U-Boot启动Linux过程
U-Boot使用标记列表(tagged list)的方式向Linux传递参数。标记的数据结构式是tag,在U-Boot源代码目录include/asm-arm/setup.h中定义如下:
struct tag_header {
u32 size; /* 表示tag数据结构的联合u实质存放的数据的大小*/
u32 tag; /* 表示标记的类型 */
};
struct tag {
struct tag_header hdr;
union {
struct tag_core core;
struct tag_mem32 mem;
struct tag_videotext videotext;
struct tag_ramdisk ramdisk;
struct tag_initrd initrd;
struct tag_serialnr serialnr;
struct tag_revision revision;
struct tag_videolfb videolfb;
struct tag_cmdline cmdline;
struct tag_acorn acorn; / * Acorn specific */
struct tag_memclk memclk; / * DC21285 specific */
} u;
};
U-Boot使用命令bootm来启动已经加载到内存中的内核(bootm是从内存、ROM、NOR Flash中启动内核;bootp从网络启动;nboot从NAND Flash启动他们都是先把内核映像从各种媒介中读出,放在指定位置,然后设置标记列表给内核传递参数;最后跳到内核入口去执行)。而bootm命令实际上调用的是do_bootm函数。对于Linux内核,do_bootm函数会调用do_bootm_linux函数来设置标记列表和启动内核。do_bootm_linux函数在lib_arm/bootm.c 中定义如下:
int do_bootm_linux(int flag, int argc, char *argv[], bootm_headers_t *images)
{
bd_t *bd = gd->bd;
char *s;
int machid = bd->bi_arch_number;
void (*theKernel)(int zero, int arch, uint params);
#ifdef CONFIG_CMDLINE_TAG
char *commandline = getenv ("bootargs"); /* U-Boot环境变量bootargs */
#endif
… …
theKernel = (void (*)(int, int, uint))images->ep;
/* 获取内核入口地址 */
… …
#if defined (CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS) || \
defined (CONFIG_CMDLINE_TAG) || \
defined (CONFIG_INITRD_TAG) || \
defined (CONFIG_SERIAL_TAG) || \
defined (CONFIG_REVISION_TAG) || \
defined (CONFIG_LCD) || \
defined (CONFIG_VFD)
setup_start_tag (bd); /* 设置ATAG_CORE标志 */
… …
#ifdef CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS
setup_memory_tags (bd); /* 设置内存标记 */
#endif
#ifdef CONFIG_CMDLINE_TAG
setup_commandline_tag (bd, commandline);
/* 设置命令行标记 */
#endif
… …
setup_end_tag (bd); /* 设置ATAG_NONE标志 */
#endif
/* we assume that the kernel is in place */
printf ("\nStarting kernel ...\n\n");
… …
cleanup_before_linux (); /* 启动内核前对CPU作最后的设置 */
theKernel (0, machid, bd->bi_boot_params);
/* 调用内核 */
/* does not return */
return 1;
}
其中的setup_start_tag,setup_memory_tags,setup_end_tag函数,就是打标记,在lib_arm/bootm.c中定义如下:
(1)setup_start_tag函数
static void setup_start_tag (bd_t *bd)
{
params = (struct tag *) bd->bi_boot_params;
/* 内核的参数的开始地址 */
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);
}
标记列表必须以ATAG_CORE开始,setup_start_tag函数在内核的参数的开始地址设置了一个ATAG_CORE标记。
(2)setup_memory_tags函数
static void setup_memory_tags (bd_t *bd)
{
int i;
/*设置一个内存标记 */
for (i = 0; i < CONFIG_NR_DRAM_BANKS; i++) {
params->hdr.tag = ATAG_MEM;
params->hdr.size = tag_size (tag_mem32);
params->u.mem.start = bd->bi_dram[i].start;
params->u.mem.size = bd->bi_dram[i].size;
params = tag_next (params);
}
}
setup_memory_tags函数设置了一个ATAG_MEM标记,该标记包含内存起始地址,内存大小这两个参数。
(3)setup_end_tag函数
static void setup_end_tag (bd_t *bd)
{
params->hdr.tag = ATAG_NONE;
params->hdr.size = 0;
}
标记列表必须以标记ATAG_NONE结束,setup_end_tag函数设置了一个ATAG_NONE标记,表示标记列表的结束。U-Boot设置好标记列表后就要调用内核了。但调用内核前,CPU必须满足下面的条件:
(1)CPU寄存器的设置
r0=0
r1=机器码
r2=内核参数标记列表在RAM中的起始地址
(2)CPU工作模式
禁止IRQ与FIQ中断
CPU为SVC模式
(3)使数据Cache与指令Cache失效
do_bootm_linux中调用的cleanup_before_linux函数完成了禁止中断和使Cache失效的功能。cleanup_before_linux函数在cpu/arm920t/cpu.中定义:
int cleanup_before_linux (void)
{
/*
* this function is called just before we call linux
* it prepares the processor for linux
*
* we turn off caches etc ...
*/
disable_interrupts (); /* 禁止FIQ/IRQ中断 */
/* turn off I/D-cache */
icache_disable(); /* 使指令Cache失效 */
dcache_disable(); /* 使数据Cache失效 */
/* flush I/D-cache */
cache_flush(); /* 刷新Cache */
return 0;
}
由于U-Boot启动以来就一直工作在SVC模式,因此CPU的工作模式就无需设置了。
do_bootm_linux中:
void (*theKernel)(int zero, int arch, uint params);
… …
theKernel = (void (*)(int, int, uint))images->ep;
… …
theKernel (0, machid, bd->bi_boot_params);
内核的入口地址“images->ep”强制类型转换为函数指针。根据ATPCS规则,函数的参数个数不超过4个时,使用r0~r3这4个寄存器来传递参数。因此函数调用则会将0放入r0,机器码machid放入r1,内核参数地址bd->bi_boot_params放入r2,从而完成了寄存器的设置,最后转到内核的入口地址。
到这里,U-Boot的工作就结束了,系统跳转到Linux内核代码执行。