Uboot 启动第一阶段 | Felix’s Micro Space

1. 从链接脚本说起 2. 跳转到复位处理程序 2.1 分析 reset 2.2 分析save_boot_params 2.3 分析 save_boot_params_ret 第一部分：通过操作CPSR寄存器，执行下列操作：第二部分：通过操作SCTLR寄存器，执行如下操作：第三部分：配置cp15协处理器，执行如下操作：

u-boot加载启动内核过程可以大致分为两个阶段上，接下来我们将详细分析u-boot源代码（版本号为2019.04）。

对于imx6ull而言，其第一阶段对应的文件时arch/arm/cpu/armv7/start.S和arch/arm/cpu/armv7/lowlevel_init.S

u-boot启动第一阶段流程图如下所示：

1. 从链接脚本说起

上面是总的链接脚本u-boot.lds，将_start作为入口点，_start 在arch/arm/lib/vectors.S 中定义异常向量表，当 cpu 产生异常时，便会将对应的异常入口地址加载到pc中，进而处理相应的异常处理程序。其中复位异常向量指令“b resets”决定了 u-boot 启动或者复位后将自动跳转到 resets 标志处执行。

2. 跳转到复位处理程序

接着分析一下 resets 做了哪些工作，全局搜索我们发现 resets 其实就定义在arch/arm/cpu/armv7/start.S文件中

2.1 分析 `reset`

分析下面代码 reset 中只有一条跳转指令 “b save_boot_params”

2.2 分析`save_boot_params`

save_boot_params 中只有一条跳转指令 b save_boot_params_ret

2.3 分析 `save_boot_params_ret`

第一部分：通过操作CPSR寄存器，执行下列操作：

将cpu的工作模式设置为SVC32模式（即管理模式）；

屏蔽IRQ和FIQ的中断。

第二部分：通过操作SCTLR寄存器，执行如下操作：

设置异常向量表的及地址为0x00000000，且支持重映射；

向量表重定位到 _start 地址（uboot的运行介质（norflash nandflash sram等）映射地址可能不在0x0起始的地址）。

第三部分：配置cp15协处理器，执行如下操作：

cpu_init_cp15 执行如下操作：

使整个数据和指令TLB、指令缓冲、分支预测无效，清空写缓冲区和预取缓冲区。

禁止内存管理单元mmu、地址对齐检查、数据缓冲。打开ARM系统的跳转预测（分支预测）功能，不打断流水线，提高指令执行效率。（数据cache一定要关闭，避免缓存不一致，指令cache可保留，以提高操作效率。）

cpu_init_crit 执行如下操作：

lowlevel_init:与特定开发板相关的初始化函数，会做 pll 初始化，如果不是从内存启动，则会做内存初始化，方便后续拷贝到内存中运行。设置栈指针指向CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR;

_main 执行如下操作：

board_init_f_alloc_reserve：为早期 malloc 和 GD数据分配空间，CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR = 0x0091ff00，r0=0x0091ff00 - (0x400（early malloc arena） + 0x100（GD_SIZE）) = 0x0091fa00

board_init_f_init_reserve：该函数主要作用是将GD区域清零，返回最初malloc区域的地址，即 0x0091fb00 = 0x0091fa00 + 0x100（GD_SIZE）。

board_init_f - 初始化boot_flags 和 have_console 标志位

initcall_run_list - 遍历执行 init_sequence[] 中函数，初始化uboot前半段

下面init_sequence_f包括哪些函数：

setup_mon_len - 根据.lds文件中__bss_end与__bss_end计算出u-boot本身的大，赋给gd->mon_len变量；

fdtdec_setup - 检查gd->fdt_blob处是否存在dtb；

env_init - 使用default_environment[]数组初始化env_addr和env_valid状态；

init_baud_rate - 设置默认串口波特率；

serial_init - 设置flags串口准备好标志，返回当前指向的串口设备指针；

console_init_f - 设置have_console 标志，初始化console；

display_options - 打印横幅信息；

display_text_info - 打印代码段基地址、BSS段起始地址以及BSS段末尾地址

show_board_info - 从fdt中获取model信息并打印；

announce_dram_init - 打印 "DRAM: "；

dram_init - 获取dram大小，并设置dram_size；

setup_dest_addr - 初始化ram_size，ram_base，ram_top，relocaddr，DRAM的基地址为0x80000000，大小为0x20000000（512M），RAM顶端地址为0xa0000000 = 0x80000000 + 0x20000000（512M）。重定位后地址为0x9ff02000；

reserve_round_4k - 内存指针指向下一个4kB处，也就是4kB对齐；

reserve_mmu - 为TLB腾4kB 空间，gd->relocaddr = 0x9fffc000 = 0xA0000000 - 4kB，做64kB对齐，赋值给gd->relocaddr；

reserve_video - 空；

reserve_trace - 空；

reserve_uboot - 为uboot分配空间，同时做4kB对齐；

reserve_malloc - 为malloc腾出一段空间， malloc 空间16MB， Env空间 64KB；

reserve_board - 给bd预留空间，存放板子信息，如DRAM起始地址、DRAM大小、SRAM起始地址、SRAM大小、boot参数等，共预留了80字节，gd->start_addr_sp = 0x9eef1fb0；

setup_machine - 空；

reserve_global_data - 预留256字节给 new_gd （新的全局数据）；

reserve_fdt - 预留 40032 字节存放设备树信息；

以上内存分配完成

reloc_fdt - 负责将设备树数据搬运到新分配的 new_fdt 地址中去；

setup_reloc - 将gd重定位到new_gd中；

以上board_init_f中的内容就已经分析完了。

以下uboot自身的重定位和bss段的初始化。

relocate_code -

总结：初始化c语言环境，以便调用board_init_f函数。这个环境只提供了一个堆栈和一个存储GD（全局数据）结构的地方，两者都位于一些可用的RAM中。在调用board_init_f()之前，GD应该被归零。

1. 从链接脚本说起