u-boot-1.1.6第2阶段入口函数start_armboot分析

学习目标：

1、分析u-boot-1.1.6第2阶段入口函数void start_armboot (void)，熟悉该函数所实现的功能

2、为后面能够掌握u-boot-1.1.6如何启动内核过程打下基础

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前面通过对uboot第一阶段代码的分析，我们了解的uboot第一阶段所做的一些工作，并且找到了其第二阶段的入口函数void start_armboot（void）。为了能够在清楚理解uboot启动内核的机制，还需要对第二阶段代码进行分析。第二阶段入口函数void start_armboot(void)存放在board.c文件中，该文件位于uboot根目录下的lib_arm文件夹中。

1.gd_t数据结构分配内存

/* Pointer is writable since we allocated a register for it */
gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));  //为gd_t结构体变量开辟空间
/* compiler optimization barrier needed for GCC >= 3.4 */      //并使得gd指针指向该空间初始位置
__asm__ __volatile__("": : :"memory");

memset ((void*)gd, , sizeof (gd_t));       //gd获取内存块清零
gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t)); //为bd_t结构体变量开辟空间,并使得gd->bd指针指向bd_t的初始位置
memset (gd->bd, , sizeof (bd_t));          //bd_t内存范围清零

start_armboot函数首先为gd_t数据类型分配相应的内存空间，并使得gd指针指向这块内存空间。gd指针在global_data.h文件（位于uboot根目录下的include/asm-arm文件夹）中声明，在start_armboot函数中定义，声明形式为：

　　#define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR     register volatile gd_t *gd asm ("r8")

这个声明告诉编译器使用CPU寄存器r8来存储gd_t类型的指针gd，即这个定义声明了一个指针，并且指明了它的存储位置。register表示变量放在机器的寄存器，volatile的作用是作为指令关键字，确保本条指令不会因编译器的优化而省略，且要求每次使用直接读值。gd_t数据结构紧接在uboot自定义的堆区域下的全局变量区域进行存放，分配完成后使用memset函数对这块内存进行清零，uboot存储器映射图如下所示：

2.硬件的初始化

for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) {
    if ((*init_fnc_ptr)() != ) {
        hang ();
    }
}

init_fnc_ptr是在start_armboot函数中定义的局部变量，该变量是一个二级指针，指向int (init_fnc_t) (void)类型函数的指针。init_sequence是一个指针数组的名称，指针数组init_sequence[]存放硬件初始化函数的地址。使用这种方式调用函数的好处是如果要添加初始化一些新的硬件时，只需写出新硬件初始化函数，将编写初始化函数名放在init_sequence[]中，不用修改其他代码，便能调用新的硬件初始化函数。指针数组内容如下：

init_fnc_t *init_sequence[] = {
    cpu_init,        /* basic cpu dependent setup */
    board_init,        /* basic board dependent setup */
    interrupt_init,        /* set up exceptions */
    env_init,        /* initialize environment */
    init_baudrate,        /* initialze baudrate settings */
    serial_init,        /* serial communications setup */
    console_init_f,        /* stage 1 init of console */
    display_banner,        /* say that we are here */
/* 未定义CONFIG_DISPLAY_CPUINFO宏，print_cpuinfo不被编译 */
#if defined(CONFIG_DISPLAY_CPUINFO)
    print_cpuinfo,        /* display cpu info (and speed) */
#endif
/* 未定义CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO宏，checkboard不被编译 */
#if defined(CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO)
    checkboard,        /* display board info */
#endif
    dram_init,        /* configure available RAM banks */
    display_dram_config,
    NULL,
};

cpu_init函数功能：如果配置文件使能IRQ中断和FIQ中断，那么就获取uboot存储器映射中IRQ、FIQ堆栈的地址，将其保存在全局变量IRQ_STACK_START和FIQ_STACK_START中。

board_init函数功能：设置系统时钟，初始化相应的GPIO端口，设置全局变量gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_SMDK2410;（arch number of SMDK2410-Board），gd->bd->bi_boot_params = 　　0x30000100（传给内核启动参数的地址），使能指令缓存和数据缓存。

interrupt_init函数功能：初始化系统定时器

env_init函数功能：从flash中读取环境变量并进行crc校验，校验成功使用flash中环境变量的地址，校验失败使用默认环境变量的地址gd->env_addr  = (ulong)&default_environment[0];

init_baudrate函数功能：读取环境变量中波特率的值

serial_init函数功能：根据读取的波特率数值初始化串口

console_init_f函数功能：设置串口控制台

display_banner函数功能：串口打印uboot版本信息，以及uboot代码段、bss段链接地址

dram_init函数功能：将sdram起始地址和大小存入gt指针所指向全局变量 gd->bd->bi_dram[0].start = PHYS_SDRAM_1;gd->bd->bi_dram[0].size = PHYS_SDRAM_1_SIZE;

display_dram_config函数功能：串口打印sdram其实地址和大小的信息

3.初始化nor flash和nand flash

/* 未定义CFG_NO_FLASH宏，执行flash_init()初始化函数，打印flash容量 */
#ifndef CFG_NO_FLASH
    /* configure available FLASH banks */
    size = flash_init ();                         //读出板载flash大小
    display_flash_config (size);                  //串口打印flash容量大小
#endif /* CFG_NO_FLASH */

/* 未定义CONFIG_VFD宏，不支持VFD液晶屏，此处代码不用分析 */
#ifdef CONFIG_VFD                                 //液晶屏（不执行）
#    ifndef PAGE_SIZE
#      define PAGE_SIZE
#    endif
    /*
     * reserve memory for VFD display (always full pages)
     */
    /* bss_end is defined in the board-specific linker script */
    addr = (_bss_end + (PAGE_SIZE - )) & ~(PAGE_SIZE - );
    size = vfd_setmem (addr);
    gd->fb_base = addr;
#endif /* CONFIG_VFD */

/* 未定义CONFIG_LCD宏，不支持LCD液晶屏，此处代码不用分析 */
#ifdef CONFIG_LCD                                //液晶屏（不执行）
#    ifndef PAGE_SIZE
#      define PAGE_SIZE
#    endif
    /*
     * reserve memory for LCD display (always full pages)
     */
    /* bss_end is defined in the board-specific linker script */
    addr = (_bss_end + (PAGE_SIZE - )) & ~(PAGE_SIZE - );
    size = lcd_setmem (addr);
    gd->fb_base = addr;
#endif /* CONFIG_LCD */

    /* 将malloc连接地址指定在指定内存位置 */
    /* armboot_start is defined in the board-specific linker script */
    mem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN);     

/* 未定义CFG_CMD_NAND宏，此处代码不被编译 */
#if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NAND)             //开发板是否板载nand flash,若对nand flash 进行初始化
    puts ("NAND:  ");
    nand_init();        /* go init the NAND */
#endif

这段代码根据include/configs/smdk2410.h文件中的配置宏，选择性编译代码，初始化nor flash和nand flash，并读出flash的大小，通过串口打印相关信息到控制台。

5.配置网络和使能中断

    devices_init ();    /* get the devices list going. */

/* 未定义CONFIG_CMC_PU2，此处代码不编译 */
#ifdef CONFIG_CMC_PU2
    load_sernum_ethaddr ();
#endif /* CONFIG_CMC_PU2 */

    jumptable_init ();

    console_init_r ();    /* fully init console as a device */

/* 未定义CONFIG_MISC_INIT_R，此处代码不编译 */
#if defined(CONFIG_MISC_INIT_R)
    /* miscellaneous platform dependent initialisations */
    misc_init_r ();
#endif

    /* enable exceptions */
    enable_interrupts ();

    /* Perform network card initialisation if necessary */
#ifdef CONFIG_DRIVER_CS8900
    cs8900_get_enetaddr (gd->bd->bi_enetaddr);
#endif

/* 未定义CONFIG_DRIVER_SMC91111和CONFIG_DRIVER_LAN91C96，此处代码不编译 */
#if defined(CONFIG_DRIVER_SMC91111) || defined (CONFIG_DRIVER_LAN91C96)
    if (getenv ("ethaddr")) {
        smc_set_mac_addr(gd->bd->bi_enetaddr);
    }
#endif /* CONFIG_DRIVER_SMC91111 || CONFIG_DRIVER_LAN91C96 */

    /* Initialize from environment */
    if ((s = getenv ("loadaddr")) != NULL) {
        load_addr = simple_strtoul (s, NULL, );
    }
#if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NET)
    if ((s = getenv ("bootfile")) != NULL) {
        copy_filename (BootFile, s, sizeof (BootFile));
    }
#endif    /* CFG_CMD_NET */

/* 未定义BOARD_LATE_INIT，不编译此处代码 */
#ifdef BOARD_LATE_INIT
    board_late_init ();
#endif

/* 未定义CFG_CMD_NET，此处不编译 */
#if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NET)
#if defined(CONFIG_NET_MULTI)
    puts ("Net:   ");
#endif
    eth_initialize(gd->bd);
#endif

5.跳转到main_loop函数

/* main_loop() can return to retry autoboot, if so just run it again. */
    for (;;) {
        main_loop ();
    }
}

start_armboot函数经过一系列初始化之后，会再次跳转到main_loop函数中执行后续的操作。

总结：start_armboot函数

1、在uboot存储映射的全局变量区为全局结构gt_t分配内存空间，并让全局指针gt指向该分配内存空间入口地址

2、完成一些硬件的初始化，例如：设置系统时钟和GPIO端口，使能指令Cache和数据Cache,设置串口，初始化flash等

3、读取后续过程使用的信息，将其存储到gt指针指向的gt_t结构的内存空间中

4、会再次跳转到main_loop函数中执行其他后续操作