2021年08月20日 | 1_5.1.6_U-boot分析与使用_uboot启动内核_P

现在来分析uboot是怎么启动内核的。

我们知道，u-boot启动内核是通过两条指令来实现的。

nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel; bootm 0x30007FC0

读出内核

nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel

从kernel分区中读出内核，放到地址0x30007FC0去。

分区：对于windows系统来说，每个硬盘上都有分区表；对于嵌入式Linux来说，Flash没有分区表，但是我们可以人为的将这块Flash分为几个区，这些分区没有分区表，而是在源码中（100ask24x0.h）写死的。需要注意的是，对于这些分区，我们关心的不是分区的名字，而是分区的起始地址和大小。

可以使用mtd指令来查看分区，首先是256KB的BootLoader，然后是128KB的环境变量参数，然后是2M的kernel，起始地址是0x00060000，最后是root分区（根文件系统）。

所以nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel就等于nand read.jffs2 0x30007FC0 0x00060000 0x00200000，这里再说明一下，分区名字不重要，重要的是起始地址和大小。

下面分析一下nand指令，在u-boot中使用? nand查看一下帮助信息，可以看到nand read的格式，后面的参数可以是地址+偏移，也可以直接是分区名字。

do_nand函数中对于read操作有单独的处理，如果是.jffs2，后面的size可以不需要页对齐，具体的实现暂时不管。

启动内核

bootm 0x30007FC0

Flash上存的内核是什么格式？

答：是UImage，UImage是由头部+真正的内核构成的。

使用指令bootm 地址，启动内核，会先读入头部，然后看内核是否已经加载完毕，如果加载完毕了就跳到 入口地址 去执行内核，否则先加载内核再跳转。

首先是读入头部。

然后判断内核是否已经加载完毕，如果没有就加载内核。

跳转地址是0x30008000，加载地址是0x30007FC0，中间相差64字节，这64字节就是头部的大小。

bootm的功能是：

根据头部，移动内核到合适的地方；

启动内核，这是通过do_bootm_linux函数完成的。

加载完毕之后，并不是直接跳到跳转地址就可以启动内核，正如PC机，在启动操作系统之前还需要检测内存等操作，Linux还需要告诉内核一些参数，也就是设置启动参数，然后才跳转到入口地址去启动内核。

所以启动内核之前，do_bootm_linux要做这些事情：

设置启动参数；

跳转入口地址。

我们先看一下是怎么跳转到入口地址的，在do_bootm_linux函数的末尾，有一个函数指针，u-boot就是通过这个函数指针来实现启动内核的。

可以看到，指向的是内核头部的跳转地址。

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210330192043307.png?imageView2/2/w/550?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzMTQxMzUz,size_16,color_FFFFFF,t_70

那么，跳转到入口地址之前，这些参数要怎么设置呢？

猜测：在Flash的某个位置，按某种格式保存这些参数，在设置时读出来设置即可。

对于2440开发板，就是在某个地址（0x30000100）按某种格式（TAG）保存数据，在启动内核时把这些数据读出来解析。

下图是设置启动参数的一些函数调用，其中start和end都是必须的，其他则是设置不同参数的tag。

这里选出四个函数来分析，分别是：

setup_start_tag

setup_memory_tags

setup_commandline_tag

setup_end_tag

setup_start_tag

首先是setup_start_tag，其中的bd->bi_boot_params在前面设置过，为0x30000100，所以这个函数会从0x30000100地址开始设置参数

函数执行完，结果如下，从0x30000100开始存放数据，结束后params指向下一个空闲地址。

setup_memory_tags

之前有说过，windows系统在启动会需要检测内存，检测出大小，然后告诉操作系统，Linux系统同样需要，并且是通过setup_memory_tags来实现的。

函数如下，可以看到是通过设置不同的块信息来实现内存设置的。

我们使用的是两块32MB的SDRAM拼在一起，也就是一块，共64MB。

setup_memory_tags执行完成后，params指向下一个空闲地址。

setup_commandline_tag

调用setup_commandline_tag时还传入了一个临时变量commandline。

该变量是来自于环境变量bootargs的。

可以看到，bootargs = noinitrd root=/dev/mtdblock3 init=/linuxrc console=ttySAC0,115200。

我们大概来分析一下这个指令，root就是根文件系统（相当于windows的C盘），它位于第3个Flash分区（从0开始），然后init=/linuxrc表示第一个应用程序是/linuxrc，最后console=ttySAC0,115200表示内核的调试信息从串口打印出来，波特率是115200。

下面是setup_commandline_tag的源码。

执行过后，数据的存放如下，可以看到这个就是把指令commandline存到内存中。

setup_end_tag

我们初始化变量，何时结束呢？就是setup_end_tag函数来结束的。

直接在tag位置设为结束标志0x00000000，就表示参数设置完成了。

这些数据都有特定的格式，内核启动时，就会来这些地方按tag格式来读取这些数据。

u-boot的最终目标是启动内核，为了实现这个目标，需要：

从Flash中读出内核；

启动：a.设置启动参数；b.跳转到入口地址。

跳转到入口地址时，我们传了三个参数，第一个参数是0，第三个参数是参数地址也就是0x30000100，那么第二个参数是什么呢？

答：是机器ID，u-boot可以支持很多种单板，这种单板也就是机器，那么具体现在使用的要支持哪种机器，就是通过这个机器ID来决定的。

在一开始board_init初始化的时候，我们就给bi_arch_number赋了一个值MACH_TYPE_S3C2440也就是362，这个值表示现在使用的机器是2440。