Question

uboot如何启动内核

Answer 1

1.uboot启动内核的代码缩减如下：
Uboot 1.16/lib_arm/board.c中start_armboot()函数调用/common/main.c中main_loop()函数，在main_loop()中有uboot启动内核的代码：
s = getenv ("bootcmd");
debug ("### main_loop: bootcmd=\"%s\"\n", s ? s :"<UNDEFINED>");
if (bootdelay >= 0 && s && !abortboot (bootdelay))
{
run_command(s, 0);
}

2.假设bootcmd = nandread.jffs2 0x30007FC0 kernel; bootm 0x30007FC0
<1> nandread.jffs2 0x30007FC0 kernel
从nand读出内核：
从哪里读？ ：kernel分区
读到哪里去？：0x30007FC0

何为分区？
简单的说就是将nand划分为几个区域，一般如下：

bootloader->params->kernel->root

这些分区划分在/include/configs/100ask24x0.h中写死的：

#define MTDPARTS_DEFAULT"mtdparts=nandflash0:256k@0(bootloader)," \
"128k(params)," \
"2m(kernel)," \
"-(root)"

进入uboot执行mtd ,可以查看已有分区:
# name 大小 在nand上的起始地址
0 bootloader 0x00040000 0x00000000
1 params 0x00020000 0x00040000
2 kernel 0x00200000 0x00060000
3 root 0xfda00000 0x00260000

上面的nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel等价于：
nand read.jffs20x30007FC0 0x00060000 0x00200000
注：read.jffs2并不是指定特定的格式，仅表示不需要块/页对齐,所以kernel的分区大小可以随意定。

<2> bootm0x30007FC0
关键函数do_bootm()

flash上存的内核：uImage
uImage =头部+真正的内核

头部的定义如下：

typedef struct image_header {
uint32_t ih_magic;
uint32_t ih_hcrc;
uint32_t ih_time;
uint32_t ih_size;
uint32_t ih_load;
uint32_t ih_ep;
uint32_t ih_dcrc;
uint8_t ih_os;
uint8_t ih_arch;
uint8_t ih_type;
uint8_t ih_comp;
uint8_t ih_name[IH_NMLEN];
} image_header_t;

我们需要关心：
uint32_t ih_load;
uint32_t ih_ep;
ih_load是加载地址，即内核运行是应该位于的地方
ih_ep是入口地址，即内核的入口地址

这与uboot类似，uboot的加载地址是TEXT_BASE = 0x33F80000；入口地址是start.S中的_start。

从nand读出来的内核可以放在ram中的任意地方，如0x31000000，0x32000000等等，只要它不破坏uboot所占用的内存空间就可以

既然设定好了加载地址和入口地址,为什么内核还能随意放？
因为uImage有一个头部！头部里有加载地址和入口地址，当我们用bootm xxx时，
do_bootm先去读uImage的头部以获取该uImage的加载地址和入口地址，当发现该uImage目前所处的内存地址不等于它的加载地址时，会将uImage移动到它的加载地址上，代码中体现如下：
uboot 1.16/common/cmd_bootm.c中的bootm_load_os()函数
case IH_COMP_NONE:：
if (load != image_start)
{
memmove_wd((void *)load, (void *)image_start, image_len, CHUNKSZ);
}

另外，当内核正好处于头部指定的加载地址，便不用uboot的do_bootm函数来帮我们搬运内核了，可以缩短启动时间。这就是为什么我们一般都下载uImage到0x30007FC0的原因。

内核加载地址是0x30008000，而头部的大小64个字节，将内核拷贝到0x30007FC0，加上头部的64个字节，内核正好位于0x30008000处。

总结bootm做了什么：
1.读取头部
2.将内核移动到加载地址
3.启动内核

具体如何启动内核？
使用在/lib_arm/bootm.c定义的do_bootm_linux()，我们已经知道入口地址，只需跳到入口地址就可以启动linux内核了，在这之前需要做一件事———— uboot传递参数(启动参数)给内核。
启动代码在do_bootm_linux()函数：
void (*theKernel)(int zero, int arch,uint params); //定义函数指针theKernel
theKernel = (void (*)(int, int, uint))images->ep; //先是将入口地址赋值给theKernel
theKernel (0, bd->bi_arch_number, bd->bi_boot_params); //然后是调用thekernel，以0，bd->bi_arch_number，bd->bi_boot_params为参数

下面分析这三个参数：
1. 0—相当于mov，ro #0
2.bd->bi_arch_number：uboot机器码，这个在/board/100ask24x0.c设置:gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_S3C2440，MACH_TYPE_S3C2440在/arch/arm/asm/mach-types.h定义：362,内核机器码和uboot机器码必须一致才能启动内核

2. bd->bi_boot_parmas--- 启动参数地址
也是在在/board/100ask24x0.c设置:gd->bd->bi_boot_params = 0x30000100;

启动参数(tag)在哪里设置？
在lib_arm/armlinux.c设置：
setup_start_tag (bd);
setup_revision_tag (parmas);
setup_memory_tags (bd);
setup_commandline_tag (bd, commandline);
setup_initrd_tag (bd, images->rd_start, images->rd_end);
setup_videolfb_tag ((gd_t *) gd);
setup_end_tag (bd);

每一个启动参数对应一个tag结构体，所谓的设置传递参数其实就是初始化这些tag的值，想了解这个结构体以及这些tag的值是如何设置的请看嵌入式Linux应用开发完全手册的uboot章节

我们来看setup_start_tag(bd)函数：
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);
}

再看setup_commandline_tag (bd , commandline)：
static void setup_commandline_tag (bd_t *bd, char*commandline)
{
// commandline就是我们的bootargs
char *p;
if (!commandline)
return;
for (p = commandline; *p == ' '; p++);
if (*p == '\0')
return;
params->hdr.tag = ATAG_CMDLINE;
params->hdr.size =
(sizeof(struct tag_header) + strlen (p) + 1 + 4) >> 2;
strcpy (params->u.cmdline.cmdline, p);
params = tag_next (params);
}

内核启动时会读取这些tag(参数)并跳转启动。

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