【朱兆祺带你学嵌入式】第二章第七节 U-Boot-2013.04启动分析3

qinkaiabc 2013-11-27 20:25 楼主

1．调用_main函数

_main函数的实现代码位于arch/arm/lib/crt0.S文件中，用于建立C语言运行环境。crt0.S文件存放在arm处理器的lib库目录下，从文件的存放位置我们可以知道：_main函数和CPU的构架有关，而与单板的配置无关，即它支持所有的arm单板。编译生成u-boot.bin二进制文件时，用于条件编译的CONFIG_NAND_SPL和CONFIG_SPL_BUILD宏为假。_main函数是stage1和stage2的过渡，它是一个汇编函数，但成分比较复杂：_main函数多次调用C语言代码，例如board_init_f、board_init_r等，汇编函数，如重定位函数relocate_code。board_init_f函数和board_init_r函数的实现代码均在arch/arm/lib/board.c文件中，由C语言编写。

1) 声明外部变量

.globl board_init_r

.globl __bss_start

.globl __bss_end__

声明外部函数board_init_r，外部变量__bss_start和__bss_end__。

2) 为调用board_init_f函数建立运行环境

.global _main

_main:

ldr sp, =(CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR)

bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */

sub sp, #GD_SIZE /* allocate one GD above SP */

bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */

mov r8, sp /* GD is above SP */

mov r0, #0

图2. 4建立运行环境

如图2. 4建立运行环境包括初始化堆栈指针sp和预留一个内存空间存储gd_t类型的数据结GD，gd指向这个结构体的首地址。gd_t是关键字typedef为global data数据结构定义的新名字，定义的原型位于文件 include/asm-generic/global_data.h。其成员主要是系统初始化的参数。

程序清单2. 1global_data结构

typedef struct global_data {

bd_t *bd;

unsigned long flags;

unsigned long baudrate;

unsigned long cpu_clk; /* CPU clock in Hz! */

unsigned long bus_clk;

/* We cannot bracket this with CONFIG_PCI due to mpc5xxx */

unsigned long pci_clk;

unsigned long mem_clk;

#if defined(CONFIG_LCD) || defined(CONFIG_VIDEO)

unsigned long fb_base; /* Base address of framebuffer mem */

#endif

#if defined(CONFIG_POST) || defined(CONFIG_LOGBUFFER)

unsigned long post_log_word; /* Record POST activities */

unsigned long post_log_res; /* success of POST test */

unsigned long post_init_f_time; /* When post_init_f started */

#endif

#ifdef CONFIG_BOARD_TYPES

unsigned long board_type;

#endif

unsigned long have_console; /* serial_init() was called */

#ifdef CONFIG_PRE_CONSOLE_BUFFER

unsigned long precon_buf_idx; /* Pre-Console buffer index */

#endif

#ifdef CONFIG_MODEM_SUPPORT

unsigned long do_mdm_init;

unsigned long be_quiet;

#endif

unsigned long env_addr; /* Address of Environment struct */

unsigned long env_valid; /* Checksum of Environment valid? */

/* TODO: is this the same as relocaddr, or something else? */

unsigned long dest_addr; /* Post-relocation address of U-Boot */

unsigned long dest_addr_sp;

unsigned long ram_top; /* Top address of RAM used by U-Boot */

unsigned long relocaddr; /* Start address of U-Boot in RAM */

phys_size_t ram_size; /* RAM size */

unsigned long mon_len; /* monitor len */

unsigned long irq_sp; /* irq stack pointer */

unsigned long start_addr_sp; /* start_addr_stackpointer */

unsigned long reloc_off;

struct global_data *new_gd; /* relocated global data */

const void *fdt_blob; /* Our device tree, NULL if none */

void **jt; /* jump table */

char env_buf[32]; /* buffer for getenv() before reloc. */

struct arch_global_data arch; /* architecture-specific data */

} gd_t;

在一个源码文件中，访问gd结构体前需用宏定义DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR进行声明，这个宏定义在文件arch/arm/include/asm/global_data.h。

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

register是C语言中的一个关键字，除了一些特殊的场合，如要求变量高速地被调用，它一般很少被使用。如果一个变量被register修饰，就意味着该变量是一个寄存器变量，变量的值存放在寄存器中。当然，这里的寄存器指的是CPU的内核寄存器，它独立于内存没有地址，所以无法对寄存器变量进行取地址运算。DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR定义了一个gd_t结构体指针变量gd，asm ("r8")指定了gd值的存放位置r8。volatile是为了防止变量被编译器优化，要求每次都要去重新读取变量的值。事实上，U-Boot中的这段代码存在一定的缺陷。

在文件include/configs/sdmk6410.h中，CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR的计算过程如下：

#define CONFIG_SYS_IRAM_BASE 0x0c000000 /* Internal SRAM base address */

#define CONFIG_SYS_IRAM_SIZE 0x2000 /* 8 KB of internal SRAM memory */

#define CONFIG_SYS_IRAM_END (CONFIG_SYS_IRAM_BASE + CONFIG_SYS_IRAM_SIZE)

#define CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR (CONFIG_SYS_IRAM_END - GENERATED_GBL_DATA_SIZE)

其中，GENERATED_GBL_DATA_SIZE在编译时，会自动生成

build/include/generated/generic-asm-offsets.h

#define GENERATED_GBL_DATA_SIZE (160) /* (sizeof(struct global_data) + 15) & ~15 */

由注释可知，宏定义CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR已经为gd在SRAM的顶部预留了160字节的空间，因此没必要再将sp指针下调。当然，这样做也并不会影响正常的启动流程，但是偏离了设计者的本意，我们只需要在crt0.S文件中，将下面部分代码段注释掉即可。

bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */

sub sp, #GD_SIZE /* allocate one GD above SP */