u-boot介绍与u-boot启动流程介绍

07-10 1637阅读

bootloader与u-boot

Bootloader是在操作系统运行之前执行的一小段程序，通过这一小段程序，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射表，从而建立适当的系统软硬件环境，为最终调用操作系统内核做好准备。

（图片来源网络，侵删）

Boot Loader的主要运行任务就是将内核映象从硬盘上读到RAM中，然后跳转到内核的入口点去运行，即开始启动操作系统。

而u-boo就是bootloader的一种

uboot启动流程详解

Romboot（ROM固化程序）->SPL（SRAM上运行）->U-boot（SDRAM上运行）->Linux Kernel->File System->User Application

1、Romboot（ROM固化程序）

表明启动方式，是emmc还是SD卡

2、SPL（uboot中前16k汇编代码/SRAM上运行）（入口通过查看连接脚本文件知道是_start）

对于内部SRAM来说比较小，无法装下整个uboot文件，所以就需要spl，主要是负责初始化外部RAM和环境，并将真正的uboot镜像到外部RAM（SDRAM）中，这个在进入_start的刚开始就完成了。

初始化部分时钟（和SDRAM相关的时钟）
初始化SDRAM
从emmc上（或SD）将uboot中剩余的C代码加载到SDRAM上
跳转执行uboot剩余代码

3、U-boot（SDRAM上运行）（真正的uboot）

平台级初始化
- 关闭中断（启动过程不需要中断）
- cpu_init_cp15（）
  - 关闭MMU（MMU是虚拟地址向物理地址映射的一个结构，uboot直接是物理地址，不需要MMU）
  - 启动Icache（指令）（加快指令读取速度），关闭Dcache（数据）（Dcache本身是CPU的二级缓存，在运行程序的时候可能会往里面去取数据，但此时RAM里卖弄的数据可能没有存在里面，这就可能会导致读取到错误的数据，所以一定要关闭）
- cpu_init_crit（）跳转到lowlevel_init（）后跳转到_main（）函数进入板级初始化
  
  板级初始化
  - 初始化DDR、定时器，board_init_f（）（没有初始化所有外设，后面还需要其他函数初始化其他外设）
  - 将uboot拷贝到DRAM的高地址去运行然后重定位，reocate_code（）
  - 建立起C运行环境
  - 初始化其他外设，board_init_r（）
  - 进入uboot模式，main_loop（）
  - 启动内核，bootcmd命令（两种执行方式：倒计时结束无输入/uboot下手动输入）
    - 将linux内核压缩文件zImage和设备树文件.dbt从emmc或者SD卡拷贝到DRAM中
    - 启动内核，bootz/bootm
      - kernel_entry（）（内核的入口函数，内核镜像第一行代码）
        
        kernel_entry（r0，r1，r2）; 为汇编函数，因为内核刚开始为汇编代码。r0：0，r2：机器ID，r3：如果使用设备树则为设备树首地址，不使用设备树则为uboot传递给linux的参数首地址。
    uboot为什么要关闭catch和MMU
    
            Catch：cpu内部的一个2级缓存，用来存储数据和指令。
    
            MMU：内存管理单元，是中央处理器（CPU）中用来管理虚拟存储器、物理存储器的控制线路, 同时也负责虚拟地址映射为物理地址。
    
            原因：刚上电的时候，CPU还不能管理MMU与catch，上电的时候MMU必须关闭，指令catch可关闭，可不关闭，但数据catch一定要关闭，否则可能导致刚开始的代码里面，去取数据的时候，从catch里面取，而这时候RAM中数据还没有catch过来，导致数据预取异常。
    
    为什么要传参数给内核
    
            uboot已经完成了硬件的初始化，已经匹配了这个开发板，但每个开发板都有不同的硬件，如果内核能适配所有的开发板，那内核会变的很庞大，所以内核不会适配所有的开发板，此时内核对开发板是一无所知的，所以要想启动内核，uboot必须给内核传递一些必要的信息来告诉内核开发板是什么样子的（当前所处的环境）