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mini-uboot 启动过程简单分析

单片机有最小系统，所谓最小系统，就是单片机能正常工作所需要的最少外设。对于Uboot来说，同样有个最小系统，因为Uboot最主要的功能就是引导内核。下面我们通过一个简单的Mini-Uboot来分析Uboot的启动加载过程。（只是分析过程，此Uboot具有引导内核功能）

注：这个uboot 只是具有基本的内核引导功能，只是作为前期简单的学习使用，入门而已，并不是正常的uboot 启动流程

具体uboot （u-boot-2013.01）启动过程移步Exynos4412 Uboot 移植（二）—— Uboot 启动流程分析

下面是mini-uboot 的根目录树状图：

mini-uboot 启动过程简单分析-LMLPHP

我们拿到一个工程，想了解它的功能，最方便的就是读它的makefile。

一、Makefile

  1. sinclude include/config.mk
  2. #ARCH=arm
  3. #CPU=arm920t
  4. #VENDOR=samsung
  5. #SOC=s3c2410
  6. #BOARD=smdk2410
  7. SRC_TREE:=$(shell pwd)
  8. MKCONFIG=$(SRC_TREE)/mkconfig
  9. INCLUDE_PATH=include
  10. DRIVER_PATH=driver
  11. LIB_DIR=lib
  12. CFLAG=-mabi=apcs-gnu -fno-builtin  -fno-builtin-function -g -O0 -c  -I$(INCLUDE_PATH) -I$(DRIVER_PATH) -o
  13. LDFLAG=-Tcpu/arm/arm_cortexa8/map.lds  -o
  14. OBJS= cpu/$(ARCH)/$(CPU)/start.o
  15. OBJS+=lib_arm/board.o
  16. OBJS+=board/$(VENDOR)/$(BOARD)/lowlevel_init.o
  17. OBJS+=board/$(VENDOR)/$(BOARD)/mem_setup.o
  18. OBJS+=board/$(VENDOR)/$(BOARD)/nand.o
  19. OBJS+=driver/uart.o
  20. OBJS+=lib/string.o
  21. OBJS+=common/do_go.o
  22. OBJS+=common/main.o
  23. ifeq ($(ARCH), arm)
  24. CROSS_COMPILE=arm-cortex_a8-linux-gnueabi-
  25. endif
  26. PROJ_NAME=mini_uboot
  27. all: $(OBJS)
  28. $(CROSS_COMPILE)ld $(OBJS) $(LDFLAG) $(PROJ_NAME).elf
  29. $(CROSS_COMPILE)objcopy -O binary $(PROJ_NAME).elf $(PROJ_NAME).bin
  30. $(CROSS_COMPILE)objdump -D $(PROJ_NAME).elf  > $(PROJ_NAME).dis
  31. cp *.bin /tftpboot
  32. %.o: %.S
  33. $(CROSS_COMPILE)gcc $(CFLAG) $@ $<
  34. %.o: %.s
  35. $(CROSS_COMPILE)gcc $(CFLAG) $@ $<
  36. %.o: %.c
  37. $(CROSS_COMPILE)gcc $(CFLAG) $@ $<
  38. fsc100_config:          #    ARCH  CPU       VENDOR   BOARD  SOC
  39. $(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm_cortexa8 samsung fsc100 s5pc100
  40. #mkconfig  fsc100 arm arm_cortexa8 samsung fsc100 s5pc100
  41. smdk2410_config:            #    ARCH  CPU       VENDOR   BOARD  SOC
  42. $(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t samsung smdk2410 s3c2410
  43. clean:
  44. @rm -rf $(OBJS) *.bin *.elf config.mk

这里以2440为例，咱们来分析：

  1. #ARCH=arm
  2. #CPU=arm920t
  3. #VENDOR=samsung
  4. #SOC=s3c2410
  5. #BOARD=smdk2410

架构为arm，CPU为arm920t，生产商 samsung，片上系统sc2410，板子为smdk2410。

  1. OBJS= cpu/$(ARCH)/$(CPU)/start.o
  2. OBJS+=lib_arm/board.o
  3. OBJS+=board/$(VENDOR)/$(BOARD)/lowlevel_init.o
  4. OBJS+=board/$(VENDOR)/$(BOARD)/mem_setup.o
  5. OBJS+=board/$(VENDOR)/$(BOARD)/nand.o
  6. OBJS+=driver/uart.o
  7. OBJS+=lib/string.o
  8. OBJS+=common/do_go.o
  9. OBJS+=common/main.o

OBJS为依赖文件，生成的.o文件。

  1. ifeq ($(ARCH), arm)
  2. CROSS_COMPILE=arm-cortex_a8-linux-gnueabi-
  3. endif

根据相应的架构，制作相应的交叉编译工具。

  1. all: $(OBJS)
  2. $(CROSS_COMPILE)ld $(OBJS) $(LDFLAG) $(PROJ_NAME).elf
  3. $(CROSS_COMPILE)objcopy -O binary $(PROJ_NAME).elf $(PROJ_NAME).bin
  4. $(CROSS_COMPILE)objdump -D $(PROJ_NAME).elf  > $(PROJ_NAME).dis

第一步：连接 ；第二步：格式转换；第三步：反汇编 " >" 为重定向的意思；

  1. %.o: %.S
  2. $(CROSS_COMPILE)gcc $(CFLAG) $@ $<
  3. %.o: %.s
  4. $(CROSS_COMPILE)gcc $(CFLAG) $@ $<
  5. %.o: %.c
  6. $(CROSS_COMPILE)gcc $(CFLAG) $@ $<

将所有的.S 文件、.s文件、.c文件编译成.o文件。

注意：.S文件可以在编译过程接受参数，.s文件不可以。

二、链接文件

  1. OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")
  2. /*OUTPUT_FORMAT("elf32-arm", "elf32-arm", "elf32-arm")*/
  3. OUTPUT_ARCH(arm)
  4. ENTRY(_start)  //指定入口地址
  5. SECTIONS    //段信息
  6. {
  7. /* . */
  8. . = 0x22000000; //elf文件的入口地址
  9. . = ALIGN(4);   //指定四字节对齐
  10. .text      :    //代码段
  11. {
  12. cpu/arm/arm_cortexa8/start.o(.text) //确保执行的第一段代码是start.o
  13. *(.text)        //所有代码段融合在一起
  14. }
  15. . = ALIGN(4);
  16. .rodata :   //只读数据段
  17. { *(.rodata) }  //所有数据段
  18. . = ALIGN(4);
  19. .data :     //数据段
  20. { *(.data) }
  21. . = ALIGN(4);
  22. _start_bss = .; //bss段开始地址
  23. .bss :
  24. { *(.bss) }
  25. _end_bss = .;       //bss段结束地址，两者可确定bss段大小
  26. }

三、start.s文件（Uboot执行的第一个文件）

    1. @ 汇编中的宏
    2. .equ USER_MODE, 0x10    @define USER_MODE 0x10
    3. .equ IRQ_MODE,  0x12
    4. .equ SVC_MODE,  0x13
    5. .equ MODE_MASK, 0x1f
    6. .section .text
    7. .global _start
    8. @ 不支持异常处理的，这里只写了复位异常处理
    9. _start:
    10. vector:
    11. b  reset_handler
    12. nop     @undef ......
    13. nop
    14. nop
    15. nop
    16. nop
    17. nop
    18. nop
    19. reset_handler:
    20. @step 1: svc close irq fiq      //第一步：将运行模式改成SVC模式
    21. mrs r0, cpsr            //修改cpsr模式位
    22. bic r0, r0, #0x1f
    23. orr r0, r0, #0xc0  @IRQ FIQ     //关闭IRQ FIQ
    24. msr cpsr_c, r0
    25. @step 2: cache 关闭I CACHE D CACHE    //第二步：关闭cache，直接运行，不需缓存
    26. mrc p15, 0, r0, c12, c0, 0
    27. bic r0, #0x1000
    28. bic r0, #0x2
    29. mcr p15, 0, r0, c12, c0, 0
    30. @step 3：                //第三步：调用电路板级初始化程序, system clock , dram, watchdog
    31. @bl low_level_init      //初始化时钟、dram、关闭看门狗
    32. @step 4: sp-> 0x30000000     //第四步：设置栈指针，使其指向一个地址即可
    33. ldr sp, =0x2e000000
    34. @step 5: mini_uboot.bin  > 16KB   bin < 16KB
    35. @step 5 代码自搬移
    36. @copy_miniuboot_rto_sdram 如果你的代码大于了16KB代码需要实现自我搬移
    37. @step 6:                //第六步：清除BSS段，BSS段大小由链接文件里确定
    38. @STEP 6.1 , 清除 BSS段
    39. @
    40. clear_bss:
    41. ldr r0, =_start_bss   @| BSS 起始地址
    42. ldr r1, =_end_bss     @| BSS 终止地址
    43. mov r2, #0
    44. bss_loop:
    45. cmp r0, r1
    46. strne r2, [r0], #4
    47. bne bss_loop
    48. @step  7, 进入C           //跳转到C程序入口
    49. b start_armboot
    50. stop:
    51. b stop
    52. .end
05-14 07:14
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