[转]U-BOOT源码分析及移植 本文从以下几个方面粗浅地分析u-boot并移植到FS2410板上: 1、u-boot工程的总体结构 2、u-boot的流程、主要的数据结构、内存分配。 3、u-boot的重要细节,主要分析流程中各函数的功能。 4、基于FS2410板子的u-boot移植。实现了NOR Flash和NAND Flash启动,网络功能。 这些认识源于自己移植u-boot过程中查找的资料和对源码的简单阅读。下面主要以smdk2410为分析对象。 一、u-boot工程的总体结构: 1、源代码组织 对于ARM而言,主要的目录如下: board 平台依赖 存放电路板相关的目录文件,每一套板子对 应一个目录。如smdk2410(arm920t) cpu 平台依赖 存放CPU相关的目录文件,每一款CPU对应一个目录,例如:arm920t、 xscale、i386等目录 lib_arm 平台依赖 存放对ARM体系结构通用的文件,主要用于实现ARM平台通用的函数,如软件浮点。 common 通用 通用的多功能函数实现,如环境,命令,控制台相关的函数实现。 include 通用 头文件和开发板配置文件,所有开发板的配置文件都在configs目录下 lib_generic 通用 通用库函数的实现 net 通用 存放网络协议的程序 drivers 通用 通用的设备驱动程序,主要有以太网接口的驱动,nand驱动。 ....... 2.makefile简要分析 所有这些目录的编译连接都是由顶层目录的makefile来确定的。 在执行make之前,先要执行make $(board)_config 对工程进行配置,以确定特定于目标板的各个子目录和头文件。 $(board)_config:是makefile 中的一个伪目标,它传入指定的CPU,ARCH,BOARD,SOC参数去执行mkconfig脚本。 这个脚本的主要功能在于连接目标板平台相关的头文件夹,生成config.h文件包含板子的配置头文件。 使得makefile能根据目标板的这些参数去编译正确的平台相关的子目录。 以smdk2410板为例,执行 make smdk2410_config, 主要完成三个功能: @在include文件夹下建立相应的文件(夹)软连接, #如果是ARM体系将执行以下操作: #ln -s asm-arm asm #ln -s arch-s3c24x0 asm-arm/arch #ln -s proc-armv asm-arm/proc @生成Makefile包含文件include/config.mk,内容很简单,定义了四个变量: ARCH = arm CPU = arm920t BOARD = smdk2410 SOC = s3c24x0 @生成include/config.h头文件,只有一行: /* Automatically generated - do not edit */ #include "config/smdk2410.h" 顶层makefile先调用各子目录的makefile,生成目标文件或者目标文件库。 然后再连接所有目标文件(库)生成最终的u-boot.bin。 连接的主要目标(库)如下: OBJS = cpu/$(CPU)/start.o LIBS = lib_generic/libgeneric.a LIBS = board/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).a LIBS = cpu/$(CPU)/lib$(CPU).a ifdef SOC LIBS = cpu/$(CPU)/$(SOC)/lib$(SOC).a endif LIBS = lib_$(ARCH)/lib$(ARCH).a LIBS = fs/cramfs/libcramfs.a fs/fat/libfat.a fs/fdos/libfdos.a fs/jffs2/libjffs2.a \ fs/reiserfs/libreiserfs.a fs/ext2/libext2fs.a LIBS = net/libnet.a LIBS = disk/libdisk.a LIBS = rtc/librtc.a LIBS = dtt/libdtt.a LIBS = drivers/libdrivers.a LIBS = drivers/nand/libnand.a LIBS = drivers/nand_legacy/libnand_legacy.a LIBS = drivers/sk98lin/libsk98lin.a LIBS = post/libpost.a post/cpu/libcpu.a LIBS = common/libcommon.a LIBS = $(BOARDLIBS) 显然跟平台相关的主要是: cpu/$(CPU)/start.o board/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).a cpu/$(CPU)/lib$(CPU).a cpu/$(CPU)/$(SOC)/lib$(SOC).a lib_$(ARCH)/lib$(ARCH).a 这里面的四个变量定义在include/config.mk(见上述)。 其余的均与平台无关。 所以考虑移植的时候也主要考虑这几个目标文件(库)对应的目录。 关于u-boot 的makefile更详细的分析可以参照 http://blog.mcuol.com/User/lvembededsys/Article/4355_1.htm 。 3、u-boot的通用目录是怎么做到与平台无关的? include/config/smdk2410.h 这个头文件中主要定义了两类变量。 一类是选项,前缀是CONFIG_,用来选择处理器、设备接口、命令、属性等,主要用来 决定是否编译某些文件或者函数。 另一类是参数,前缀是CFG_,用来定义总线频率、串口波特率、Flash地址等参数。这些常数参量主要用来支持通用目录中的代码,定义板子资源参数。 这两类宏定义对u-boot的移植性非常关键,比如drive/CS8900.c,对cs8900而言,很多操作都是通用的,但不是所有的板子上面都有这个芯片,即使有它在内存中映射的基地址也是平台相关的。所以对于smdk2410板,在smdk2410.h中定义了 #define CONFIG_DRIVER_CS8900 1 /* we have a CS8900 on-board */ #define CS8900_BASE 0x19000300 /*IO mode base address*/ CONFIG_DRIVER_CS8900 的定义使得cs8900.c可以被编译(当然还得定义CFG_CMD_NET才行),因为cs8900.c中在函数定义的前面就有编译条件判断: #ifdef CONFIG_DRIVER_CS8900 如果这个选项没有定义,整个cs8900.c就不会被编译了。 而常数参量CS8900_BASE则用在cs8900.h头文件中定义各个功能寄存器的地址。u-boot的CS8900工作在IO模式下,只要给定IO寄存器在内存中映射的基地址,其余代码就与平台无关了。 u-boot的命令也是通过目标板的配置头文件来配置的,比如要添加ping命令,就必须添加CFG_CMD_NET和CFG_CMD_PING才行。不然common/cmd_net.c就不会被编译了。 从这里我可以这么认为,u-boot工程可配置性和移植性可以分为两层: 一是由makefile来实现,配置工程要包含的文件和文件夹上,用什么编译器。 二是由目标板的配置头文件来实现源码级的可配置性,通用性。主要使用的是#ifdef #else #endif 之类来实现的。 4、smkd2410其余重要的文件: include/s3c24x0.h 定义了s3x24x0芯片的各个特殊功能寄存器(SFR)的地址。 cpu/arm920t/start.s 在flash中执行的引导代码,也就是bootloader中的stage1,负责初始化硬件环境,把u-boot从flash加载到RAM中去,然后跳到lib_arm/board.c中的start_armboot中去执行。 lib_arm/board.c u-boot的初始化流程,尤其是u-boot用到的全局数据结构gd,bd的初始化,以及设备和控制台的初始化。 board/smdk2410/flash.c 在board目录下代码的都是严重依赖目标板,对于不同的CPU,SOC,ARCH,u-boot都有相对通用的代码,但是板子构成却是多样的,主要是内存地址,flash型号,外围芯片如网络。对fs2410来说,主要考虑从smdk2410板来移植,差别主要在nor flash上面。 二、u-boot的流程、主要的数据结构、内存分配 1、u-boot的启动流程: 从文件层面上看主要流程是在两个文件中:cpu/arm920t/start.s,lib_arm/board.c, 1)start.s 在flash中执行的引导代码,也就是bootloader中的stage1,负责初始化硬件环境,把u-boot从flash加载到RAM中去,然后跳到lib_arm/board.c中的start_armboot中去执行。 1.1.6版本的start.s流程: 硬件环境初始化: 进入svc模式;关闭watch dog;屏蔽所有IRQ掩码;设置时钟频率FCLK、HCLK、PCLK;清I/D cache;禁止MMU和CACHE;配置memory control; 重定位: 如果当前代码不在连接指定的地址上(对smdk2410是0x3f000000)则需要把u-boot从当前位置拷贝到RAM指定位置中; 建立堆栈,堆栈是进入C函数前必须初始化的。 清.bss区。 跳到start_armboot函数中执行。(lib_arm/board.c) 2)lib_arm/board.c: start_armboot是U-Boot执行的第一个C语言函数,完成系统初始化工作,进入主循环,处理用户输入的命令。这里只简要列出了主要执行的函数流程: void start_armboot (void) { //全局数据变量指针gd占用r8。 DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR; /* 给全局数据变量gd安排空间*/ gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t)); memset ((void*)gd, 0, sizeof (gd_t)); /* 给板子数据变量gd->bd安排空间*/ gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t)); memset (gd->bd, 0, sizeof (bd_t)); monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start;//取u-boot的长度。 /* 顺序执行init_sequence数组中的初始化函数 */ for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; init_fnc_ptr) { if ((*init_fnc_ptr)() != 0) { hang (); } } /*配置可用的Flash */ size = flash_init (); …… /* 初始化堆空间 */ mem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN); /* 重新定位环境变量, */ env_relocate (); /* 从环境变量中获取IP地址 */ gd->bd->bi_ip_addr = getenv_IPaddr ("ipaddr"); /* 以太网接口MAC 地址 */ …… devices_init (); /* 设备初始化 */ jumptable_init (); //跳转表初始化 console_init_r (); /* 完整地初始化控制台设备 */ enable_interrupts (); /* 使能中断处理 */ /* 通过环境变量初始化 */ if ((s = getenv ("loadaddr")) != NULL) { load_addr = simple_strtoul (s, NULL, 16); } /* main_loop()循环不断执行 */ for (;;) { main_loop (); /* 主循环函数处理执行用户命令 -- common/main.c */ } } 初始化函数序列init_sequence[] init_sequence[]数组保存着基本的初始化函数指针。这些函数名称和实现的程序文件在下列注释中。 init_fnc_t *init_sequence[] = { cpu_init, /* 基本的处理器相关配置 -- cpu/arm920t/cpu.c */ board_init, /* 基本的板级相关配置 -- board/smdk2410/smdk2410.c */ interrupt_init, /* 初始化例外处理 -- cpu/arm920t/s3c24x0/interrupt.c */ env_init, /* 初始化环境变量 -- common/env_flash.c */ init_baudrate, /* 初始化波特率设置 -- lib_arm/board.c */ serial_init, /* 串口通讯设置 -- cpu/arm920t/s3c24x0/serial.c */ console_init_f, /* 控制台初始化阶段1 -- common/console.c */ display_banner, /* 打印u-boot信息 -- lib_arm/board.c */ dram_init, /* 配置可用的RAM -- board/smdk2410/smdk2410.c */ display_dram_config, /* 显示RAM的配置大小 -- lib_arm/board.c */ NULL, }; 整个u-boot的执行就进入等待用户输入命令,解析并执行命令的死循环中。 2、u-boot主要的数据结构 u-boot的主要功能是用于引导OS的,但是本身也提供许多强大的功能,可以通过输入命令行来完成许多操作。所以它本身也是一个很完备的系统。u-boot的大部分操作都是围绕它自身的数据结构,这些数据结构是通用的,但是不同的板子初始化这些数据就不一样了。所以u-boot的通用代码是依赖于这些重要的数据结构的。这里说的数据结构其实就是一些全局变量。 1)gd 全局数据变量指针,它保存了u-boot运行需要的全局数据,类型定义: typedef struct global_data { bd_t *bd; //board data pointor板子数据指针 unsigned long flags; //指示标志,如设备已经初始化标志等。 unsigned long baudrate; //串口波特率 unsigned long have_console; /* 串口初始化标志*/ unsigned long reloc_off; /* 重定位偏移,就是实际定向的位置与编译连接时指定的位置之差,一般为0 */ unsigned long env_addr; /* 环境参数地址*/ unsigned long env_valid; /* 环境参数CRC检验有效标志 */ unsigned long fb_base; /* base address of frame buffer */ #ifdef CONFIG_VFD unsigned char vfd_type; /* display type */ #endif void **jt; /* 跳转表,1.1.6中用来函数调用地址登记 */ } gd_t; 2)bd 板子数据指针。板子很多重要的参数。 类型定义如下: typedef struct bd_info { int bi_baudrate; /* 串口波特率 */ unsigned long bi_ip_addr; /* IP 地址 */ unsigned char bi_enetaddr[6]; /* MAC地址*/ struct environment_s *bi_env; ulong bi_arch_number; /* unique id for this board */ ulong bi_boot_params; /* 启动参数 */ struct /* RAM 配置 */ { ulong start; ulong size; }bi_dram[CONFIG_NR_DRAM_BANKS]; } bd_t; 3)环境变量指针 env_t *env_ptr = (env_t *)(&environment[0]);(common/env_flash.c) env_ptr指向环境参数区,系统启动时默认的环境参数environment[],定义在common/environment.c中。 参数解释: bootdelay 定义执行自动启动的等候秒数 baudrate 定义串口控制台的波特率 netmask 定义以太网接口的掩码 ethaddr 定义以太网接口的MAC地址 bootfile 定义缺省的下载文件 bootargs 定义传递给Linux内核的命令行参数 bootcmd 定义自动启动时执行的几条命令 serverip 定义tftp服务器端的IP地址 ipaddr 定义本地的IP地址 stdin 定义标准输入设备,一般是串口 stdout 定义标准输出设备,一般是串口 stderr 定义标准出错信息输出设备,一般是串口 4)设备相关: 标准IO设备数组 evice_t *stdio_devices[] = { NULL, NULL, NULL }; 设备列表 list_t devlist = 0; device_t的定义:include\devices.h中: typedef struct { int flags; /* Device flags: input/output/system */ int ext; /* Supported extensions */ char name[16]; /* Device name */ /* GENERAL functions */ int (*start) (void); /* To start the device */ int (*stop) (void); /* To stop the device */ /* 输出函数 */ void (*putc) (const char c); /* To put a char */ void (*puts) (const char *s); /* To put a string (accelerator) */ /* 输入函数 */ int (*tstc) (void); /* To test if a char is ready... */ int (*getc) (void); /* To get that char */ /* Other functions */ void *priv; /* Private extensions */ } device_t; u-boot把可以用为控制台输入输出的设备添加到设备列表devlist,并把当前用作标准IO的设备指针加入stdio_devices数组中。 在调用标准IO函数如printf()时将调用stdio_devices数组对应设备的IO函数如putc()。 5)命令相关的数据结构,后面介绍。 6)与具体设备有关的数据结构, 如flash_info_t flash_info[CFG_MAX_FLASH_BANKS];记录nor flash的信息。 nand_info_t nand_info[CFG_MAX_NAND_DEVICE]; nand flash块设备信息 3、u-boot重定位后的内存分布: 对于smdk2410,RAM范围从0x30000000~0x34000000. u-boot占用高端内存区。从高地址到低地址内存分配如下: 显示缓冲区 (.bss_end~34000000) u-boot(bss,data,text) (33f00000~.bss_end) heap(for malloc) gd(global data) bd(board data) stack .... nor flash (0~2M) 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_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_init (); 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 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 flash_id = FLASH_MAN_SST; else { panic("NOT expected FLASH FOUND!\n");return 0; } value=READ_ADDR1; //read device ID if(value==(CFG_FLASH_WORD_SIZE)SST_ID_xF1601) { info->flash_id = FLASH_SST1601; info->sector_count = 32; //32 block info->size = 0x00200000; // 2M=32*64K } else { panic("NOT expected FLASH FOUND!\n");return 0; } //建立sector起始地址表。 if ((info->flash_id & FLASH_VENDMASK) == FLASH_MAN_SST ) { for (i = 0; i sector_count; i ) info->start = CFG_FLASH_BASE (i * 0x00010000); } //设置sector保护信息,对于SST生产的FLASH,全部设为0。 for (i = 0; i sector_count; i ) { if((info->flash_id & FLASH_VENDMASK) == FLASH_MAN_SST) info->protect = 0; } //结束读ID状态: *((CFG_FLASH_WORD_SIZE *)&info->start[0])= (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x00F0; //设置保护,将u-boot镜像和环境参数所在的block的proctect标志置1 flash_protect (FLAG_PROTECT_SET, CFG_FLASH_BASE, CFG_FLASH_BASE monitor_flash_len - 1, &flash_info[0]); flash_protect (FLAG_PROTECT_SET, CFG_ENV_ADDR, CFG_ENV_ADDR CFG_ENV_SIZE - 1, &flash_info[0]); return info->size; } //flash_erase实现 这里给出修改的部分,s_first,s_last是要擦除的block的起始和终止block号.对于protect[]置位的block不进行擦除。 擦除一个block命令时序按照上面图示的Block-Erase进行。 for (sect = s_first; sectprotect[sect] == 0) { /* not protected */ addr = (CFG_FLASH_WORD_SIZE *)(info->start[sect]); if ((info->flash_id & FLASH_VENDMASK) == FLASH_MAN_SST) { MEM_FLASH_ADDR1 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x00AA; MEM_FLASH_ADDR2 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0055; MEM_FLASH_ADDR1 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0080; MEM_FLASH_ADDR1 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x00AA; MEM_FLASH_ADDR2 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0055; addr[0] = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0050; /* block erase */ for (i=0; istart[l_sect]);//查询DQ7是否为1,DQ7=1表明擦除完毕 while ((addr[0] & (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0080) != (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0080) { if ((now = get_timer(start)) > CFG_FLASH_ERASE_TOUT) { printf ("Timeout\n"); return 1; } ................ //write_word操作,这个函数由write_buff一调用,完成写入一个word的操作,其操作命令序列由上图中Word-Program指定。 static int write_word (flash_info_t *info, ulong dest, ulong data) { volatile CFG_FLASH_WORD_SIZE *dest2 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE *)dest; volatile CFG_FLASH_WORD_SIZE *data2 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE *)&data; ulong start; int flag; int i; /* Check if Flash is (sufficiently) erased */ if ((*((volatile ulong *)dest) & data) != data) { return (2); } /* Disable interrupts which might cause a timeout here */ flag = disable_interrupts(); for (i=0; i CFG_FLASH_WRITE_TOUT) { return (1); } } } return (0); } 这些代码在与nor flash相关的命令中都会间接被调用。所以u-boot可移植性的另一个方面就是规定一些函数调用接口和全局变量,这些函数的实现是硬件相关的,移植时只需要实现这些函数。 而全局变量是具体硬件无关的。u-boot在通用目录中实现其余与硬件无关的函数,这些函数就只与全局变量和函数接口打交道了。 通过编译选项设置来灵活控制是否需要编译通用部分。 6、增加从Nand 启动的代码: FS2410板有跳线,跳线短路时从NAND启动,否则从NOR启动。根据FS2410 BIOS源码,我修改了start.s加入了可以从两种FLASH中启动u-boot的 代码。原理在于:在重定位之前先读BWSCON寄存器,判断OM0位是0(有跳线,NAND启动)还是1(无跳线,NOR启动),采取不同的重定位代码 分别从nand或nor中拷贝u-boot镜像到RAM中。这里面也有问题,比如从Nand启动后,nor flash的初始化代码和与它相关的命令都是不能使用的。 这里我采用比较简单的方法,定义一个全局变量标志_boot_flash保存当前启动FLASH标志,_boot_flash=0则表明是NOR启动,否则是从NAND。 在每个与nor flash 相关的命令执行函数一开始就判断这个变量,如果为1立即返回。flash_init()也必须放在这个if(!_boot_flash)条件中。 这里方法比较笨,主要是为了能在跳线处于任意状态时都能启动u-boot。 修改后的start.s如下。 ....... //修改1 .globl _boot_flash _boot_flash: //定义全局标志变量,0:NOR FLASH启动,1:NAND FLASH启动。 .word 0x00000000 ......... ///修改2: ldr r0,=BWSCON ldr r0,[r0] ands r0,r0,#6 beq nand_boot //OM0=0,有跳线,从Nand启动。nand_boot在后面定义。 ............ //修改4,这里在全局变量_boot_flash中设置当前启动flash设备是NOR还是NAND //这里已经完成搬运到RAM的工作,即将跳转到RAM中_start_armboot函数中执行。 adr r1,_boot_flash //取_boot_flash的当前地址,这时还在NOR FLASH或者NAND 4KB缓冲中。 ldr r2,_TEXT_BASE add r1,r1,r2 //得到_boot_flash重定位后的地址,这个地址在RAM中。 ldr r0,=BWSCON ldr r0,[r0] ands r0,r0,#6 // mov r2,#0x00000001 streq r2,[r1] //如果当前是从NAND启动,置_boot_flash为1 ldr pc, _start_armboot _start_armboot: .word start_armboot ........ //////// 修改4,从NAND拷贝U-boot镜像(最大128KB),这段代码由fs2410 BIOS修改得来。 nand_boot: mov r5, #NFCONF ldr r0, =(1>8) strb r1,[r5,#8] cmp r6,#0 //if(NandAddr) movne r0,r0,lsr #16 //WrNFAddr(addr>>16) strneb r0,[r5,#8] bl WaitNandBusy //WaitNFBusy() ldrb r0, [r5,#0xc] //RdNFDat() sub r0, r0, #0xff mov r1,#0 //WrNFCmd(READCMD0) strb r1,[r5,#4] ldr r1,[r5,#0] //NFChipDs() orr r1,r1,#0x800 str r1,[r5,#0] mov pc, r7 ReadNandPage: mov r7,lr mov r4,r1 mov r5,#NFCONF ldr r1,[r5,#0] //NFChipEn() bic r1,r1,#0x800 str r1,[r5,#0] mov r1,#0 //WrNFCmd(READCMD0) strb r1,[r5,#4] strb r1,[r5,#8] //WrNFAddr(0) strb r0,[r5,#8] //WrNFAddr(addr) mov r1,r0,lsr #8 //WrNFAddr(addr>>8) strb r1,[r5,#8] cmp r6,#0 //if(NandAddr) movne r0,r0,lsr #16 //WrNFAddr(addr>>16) strneb r0,[r5,#8] ldr r0,[r5,#0] //InitEcc() orr r0,r0,#0x1000 str r0,[r5,#0] bl WaitNandBusy //WaitNFBusy() mov r0,#0 //for(i=0; 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