Struct\_Section  \_\_attribute\_\_ ((unused,section (".u\_boot\_cmd")))  
   
\#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\}  
   
则  
cmd\_tbl\_t \_\_u\_boot\_cmd\_bootm \_\_attribute\_\_ ((unused,section (".u\_boot\_cmd"))) =   
\{"bootm", CONFIG\_SYS\_MAXARGS, 1, do\_bootm, "boot application image from memory", help\}  
添加一条新的指令（以hello为例）：  
编写cmd\_hello.c文件放进common文件夹；  
修改common文件夹内的Makefile文件，在COBJS内最后面添加cmd\_hello.o；  
make命令重新编译u-boot；  
重新烧写u-boot，在u-boot模式内输入，help指令查看是否有hello指令；  
使用hello指令，hello help指令，hello+参数 指令，查看效果；  
以下代码是cmd\_hello.c

\#include <common.h>  
\#include <watchdog.h>  
\#include <command.h>  
\#include <image.h>  
\#include <malloc.h>  
\#include <u-boot/zlib.h>  
\#include <bzlib.h>  
\#include <environment.h>  
\#include <lmb.h>  
\#include <linux/ctype.h>  
\#include <asm/byteorder.h>  
   
int do\_hello (cmd\_tbl\_t \*cmdtp, int flag, int argc, char \*argv\[\])  
\{  
    int i;  
    printf("helloworld!\\n");  
    for(i=0;i<argc;i++)  
        \{      
            printf("argv\[%d\] = %s",i,argv\[i\]);  
        \}  
    return 0;  
\}  
   
   
U\_BOOT\_CMD(  
    hello,    1,        1,    do\_hello,  
    "just for test!! \\n",  
    "hello help..............\\n"  
);  
   
内核启动分析nand和bootm命令  
nand read.jffs2 0x30007fc0 kernel;  kernel表示分区。从nand读出内核：从哪里读？从kernel分区读取；放到那里去？0x0007FC0

do\_nand函数读取内核。

bootm 0x30007FC0命令：

do\_bootm函数：1、读取头部；2、移动内核到加载地址去；3、启动do\_bootm\_linux

do\_bootm\_linux：1、设置一些启动参数；2、调到入口地址启动内核

static boot\_os\_fn \*boot\_os\[\] = \{  
\#ifdef CONFIG\_BOOTM\_LINUX  
    \[IH\_OS\_LINUX\] = do\_bootm\_linux,  
\#endif  
\#ifdef CONFIG\_BOOTM\_NETBSD  
    \[IH\_OS\_NETBSD\] = do\_bootm\_netbsd,  
\#endif  
\#ifdef CONFIG\_LYNXKDI  
    \[IH\_OS\_LYNXOS\] = do\_bootm\_lynxkdi,  
\#endif  
\#ifdef CONFIG\_BOOTM\_RTEMS  
    \[IH\_OS\_RTEMS\] = do\_bootm\_rtems,  
\#endif  
\#if defined(CONFIG\_CMD\_ELF)  
    \[IH\_OS\_VXWORKS\] = do\_bootm\_vxworks,  
    \[IH\_OS\_QNX\] = do\_bootm\_qnxelf,  
\#endif  
\#ifdef CONFIG\_INTEGRITY  
    \[IH\_OS\_INTEGRITY\] = do\_bootm\_integrity,  
\#endif  
\};  
do\_bootm\_linux函数在boot\_os结构体数组内。

\#if defined (CONFIG\_SETUP\_MEMORY\_TAGS) || \\  
    defined (CONFIG\_CMDLINE\_TAG) || \\  
    defined (CONFIG\_INITRD\_TAG) || \\  
    defined (CONFIG\_SERIAL\_TAG) || \\  
    defined (CONFIG\_REVISION\_TAG) || \\  
    defined (CONFIG\_LCD) || \\  
    defined (CONFIG\_VFD)  
    setup\_start\_tag (bd);  
\#ifdef CONFIG\_SERIAL\_TAG  
    setup\_serial\_tag (&params);  
\#endif  
\#ifdef CONFIG\_REVISION\_TAG  
    setup\_revision\_tag (&params);  
\#endif  
\#ifdef CONFIG\_SETUP\_MEMORY\_TAGS  
    setup\_memory\_tags (bd);  
\#endif  
\#ifdef CONFIG\_CMDLINE\_TAG  
    setup\_commandline\_tag (bd, commandline);  
\#endif  
\#ifdef CONFIG\_INITRD\_TAG  
    if (images->rd\_start && images->rd\_end)  
        setup\_initrd\_tag (bd, images->rd\_start, images->rd\_end);  
\#endif  
\#if defined (CONFIG\_VFD) || defined (CONFIG\_LCD)  
    setup\_videolfb\_tag ((gd\_t \*) gd);  
\#endif  
    setup\_end\_tag (bd);  
\#endif  
为内核设置启动参数

static void setup\_start\_tag (bd\_t \*bd)  
\{  
    params = (struct tag \*) bd->bi\_boot\_params;  
   
    params->hdr.tag = ATAG\_CORE;  
    params->hdr.size = tag\_size (tag\_core);  
   
    params->u.core.flags = 0;  
    params->u.core.pagesize = 0;  
    params->u.core.rootdev = 0;  
   
    params = tag\_next (params);  
\}  
以setup\_start\_tag为例，设置参数。

theKernel (0, machid, bd->bi\_boot\_params);  
跳转到入口地址，启动内核。 machid：机器ID；bd->bi\_boot\_params：上面设置的启动参数  
\---------------------   
作者：ngany   
来源：CSDN   
原文：https://blog.csdn.net/ngany/article/details/88750018   
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