u-boot的启动过程比较简单，大致做下面的工作：
1 cpu初始化
2 时钟，串口，内存（ddr ram）初始化
3 内存划分，分配栈，数据，配置参数，以及u-boot代码在内存中的位置。
4 对u-boot代码做relocate
5 初始化 malloc,flash,pci 以及外设（比如，网口）
6 进入命令行或者直接启动Linux kernel
基本上，这就是u-boot的启动要做的事情，我也曾经大致看过arm的启动代码，也是类似。
不过，这里以mips作为例子进行介绍。
启动涉及到几个文件： start.S， cache.S， lowlevel_init.S 和 board.c 前三个都是汇编代码。
程
序从start.S的_start开始执行。首先，初始化中断向量，寄存器清零，大致包括32个通用寄存器reg0-reg31和协处理器的一些寄存
器：CP0_WATCHLO， CP0_WATCHHI， CP0_CAUSE， CP0_COUNT， CP0_COMPARE等等。
之后，配置寄存器CP0_STATUS，设置所使用的协处理器，中断以及cpu运行级别（核心级）。
配置gp寄存器，把GOT段的地址赋给gp寄存器。（gp寄存器的用处会在后面relocate code的部分详细解释）
这时，开始执行lowlevel_init.S的lowlevel_init，主要目的是工作频率配置，比如cpu的主频，总线（AHB），DDR工作频率等。
然
后，调用cache.S的mips_cache_reset对cache进行初始化。接着调用cache.S的mips_cache_lock。这个调用
的目的，起初让我不解，后来才知道。这时ddr
ram并没有配置好，而如果直接调用c语言的函数必须完成栈的设置，而栈必定要在ram中。所以，只有先把一部分cache拿来当ram用。做法就是把一
部分cache配置为栈的地址，锁定。这样，当读写栈的内存空间时，只会访问cache，而不会访问真的ram地址了。
这时，配置栈的地址，进行调用函数board_init_f（board.c）
进入函数board_init_f后，首先做一系列初始化：
timer_init 时钟初始化
env_init 环境变量初始化（取得环境变量存放的地址）
init_baudrate 串口速率
serial_init 串口初始化
console_init_f 配置控制台
display_banner 显示u-boot启动信息，版本号等
checkboard 执行board相关的操作。
init_func_ram 初始化内存，配置ddr controller
这一系列工作完成后，串口和内存都已经可以用了。然后，就要把内存进行划分，
在内存的最后一部分，留出u-boot代码大小的空间，准备把u-boot代码从flash搬移到这里
然后，是堆的空间，malloc的内存就来自于这里。紧接着放两个全局数据结构bd_info global_data和环境变量boot_params。最后，是栈的空间。
内存划分好，就准备进行relocate code了
relocate code的意思是这样的。通常u-boot的执行代码肯定是在flash上（当调试的时候也可以放在ram上）。当启动起来以后，要把它从flash上搬移到ram里运行。这个工作就叫做relocate code。
但是，问题在于，flash上的地址和ram上的地址是不同的。当我们把代码从flash上搬移到ram上以后，当执行函数跳转时，代码里的函数地址还是flash上的地址，所以一跳就跳回去了。
这怎么办呢?
在u-boot里面用的是PIC（position-independent code）的方式解决这个问题。
简
单介绍一下其原理。当你用PIC方式时，在用gcc编译时需加上 -fpic的选项。编译器会为你的可执行代码建立一个GOT(global
offset
table)的段。一个地址在GOT表中有一项，里面存放地址的信息，而在使用这个地址时，只要根据这个地址的编号（也可以叫做偏移量offset）找到
表中相应的项目，就可以取得那个地址了。
而如果位置发生变化，只要对GOT表中的地址进行修改就可以了。
我们可以通过反汇编，看一个简单的函数调用例子：
lw t9,1088(gp)
jalr t9
这里，gp存放的就是GOT表的起始地址，而1088就是要调用函数的offset，也就是说GOT表的那个位置存放着它的地址。lw t9,1088(gp) 把函数地址放入t9， 然后调用就可以了。
知道了PIC的原理，解释u-boot relocate code的方法就简单了。
简单的说就把u-boot的执行代码直接从flash里copy到ram的相应区域。
然后，把GOT表中的地址都加上一个偏移量，这个偏移量就是flash里的地址与ram里的地址的差。
还有其他一些工作比如：设置新的栈指针，从flash代码里跳转到ram代码里 等等。
之后，就进入board.c的board_init_r函数，在这个函数里初始化 malloc,flash,pci 以及外设（比如，网口），最后进入命令行或者直接启动Linux kernel。
这样，u-boot的启动工作就完成了。
阅读(834) | 评论(0) | 转发(0) |
