openwrt u-boot_mod 代码分析
u-boot_mod 是具有web 浏览器的uboot,也就是传说中的不死uboot,这里的不死指的是不管怎么刷firmware
都可以方便更换firmware,而不是uboot本身就是不死的。
这里将其的代码分析一下。
代码的网址是:https://github.com/pepe2k/u-boot_mod
uboot的代码在openwrt上是最底层的,就像PC的BIOS。
整个uboot最开始的入口,是一段汇编语言(MIPS)代码
要证明这段代码是一开始执行的,首先要看链接器脚本(u-boot-bootstrap.lds):
链接器脚本
OUTPUT_FORMAT("elf32-tradbigmips", "elf32-tradbigmips", "elf32-tradbigmips")
OUTPUT_ARCH(mips)
ENTRY(_start_bootstrap)
SECTIONS
{
. = 0x00000000; . = ALIGN();
.text :
{
*(.text*)
} . = ALIGN();
.rodata : { *(SORT_BY_ALIGNMENT(SORT_BY_NAME(.rodata*))) } . = ALIGN();
.data : { *(.data*) } . = .;
_gp = ALIGN(); .got : {
__got_start_bootstrap = .;
*(.got)
__got_end_bootstrap = .;
} . = ALIGN();
.sdata : { *(.sdata*) } uboot_end_data_bootstrap = .;
num_got_entries = (__got_end_bootstrap - __got_start_bootstrap) >> ; . = ALIGN();
.sbss : { *(.sbss*) }
.bss : { *(.bss*) . = ALIGN(); }
uboot_end_bootstrap = .;
}
这里可以看到,程序入口是_start_bootstrap,程序的入口代码段(.text)地址是 0x00000000
那么,接下来分析最开始执行的代码(MIPS)
_start_bootstrap
start_bootstrap.s这个文件的入口处是_start_bootstrap
最终会调用到以下代码:
la t9, bootstrap_board_init_r j t9
它的作用就是将bootstrap_board_init_r的地址load到t9寄存器,然后根据t9寄存器的内容跳转。
bootstrap_board_init_r
在bootstrap_board_init_r里面,会调用
fn = (void *)ntohl(hdr->ih_load); (*fn)(gd->ram_size);
这里的hdr是根据image来设定的,这里不仔细分析了,得知其跳转的地址是start.s的_start
函数
_start
最终会调用到以下代码:
la t9, board_init_r j t9
它的作用就是将board_init_r的地址load到t9寄存器,然后根据t9寄存器的内容跳转。
board_init_r
从这里开始,进入c语言的地盘了,下面逐个分析一下它们的作用。
从debug消息来看,这里已经开始在RAM上跑了。一开始是从硬件的0地址开始跑的,一开始的汇编中一般有将代码copy到RAM的过程(参考http://www.linuxidc.com/Linux/2012-08/68707.htm)。
printf("Now running in RAM - U-Boot at: %08lX\n", dest_addr);
接下来重新定位CMD table,
因为已经得到了 gd->reloc_off,那么将CMD table往后移动 gd->reloc_off。
/*
* We have to relocate the command table manually
*/
for(cmdtp = &__u_boot_cmd_start; cmdtp != &__u_boot_cmd_end; cmdtp++){
ulong addr; addr = (ulong)(cmdtp->cmd) + gd->reloc_off; cmdtp->cmd = (int (*)(struct cmd_tbl_s *, int, int, char *[]))addr; addr = (ulong)(cmdtp->name) + gd->reloc_off;
cmdtp->name = (char *)addr; if(cmdtp->usage){
addr = (ulong)(cmdtp->usage) + gd->reloc_off;
cmdtp->usage = (char *)addr;
}
#ifdef CFG_LONGHELP
if(cmdtp->help){
addr = (ulong)(cmdtp->help) + gd->reloc_off;
cmdtp->help = (char *)addr;
}
#endif
}
那么什么是CMD
table呢?这里举个例子:
Cmd_boot.c (common):U_BOOT_CMD(go, CFG_MAXARGS, , do_go, "start application at address 'addr'\n", Cmd_boot.c (common):U_BOOT_CMD(reset, , , do_reset, "perform RESET of the CPU\n", NULL); Cmd_bootm.c (common):U_BOOT_CMD(bootm, , , do_bootm, "boot application image from memory\n", "[addr]\n" Cmd_bootm.c (common):U_BOOT_CMD(boot, , , do_bootd, "boot default, i.e., run 'bootcmd'\n", NULL); Cmd_bootm.c (common):U_BOOT_CMD(bootd, , , do_bootd, "boot default, i.e., run 'bootcmd'\n", NULL);
从 U_BOOT_CMD这个宏来看,已经将CMD
table的每一个entry和地址绑定了。
#define U_BOOT_CMD(name,maxargs,rep,cmd,usage,help) \ cmd_tbl_t __u_boot_cmd_##name Struct_Section = {#name, maxargs, rep, cmd, usage}
其中开始和结束的范围就是
__u_boot_cmd_start 和
__u_boot_cmd_end
从链接脚本可以看到:
__u_boot_cmd_start = .; .u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) } __u_boot_cmd_end = .;
除了CMD table 调整之外,这里对基本的硬件做了初始化:
/* 从硬件读取mac地址 */ memcpy(buffer, (void *)(CFG_FLASH_BASE + OFFSET_MAC_DATA_BLOCK + OFFSET_MAC_ADDRESS), ); /*get CPU/RAM/AHB clocks */ ar7240_sys_frequency(&cpu_freq, &ddr_freq, &ahb_freq); /* configure available FLASH banks */ size = flash_init(); /* initialize malloc() area */ mem_malloc_init(); /* std in/out 初始化 */ devices_init(); console_init_r(); /* ethernet 初始化 */ eth_initialize(gd->bd);
当这些东西初始化完之后,执行main_loop
/* main_loop() can return to retry autoboot, if so just run it again. */
for(;;){
main_loop();
}
main_loop
在这里做了一些主要的分支工作,
uboot 里面集成了一个hush shell,可以将其看成一个精简的bash,可以处理用户的命令和一些脚本。
在这个main
loop里面,决定了从以下几种方式选择启动:
1.web
failsafe
2.U-Boot
console
3.U-Boot
netconsole
4.boot
command
用下图概括:
reset_button_status
指的是读取reset按键的状态,检测其是否按下。
httpd则实现了用web页面来更新firmware的操作。
关于网页更新firmware的http接口这个特色功能后面再分析,下面关注一下do_bootm后面的流程。
do_bootm
这个函数里面做了下面几个事情:
.print_image_hdr //打印出firmware的头部,此时已经知道firmware所处的地址 .eth_halt //停止ethernet的协议栈,之前可能被开起来了,这里先关闭 .lzma_inflate //解压linux kernel 到内存 .do_bootm_linux //进入此函数,如果进入失败,就调用do_reset复位板子
do_bootm_linux
这里是uboot最后一个过程的函数了,它做了下面的事情:
1.linux_params_init/linux_env_set //生成即将传入linux的一些参数
2.theKernel(linux_argc, linux_argv, linux_env, 0); //启动linux kernel
其中,theKernel的地址是这样来的:
theKernel = (void (*)(int, char **, char **, int *))ntohl(hdr->ih_ep);
这里的ih_ep指针的数据可以通过mkimage工具来指定,详见mkimage.c。
到这里为止。uboot的大体流程就分析好了,这个uboot本来就是定制过的,通过汉化、修改网页的
手段可以进一步进行定制,其中已经有很多做好的版本了,如果不是要深入研究uboot,建议拿现成的
来使用,毕竟openwrt主要关注的是firmware部分。
参考资料:http://www.cnblogs.com/lagujw/p/3996576.html
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