tiny4412-Uboot启动分析

一、从本质上将，引导转载程序至少应提供以下功能

　　（1）设置和初始化RAM

　　（2）初始化一个串口

　　（3）检测机器类型（machine type）

　　（4）设置内核标签列表（tag list）

　　（5）调用内核映像

二、.Uboot引导Linux内核时的启动状态

　　zImage可以放在RAM的任意位置被调用，但是通常放在32KB处，因为前16KB用于存放Linux页表，不能占用。

　　（1）停止所有的DMA

　　（2）CPU寄存器配置:

　　　　r0 = 0;

　　　　r1 = 机器类型码

　　　　r2 = 标签列表在系统RAM中的物理地址，或者设备树块（dtb）在系统RAM中的物理地址

　　（3）CPU模式：必须在SVC模式，而且必须禁止所有类型的中断（irq和fiq）

　　（4）缓存和MMU：MMU必须关闭，数据缓存必须关闭，指令缓存可关可不关

　　引导加载程序应通过直接跳转到LInux镜像的第一条代码处来调用内核镜像

三、相关的bootm命令讲解

　　　　在常用的 uboot 中完成一系列的初始化后最后通过 bootm 命令加载 linux 内核。bootm 将内核镜像从各种媒介中读出，存放在指定的位置；然后设置标记列表给   内核，传递参数；最后跳到内核的入口点去执行。

u-boot中每个命令都是通过 U_BOOT_CMD 宏来定义的，格式如下：

　　U_BOOT_CMD(name,maxargs,repeatable,command,"usage","help")

各项参数的意义如下：

　　(1) -- name:命令的名字，注意，它不是一个字符串（不要用双引号括起来）；

　　(2）-- maxargs:最大的参数个数；

　　(3）-- repeatable:命令是否可以重复，可重复是指运行一个命令后，下次敲回车即可再次运行；

　　(4）-- command:对应的函数指针，类型为（*cmd）(struct cmd_tbl_s *, int, int, char *[]);

　　(5) -- usage:简单的使用说明，这是个字符串；

　　(6）-- help:较详细的使用说明，这是个字符串。

bootm命令的源码路径为：u-boot源码路径/common/cmd_bootm.c，入口函数为d_bootm，（参考1中有对它的稍具体分析），该函数主要的工作流程是，通过bootm_start来获取内核镜像文件的信息，然后通过bootm_load_os函数来加载内核，

最后通过boot_fn来启动内核（这三个函数参考1中有对它的稍具体分析）。

四、kernel_entry函数

真正将控制权交给内核， 启动内核；满足arm架构linux内核启动时的寄存器设置条件:第一个参数为0 ；第二个参数为板子id需与内核中的id匹配，第三个参数为启动参数地址bi_boot_params 。主要操作：

（1）首先取出环境变量bootargs，这就是要传递给内核的参数。（ u-boot 是通过标记列表向内核传递参数，标记在定义为tag,是一个结构体，在 arch/arm/include/asm/setup.h 中定义）

（2）调用setup_XXX_tag

参考1中有自己实现的6410的启动内核的例子

五、与启动系统相关的环境变量

　　有bootcmd和bootargs，可保证在Uboot不重新编译的情况下可以以不同的方式启动

　　　　①bootcmd命令可以是好几个命令的集合，主要负责内核的引导工作，例如：bootcmd=movi read kernel 30008000；bootm 30008000，将内核拷贝到0x30008000的地方，然后从内存的0x30008000的地方启动内核；

　　　　Uboot在完成一系列的初始化后，就开始加载内核到DRAM中，加载到的地址可由bootcmd命令指定，这个30008000是由内核的链接地址所确定的。

　　　　②bootargs命令主要是负责向内核传递参数，例如：bootargs=console=ttySAC2,115200 root=dev/mmcblk0p2 rw init=/linuxrc rootfstype=ext3，表示引导后控制台使用串口2，波特率115200，根文件系统在SD卡（0号

　　　　设备）的第2分区，并且可读可写；进程1（init进程）的地址为/linuxrc，使用的根文件系统是ext3类型。

六、判断镜像的种类

　　Uboot将Linux内核加载到DRAM的链接地址处后，就开始读镜像的头信息，找到MAGIC_NUM，以此来判断镜像的类型，镜像有两种格式：在Image和uImage

　　　　zImage:Linux内核编译出来后，最先生成的是.elf格式的可执行文件，类似Windows下的.exe文件，其中包含了在操作系统下运行的大量信息，但是Linux内核是个逻辑程序，不需要这些信息，删掉他们后大小变为Image(.bin，

　　已经可以直接运行了)文件，大小为原来的1/10，然后再对其进行压缩，就形成了zImage文件。这个zImage是自解压的，解压操作由其头部的解压程序来完成，不需要Uboot的参与。

　　　　uImage是Uboot发明的一种镜像类型。它是在zImage的前面加上一些信息和一些校验信息，64字节。将zImage加工为uImage的工具在U-boot根目录下/tools中的mkimage程序，只需将其复制到/usr/local/bin/，编译内核时输

　　入make uImage，然后就能产生uImage了。

　　判断完镜像种类后 ，Uboot将对镜像头进行校验，然后再次读取头信息，从头信息中读取这个镜像的各种信息（比如镜像长度，镜像种类，入口地址等）。

七、新版的Uboot与内核之间的传参引导

　　近年来的内核在启动时还需要设备树的dts文件，于是比较新的uboot都实现了传递dtb的功能，为了使能设备树，需要在编译U-boot的时候在config文件中加入：#define CONFIG_OF_LIBFDT

　　一般分为三种情况：

　　（1）利用U-boot的命令，在引导kernel时将dts传入。这种方式需要将dtb的地址写到uboot中（一般是环境变量），比如：首先将kernel载入内存，然后用fdt addr ${fdtaddr}命令将dtb载入内存，

　　　最后使用bootz ${loadaddr} ${initrdaddr} ${fdtaddr}来引导内核，（其中initrd是临时文件系统，嵌入式中用得极少）实际使用时用“-”代替：bootz ${loadaddr} - ${fdtaddr}。

　　（2）将dts和kernel打包为pImage。这种方式无需将dtb的地址写到uboot中（但uboot中要实现读pImage头部的功能），uboot可以去pImage的头部信息处读取到dtb的地址，然后传给传递给kernel。

　　（3）启用kernel中”ARM_APPENDED_DTB”选项，该选项的意思是将dtb和kernel打包在一起，如此一来kernel启动时会去紧挨着它的地方寻找dtb，这样就不需要uboot来传递dtb地址了。

八、引导内核时可能出现的问题

　　如果U-boot确认无误可以启动起来，而kernel的启动却出现了问题，那么一般是以下几种情况：

1. 对于老版本的U-boot，有大概率是U-boot传给kernel参数的时候出了问题，着重注意一下创建tag的宏有没有正常定义，如CONFIG_CMDLINE_TAG、CONFIG_MTDPARTITION等
2. kernel的链接地址与加载地址不符，链接地址可以通过kernel的head.S获知，详见kernel启动汇编阶段分析
3. kernel的自解压地址与链接地址不符，zImage这类kernel格式必须把自己解压到自己的链接地址，自解压地址在kernel源码目录arch/arm/mach-xxxx/Makefile.boot文件中
4. 环境变量未被正常设置

参考1：http://www.cnblogs.com/CoderTian/p/6006400.html

参考2：http://blog.csdn.net/qq_28992301/article/details/51873201