Uboot命令U_BOOT_CMD分析

时间：2022-12-08 16:50:40

其中U_BOOT_CMD命令格式如下：

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

　各个参数的意义如下：

  1. name：命令名，非字符串，但在U_BOOT_CMD中用“#”符号转化为字符串
  2. maxargs：命令的最大参数个数
  3. repeatable：是否自动重复（按Enter键是否会重复执行）
  4. command：该命令对应的响应函数指针
  5. usage：简短的使用说明（字符串）
  6. help：较详细的使用说明（字符串）

U_BOOT_CMD宏在include/command.h中定义：

  1. #define U_BOOT_CMD(name,maxargs,rep,cmd,usage,help) \
  2. 　　　　cmd_tbl_t __u_boot_cmd_##name Struct_Section = {#name, maxargs, rep, cmd, usage, help}

“##”与“#”都是预编译操作符，“##”有字符串连接的功能，“#”表示后面紧接着的是一个字符串。

其中Struct_Section在include/command.h中定义如下：

 #define Struct_Section  __attribute__ ((unused,section (".u_boot_cmd")))

凡是带有attribute ((unused,section (“.u_boot_cmd”))属性声明的变量都将被存放在”.u_boot_cmd”段中，并且即使该变量没有在代码中显式的使用编译器也不产生警告信息。

在u-Boot连接脚本 u-boot.lds中定义了”.u_boot_cmd”段：

  1. . = .;
  2. __u_boot_cmd_start = .; /*将 __u_boot_cmd_start指定为当前地址 */
  3. .u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) }
  4. __u_boot_cmd_end = .; /* 将__u_boot_cmd_end指定为当前地址 */

这表明带有“.u_boot_cmd”声明的函数或变量将存储在“u_boot_cmd”段。

这样只要将u-boot所有命令对应的cmd_tbl_t变量加上“.u_boot_cmd”声明，编译器就会自动将其放在“u_boot_cmd”段，查找cmd_tbl_t变量时只要在 __u_boot_cmd_start 与 __u_boot_cmd_end 之间查找就可以了。

cmd_tbl_t在include/command.h中定义如下：

  1. struct cmd_tbl_s {
  2.     char        *name;        /* Command Name            */
  3.     int          maxargs;    /* maximum number of arguments    */
  4.     int          repeatable;    /* autorepeat allowed?        */
  5.                     /* Implementation function    */
  6.     int        (*cmd)(struct cmd_tbl_s *, int, int, char * const []);
  7.     char        *usage;        /* Usage message    (short)    */
  8. #ifdef    CONFIG_SYS_LONGHELP
  9.     char        *help;        /* Help  message    (long)    */
  10. #endif
  11. #ifdef CONFIG_AUTO_COMPLETE
  12.     /* do auto completion on the arguments */
  13.     int        (*complete)(int argc, char * const argv[], char last_char, int maxv, char *cmdv[]);
  14. #endif
  15. };
  16.  
  17. typedef struct cmd_tbl_s    cmd_tbl_t;

一个cmd_tbl_t结构体变量包含了调用一条命令的所需要的信息。

以“boot”命令的定义经过宏展开后如下：

Uboot命令U_BOOT_CMD分析

　　　　cmd_tbl_t __u_boot_cmd_boot __attribute__ ((unused,section (".u_boot_cmd"))) = {boot, 1, 1, do_bootd, "boot    - boot default, i.e., run 'bootcmd'\n", " NULL"}
  1. int do_bootd (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[])
  2. {
  3. int rcode = 0;
  4.  
  5. if (run_command(getenv("bootcmd"), flag) < 0)
  6. rcode = 1;
  7. return rcode;
  8. }
     
     

    在2013-10-rc3的最新u-boot版本中，对此有改动，我们先看定义(include/command.h)

    #define U_BOOT_CMD_MKENT_COMPLETE(_name, _maxargs, _rep, _cmd,     _usage, _help, _comp)     { #_name, _maxargs, _rep, _cmd, _usage,     _CMD_HELP(_help) _CMD_COMPLETE(_comp) }
    
    
    
#define U_BOOT_CMD_COMPLETE(_name, _maxargs, _rep, _cmd, _usage, _help, _comp)     ll_entry_declare(cmd_tbl_t, _name, cmd) =     U_BOOT_CMD_MKENT_COMPLETE(_name, _maxargs, _rep, _cmd,     _usage, _help, _comp);
    
    
    
#define U_BOOT_CMD(_name, _maxargs, _rep, _cmd, _usage, _help)     U_BOOT_CMD_COMPLETE(_name, _maxargs, _rep, _cmd, _usage, _help, NULL)
    #define ll_entry_declare(_type, _name, _list)      _type _u_boot_list_2_##_list##_2_##_name __aligned(4)      __attribute__((unused,      section(".u_boot_list_2_"#_list"_2_"#_name)))

    看上去挺复杂的，其实就是将cmd放在了u_boot_list这类开头的section里，所以我们只需在u-boot.lds里添加：

    . = ALIGN(4);
    
.u_boot_list : {
    
 KEEP(*(SORT(.u_boot_list*)));
    
}
     

run_command 命令分析：

u-boot启动第二阶段最后跳到main_loop函数中循环

  1. s = getenv ("bootcmd");
  2. if (bootdelay >= 0 && s && !abortboot (bootdelay)) {
  3. ......
  4. run_command (s, 0);
  5. ......
  6. }

从main_loop中我们知道，如果bootdelay时间内未按下按键则启动Linux内核，按下按键则进入uboot命令行等待用户输入命令。

用户输入命令则调取run_command函数，在该函数中有下面几个比较重要的点：

1. 从注释我们很容易知道这段代码是在对命令进行分离，并且u-boot支持’;’分离命令。

  1. /*
  2. * Find separator, or string end
  3. * Allow simple escape of ';' by writing "\;"
  4. */
  5. for (inquotes = 0, sep = str; *sep; sep++) {
  6. if ((*sep=='\'') &&
  7. (*(sep-1) != '\\'))
  8. inquotes=!inquotes;
  9.  
  10. if (!inquotes &&
  11. (*sep == ';') && /* separator */
  12. ( sep != str) && /* past string start */
  13. (*(sep-1) != '\\')) /* and NOT escaped */
  14. break;
  15. }

2. 分离参数

  1. /* Extract arguments */
  2. if ((argc = parse_line (finaltoken, argv)) == 0) {
  3. rc = -1; /* no command at all */
  4. continue;
  5. }

3. 用第一个参数argv[0]在命令列表中寻找对应的命令，并返回一个cmd_tbl_t类型的实例。我们可以猜到这个结构体应该保函了有关命令的一系列内容。

  1. /* Look up command in command table */
  2. if ((cmdtp = find_cmd(argv[0])) == NULL) {
  3. printf ("Unknown command '%s' - try 'help'\n", argv[0]);
  4. rc = -1; /* give up after bad command */
  5. continue;
  6. }

在common/command.c 中查看find_cmd函数

  1. /*__u_boot_cmd_start与__u_boot_cmd_end间查找命令，并返回cmdtp->name命令的cmd_tbl_t结构。*/
  2. cmd_tbl_t *cmdtp;
  3. cmd_tbl_t *cmdtp_temp = &__u_boot_cmd_start; /*Init value */
  4. const char *p;
  5. int len;
  6. int n_found = 0;
  7.  
  8. /*
  9. * Some commands allow length modifiers (like "cp.b");
  10. * compare command name only until first dot.
  11. */
  12. len = ((p = strchr(cmd, '.')) == NULL) ? strlen (cmd) : (p - cmd);
  13.  
  14. for (cmdtp = &__u_boot_cmd_start;
  15. cmdtp != &__u_boot_cmd_end;
  16. cmdtp++) {
  17. if (strncmp (cmd, cmdtp->name, len) == 0) {
  18. if (len == strlen (cmdtp->name))
  19. return cmdtp; /* full match */
  20.  
  21. cmdtp_temp = cmdtp; /* abbreviated command ? */
  22. n_found++;
  23. }
  24. }

五、总结命令执行过程

① 在u-boot控制台中输入“boot”命令执行时，u-boot控制台接收输入的字符串“boot”，传递给run_command函数。

② run_command函数调用common/command.c中实现的find_cmd函数在__u_boot_cmd_start与__u_boot_cmd_end间查找命令，并返回boot命令的cmd_tbl_t结构。

③ 然后run_command函数使用返回的cmd_tbl_t结构中的函数指针调用boot命令的响应函数do_bootd，从而完成了命令的执行。

六、自制u-boot命令

Uboot命令U_BOOT_CMD分析

__attribute__这个关键词是GNU编译器中的编译属性，ARM编译器也支持这个用法。__attribute__主要用于改变所声明或定义的函数或 数据的特性，它有很多子项，用于改变作用对象的特性。比如对函数，noline将禁止进行内联扩展、noreturn表示没有返回值、pure表明函数除 返回值外，不会通过其它（如全局变量、指针）对函数外部产生任何影响。当然，__attribute__肯定有很多的用法，今天就用到了section部分，所以就只针对这个做一些记录。

提到section，就得说RO
RI ZI了，在ARM编译器编译之后，代码被划分为不同的段，RO Section(ReadOnly)中存放代码段和常量，RW
Section(ReadWrite)中存放可读写静态变量和全局变量，ZI Section(ZeroInit)是存放在RW段中初始化为0的变量。

于是本文的大体意思就清晰了，__attribute__((section("section_name")))，其作用是将作用的函数或数据放入指定名为"section_name"对应的段中。

MDK给出的帮助文档如下，他将__attribute__的用法归类到编译器特性里，以变量和函数的两种用法做区分。

1.编译时为变量指定段

[cpp] view plain copy
  1. __attribute__((section("name")))
  2. RealView Compilation Tools for µVision Compiler Reference Guide Version 4.0
  3. Home > Compiler-specific Features > Variable attributes > __attribute__((section("name")))
  4. 4.5.6. __attribute__((section("name")))
  5. Normally, the ARM compiler places the objects it generates in sections like data and bss. However, you might require additional data sections or you might want a variable to appear in a special section, for example, to map to special hardware. The section attribute specifies that a variable must be placed in a particular data section. If you use the section attribute, read-only variables are placed in RO data sections, read-write variables are placed in RW data sections unless you use the zero_init attribute. In this case, the variable is placed in a ZI section.
  6. Note
  7. This variable attribute is a GNU compiler extension supported by the ARM compiler.
  8. Example
  9. /* in RO section */
  10. const int descriptor[3] __attribute__ ((section ("descr"))) = { 1,2,3 };
  11. /* in RW section */
  12. long long rw[10] __attribute__ ((section ("RW")));
  13. /* in ZI section *
  14. long long altstack[10] __attribute__ ((section ("STACK"), zero_init));/

2.编译时为函数指定段

[cpp] view plain copy
    1. __attribute__((section("name")))
    2. RealView Compilation Tools for µVision Compiler Reference Guide Version 4.0
    3. Home > Compiler-specific Features > Function attributes > __attribute__((section("name")))
    4. 4.3.13. __attribute__((section("name")))
    5. The section function attribute enables you to place code in different sections of the image.
    6. Note
    7. This function attribute is a GNU compiler extension that is supported by the ARM compiler.
    8. Example
    9. In the following example, Function_Attributes_section_0 is placed into the RO section new_section rather than .text.
    10. void Function_Attributes_section_0 (void)
    11. __attribute__ ((section ("new_section")));
    12. void Function_Attributes_section_0 (void)
    13. {
    14. static int aStatic =0;
    15. aStatic++;
    16. }
    17. In the following example, section function attribute overrides the #pragma arm section setting.
    18. #pragma arm section code="foo"
    19. int f2()
    20. {
    21. return 1;
    22. }                                  // into the 'foo' area
    23. __attribute__ ((section ("bar"))) int f3()
    24. {
    25. return 1;
    26. }                                  // into the 'bar' area
    27. int f4()
    28. {
    29. return 1;
    30. }                                  // into the 'foo' area
    31. #pragma arm section

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