u-boot(五)内核启动

概述

启动命令:bootcmd=nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel; bootm 0x30007FC0，具体代码实现的重点是以下:

s=getenv ("bootcmd") 获取环境变量

run_command (s, 0); 启动内核，这个s=nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel; bootm 0x30007FC0

s就是先读出内核，再启动内核了

备注 jffs2是一种文件格式，在这里并不需要文件格式，但是使用这个jffs2 可以不使用页对齐，如果使用nandread,需要考虑页对齐或者块对齐，最终会使用nand_read_opts

我们也可以在u-boot 命令行直接输入boot来启动内核，但是实际的命令是一样的，是在cmd_bootm.c中调用do_bootd>run_command (getenv ("bootcmd"), flag)

分区空间

常见的内部空间布局如下:

Bootloader	Boot parameters	Kernel	Root filesystem
u-boot，它会在内存的某个地方存放着内核启动的一些参数，也称为tag	u-boot 参数，包含传递给内核的一些东西	内核	根文件系统

嵌入式的FLASH没有实际的分区，所谓分区只是一个名称，具体的地址是写死的. 在include/configs/100ask24x0.h

#define MTDIDS_DEFAULT "nand0=nandflash0"#define MTDPARTS_DEFAULT "mtdparts=nandflash0:256k@0(bootloader)," \                            "128k(params)," \                            "2m(kernel)," \                            "-(root)"

这里定义了mtdparts分区，位于nandflash0，bootloader大小是256k，从0开始，然后是128k大小的params，接下去是2M的kernel内核，剩余的都是root文件系统.

内核文件格式

Flash上存储的内核格式为uImage，包含了一个头部加真正的内核.

/* * all data in network byte order (aka natural aka bigendian) */#define IH_NMLEN        32  /* Image Name Length        */typedef struct image_header {    uint32_t    ih_magic;   /* Image Header Magic Number    */    uint32_t    ih_hcrc;    /* Image Header CRC Checksum    */    uint32_t    ih_time;    /* Image Creation Timestamp */    uint32_t    ih_size;    /* Image Data Size      */    uint32_t    ih_load;    /* Data  Load  Address      */    uint32_t    ih_ep;      /* Entry Point Address      */    uint32_t    ih_dcrc;    /* Image Data CRC Checksum  */    uint8_t     ih_os;      /* Operating System     */    uint8_t     ih_arch;    /* CPU architecture     */    uint8_t     ih_type;    /* Image Type           */    uint8_t     ih_comp;    /* Compression Type     */    uint8_t     ih_name[IH_NMLEN];  /* Image Name       */} image_header_t;

ih_load表示加载地址，表示内核应该放在哪里

ih_ep表示入口地址,表示跳转的地址，也就是内核代码段的入口，广义上的main入口

内核复制跳转

bootm会先判断内核是否在加载地址,否则先移动内核到指定的加载地址,然后跳转。

命令中0x30007FC0 地址可以随便放，只要不破坏已经用到的信息就好， bootm命令如果发现当前内核并不在加载地址，需要移动内核到加载地址。do_bootm函数中memmove ((void *) ntohl(hdr->ih_load), (uchar *)data, len); 移动内核。

所以如果ih_load=我们内核的地址的时候，就不需要move，节省时间.jz2440 的加载地址是0x30008000,头部是64字节，所以,0x30008000-64=0x30007FC0，所以我们copy内核到0x30007FC0 .

内核启动

//在 bootm命令中有linux内核跳转，//lib_arm/armlinux.c-->do_bootm_linuxdo_bootm_linux  (cmdtp, flag, argc, argv,addr, len_ptr, verify);    //theKernel 就是uimage的头部中的入口地址    -theKernel = (void (*)(int, int, uint))ntohl(hdr->ih_ep);    // 设置一些参数    setup_start_tag (bd);    setup_memory_tags (bd);    setup_commandline_tag (bd, commandline);    setup_end_tag (bd);    // 所以内核的入口参数    -theKernel (0, bd->bi_arch_number, bd->bi_boot_params);

机器ID

theKernel (0, bd->bi_arch_number, bd->bi_boot_params);中的第二个参数是机器ID，内核通过比对机器ID判断是否支持启动.gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_S3C2440;

启动参数

内核跳转之前，同样需要设置内核的启动参数.内核的参数是按照tag组织的.也就是在某个地址（0x30000100，在100ask24x0.c中定义），按照某种格式存储，这种格式具体为【size....tagid....tag值】

mark

在do_bootm_linux中有设置内存，命令行参数等，代码片段如下

bd_t *bd = gd->bd;//设置起始的头setup_start_tag (bd);//设置内存setup_memory_tags (bd);setup_commandline_tag (bd, commandline);//....// 设置结束的idsetup_end_tag (bd);

具体有以下几种tag，代码中以联合体定义，这样方便使用同一个指针指向它，方便之处见setup_start_tag分析.

//这个tag 就是一个包含了所有类型tag的一个联合体，是实际tag的内容值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;        /*         * Acorn specific         */        struct tag_acorn    acorn;        /*         * DC21285 specific         */        struct tag_memclk   memclk;    } u;};

(起始tag)setup_start_tag

static void setup_start_tag (bd_t *bd){    // 这个tag 就是一个包含了所有类型tag的一个联合体    // 使用联合体之后，下面就可以使用 params->具体的tag类型    params = (struct tag *) bd->bi_boot_params;    params->hdr.tag = ATAG_CORE;    params->hdr.size = tag_size (tag_core);        //tag_core 也就是接下去这三个参数了    //tag_size =zise + tag + 实际的值    params->u.core.flags = 0;    params->u.core.pagesize = 0;    params->u.core.rootdev = 0;    //指向下一个参数    params = tag_next (params);}#define tag_next(t) ((struct tag *)((u32 *)(t) + (t)->hdr.size))#define tag_size(type)  ((sizeof(struct tag_header) + sizeof(struct type)) >> 2)// 这里 tag_header就是 size+tag   ， type 就是实际的tag的内容// tag_size就是包含 id 和 size 和 内容的大小了

因为bd_t *bd = gd->bd;，所以搜索下gd->bd->bi_boot_params，也就是在board/100ask24x0/100ask24x0.c中定义，也就是说参数是放在0x30000100.

gd->bd->bi_boot_params = 0x30000100;

内存设置

static void setup_memory_tags (bd_t *bd){    int i;    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);    }}

搜索下gd->bd->bi_dram[0]，同样在board/100ask24x0/100ask24x0.c定义

int dram_init (void){    gd->bd->bi_dram[0].start = PHYS_SDRAM_1;    gd->bd->bi_dram[0].size = PHYS_SDRAM_1_SIZE;    return 0;}#define PHYS_SDRAM_1        0x30000000 /* SDRAM Bank #1 */#define PHYS_SDRAM_1_SIZE   0x04000000 /* 64 MB */

这个函数是在lib_arm/board.c中的init_sequence调用，也就是start_armboot中调用，也就是在u-boot(三)第一阶段的C中使用的

根文件系统,启动程序,串口设备

char *commandline = getenv ("bootargs");setup_commandline_tag (bd, commandline);static void setup_commandline_tag (bd_t *bd, char *commandline){    char *p;    if (!commandline)        return;    /* eat leading white space */    for (p = commandline; *p == ' '; p++);    /* skip non-existent command lines so the kernel will still     * use its default command line.     */    if (*p == '\0')        return;    params->hdr.tag = ATAG_CMDLINE;    params->hdr.size =        (sizeof (struct tag_header) + strlen (p) + 1 + 4) >> 2;    strcpy (params->u.cmdline.cmdline, p);    params = tag_next (params);}

设置命令tag,多了参数commandline,源自环境变量bootargs查看下环境变量bootargs，使用print查看,也可搜索下代码

"bootargs=" CONFIG_BOOTARGS         "\0"//include/configs/100ask24x0.h#define CONFIG_BOOTARGS "noinitrd root=/dev/mtdblock3 init=/linuxrc console=ttySAC0"