u-boot啟動(dòng)過(guò)程分析――基于lpc2210的移植代碼

系統啟動(dòng)的入口點(diǎn)。既然我們現在要分析u-boot的啟動(dòng)過(guò)程，就必須先找到u-boot最先實(shí)現的是哪些代碼，最先完成的是哪些任務(wù)。另一方面一個(gè)可執行的image必須有一個(gè)入口點(diǎn)，并且只能有一個(gè)全局入口點(diǎn)，所以要通知編譯器這個(gè)入口在哪里。由此我們可以找到程序的入口點(diǎn)是在/board/lpc2210/u-boot.lds中指定的，其中ENTRY(_STart)說(shuō)明程序從_start開(kāi)始運行，而他指向的是cpu/arm7tdmi/start.o文件。因為我們用的是ARM7TDMI的cpu架構，在復位后從地址0x00000000取它的第一條指令，所以我們將Flash映射到這個(gè)地址上，這樣在系統加電后，cpu將首先執行u-boot程序。

u-boot的啟動(dòng)過(guò)程是多階段實(shí)現的，分了兩個(gè)階段。依賴(lài)于cpu體系結構的代碼(如設備初始化代碼等)通常都放在stage1中，而且通常都是用匯編語(yǔ)言來(lái)實(shí)現，以達到短小精悍的目的。而stage2則通常是用C語(yǔ)言來(lái)實(shí)現的，這樣可以實(shí)現復雜的功能，而且代碼具有更好的可讀性和可移植性。

下面我們先詳細分析下stage1中的代碼，如圖2所示：

圖2 Start.s程序流程

代碼真正開(kāi)始是在_start，設置異常向量表，這樣在cpu發(fā)生異常時(shí)就跳轉到/cpu/arm7tdmi/interrupts中去執行相應得中斷代碼。在interrupts文件中大部分的異常代碼都沒(méi)有實(shí)現具體的功能，只是打印一些異常消息，其中關(guān)鍵的是reset中斷代碼，跳到reset入口地址。

reset復位入口之前有一些段的聲明。在reset中，首先是將cpu設置為svc32模式下，并屏蔽所有irq和fiq。在u-boot中除了定時(shí)器使用了中斷外，其他的基本上都不需要使用中斷，比如串口通信和網(wǎng)絡(luò )等通信等，在u-boot中只要完成一些簡(jiǎn)單的通信就可以了，所以在這里屏蔽掉了所有的中斷響應。

初始化外部總線(xiàn)。這部分首先設置了I/O口功能，包括串口、網(wǎng)絡(luò )接口等的設置，其他I/O口都設置為GPIO。然后設置BCFG0~BCFG3，即外部總線(xiàn)控制器。這里bank0對應Flash，設置為16位寬度，總線(xiàn)速度設為最慢，以實(shí)現穩定的操作;Bank1對應DRAM，設置和Flash相同;Bank2對應RTL8019。

接下來(lái)是cpu關(guān)鍵設置，包括系統重映射(告訴處理器在系統發(fā)生中斷的時(shí)候到外部存儲器中去讀取中斷向量表)和系統頻率。

lowlevel_init，設定RAM的時(shí)序，并將中斷控制器清零。這些部分和特定的平臺有關(guān)，但大致的流程都是一樣的。

下面就是代碼的搬移階段了。為了獲得更快的執行速度，通常把stage2加載到RAM空間中來(lái)執行，因此必須為加載Boot Loader的stage2準備好一段可用的RAM空間范圍?？臻g大小最好是memory page大小(通常是4KB)的倍數，一般而言，1M的RAM空間已經(jīng)足夠了。flash中存儲的u-boot可執行文件中，代碼段、數據段以及BSS段都是首尾相連存儲的，所以在計算搬移大小的時(shí)候就是利用了用BSS段的首地址減去代碼的首地址，這樣算出來(lái)的就是實(shí)際使用的空間。程序用一個(gè)循環(huán)將代碼搬移到0x81180000，即RAM底端1M空間用來(lái)存儲代碼。然后程序繼續將中斷向量表搬到RAM的頂端。由于stage2通常是C語(yǔ)言執行代碼，所以還要建立堆棧去。在堆棧區之前還要將malloc分配的空間以及全局數據所需的空間空下來(lái)，他們的大小是由宏定義給出的，可以在相應位置修改?；緝却娣植紙D：

圖3 搬移后內存分布情況圖

接下來(lái)是u-boot啟動(dòng)的第二個(gè)階段，是用c代碼寫(xiě)的，這部分是一些相對變化不大的部分，我們針對不同的板子改變它調用的一些初始化函數，并且通過(guò)設置一些宏定義來(lái)改變初始化的流程，所以這些代碼在移植的過(guò)程中并不需要修改，也是錯誤相對較少出現的文件。在文件的開(kāi)始先是定義了一個(gè)函數指針數組，通過(guò)這個(gè)數組，程序通過(guò)一個(gè)循環(huán)來(lái)按順序進(jìn)行常規的初始化，并在其后通過(guò)一些宏定義來(lái)初始化一些特定的設備。在最后程序進(jìn)入一個(gè)循環(huán)，main_loop。這個(gè)循環(huán)接收用戶(hù)輸入的命令，以設置參數或者進(jìn)行啟動(dòng)引導。

本篇文章將分析重點(diǎn)放在了前面的start.s上，是因為這部分無(wú)論在移植還是在調試過(guò)程中都是最容易出問(wèn)題的地方，要解決問(wèn)題就需要程序員對代碼進(jìn)行修改，所以在這里簡(jiǎn)單介紹了一下start.s的基本流程，希望能對大家有所幫助。