U-boot是标准的开放源码,主要的作用是系统引导。Uboot支持多种嵌入式操作系统内核,如Linux、NetBSD, VxWorks, QNX, RTEMS, ARTOS, LynxOS, android,支持多个处理器系列,如PowerPC、ARM、x86、MIPS。根据具体的项目情况,我们需要修改uboot代码,来支持实际的项目需求。
Uboot的代码量很大,其实我们也不需要非常深入的学习,只需要定制的修改即可,但是我们还是需要了解uboot的启动过程。不然不知道如何下手,先从百度百科,了解个大致的信息。
大多数BootLoader都分为stage1和stage2两大部分,U-boot也不例外。依赖于cpu体系结构的代码(如设备初始化代码等)通常都放在stage1且可以用汇编语言来实现,而stage2则通常用C语言来实现,这样可以实现复杂的功能,而且有更好的可读性和移植性。
1、 stage1(汇编语言部分)
U-boot的stage1代码通常放在start.s文件中,它用汇编语言写成,其主要代码部分如下:
(1) 定义入口。由于一个可执行的image必须有一个入口点,并且只能有一个全局入口,通常这个入口放在rom(Flash)的0x0地址,因此,必须通知编译器以使其知道这个入口,该工作可通过修改连接器脚本来完成。
(2)设置异常向量(exception vector)。
(3)设置CPU的速度、时钟频率及中断控制寄存器。
(4)初始化内存控制器 。
(5)将rom中的程序复制到ram中。
(6)初始化堆栈。
(7)转到ram中执行,该工作可使用指令ldrpc来完成。
2、 stage2(C语言代码部分)
lib_arm/board.c中的start armboot是C语言开始的函数,也是整个启动代码中C语言的主函数,同时还是整个u-boot(armboot)的主函数,该函数主要完成如下操作:
(1)调用一系列的初始化函数。
(2)初始化flash设备。
(3)初始化系统内存分配函数。
(4)如果目标系统拥有nand设备,则初始化nand设备。
(5)如果目标系统有显示设备,则初始化该类设备。
(6)初始化相关网络设备,填写ip,c地址等。
(7)进入命令循环(即整个boot的工作循环),接受用户从串口输入的命令,然后进行相应的工作。
U-boot代码架构:
├── api 存放uboot提供的接口函数
├── arch 与体系结构相关的代码,uboot的重头戏
├── board 根据不同开发板定制的代码,代码也不少
├── common 通用的代码,涵盖各个方面,已命令行处理以及环境变量为主
├── disk 磁盘分区相关代码
├── doc 文档,一堆README开头的文件
├── drivers 驱动,很丰富,每种类型的设备驱动占用一个子目录
├── examples 示例程序
├── fs 文件系统,支持嵌入式开发板常见的文件系统
├── include 头文件,已通用的头文件为主
├── lib 通用库文件
├── nand_spl NAND存储器相关代码
├── net 网络相关代码,小型的协议栈
├── onenand_ipl
├── post 加电自检程序
└── tools 辅助程序,用于编译和检查uboot目标文件
根据这些基本信息,我们知道了,u-boot主要分为两部分功能,且分别由汇编与C实现,具体这两部分,我们在后面两节,结合代码详细学习。