U-boot的執(zhí)行流程

1.概述

本文主要講述了U-boot的執(zhí)行流程。

U-boot版本：2022.10；硬件平臺架構(gòu)：ARMv8；操作系統(tǒng)：Linux。

2.分析思路

根據(jù)U-Boot使用的鏈接器腳本文件，確定程序入口。從程序入口開始，通過靜態(tài)代碼分析，結(jié)合實(shí)際打印的log，梳理程序的調(diào)用關(guān)系和執(zhí)行流程，一直分析到U-Boot執(zhí)行的最后階段，即命令交互界面。

本文分析的執(zhí)行流程僅限于U-Boot proper（非SPL），分析ARMv8架構(gòu)SOC的單核或多核中的主核執(zhí)行流程。對U-Boot的主體流程進(jìn)行分析，不追求細(xì)節(jié)，使讀者對U-Boot工作流程達(dá)到整體輪廓的理解，更多細(xì)節(jié)后續(xù)專題討論。

3.程序入口

U-boot的程序入口由鏈接器腳本文件指定，鏈接器腳本文件的擴(kuò)展名為.lds。U-boot當(dāng)前使用的鏈接器腳本文件可通過menuconfig配置界面查看。下面是ARMv8架構(gòu)芯片使用的鏈接器腳本文件示例，為arch/arm/cpu/armv8/u-boot.lds。

查看u-boot.lds可知，U-boot的程序入口為_start，位于arch/arm/cpu/armv8/start.S。

4.執(zhí)行流程

4.1復(fù)位向量

在arch/arm/cpu/armv8/start.S中，從程序入口_start開始，最先執(zhí)行的程序?yàn)閺?fù)位向量reset，截取的起始部分代碼如下。

復(fù)位向量reset的主要工作是存儲啟動參數(shù)、初始化硬件、執(zhí)行勘誤程序、執(zhí)行spin-table多核啟動處理程序等。

復(fù)位向量reset最后跳轉(zhuǎn)到主核程序標(biāo)號master_cpu，然后跳轉(zhuǎn)到_main程序執(zhí)行。

4.2_main程序

_main程序位于arch/arm/lib/crt0_64.S。

_main的主要執(zhí)行流程如下：

（1）為調(diào)用board_init_f()建立初始運(yùn)行環(huán)境；

（2）調(diào)用board_init_f()，該函數(shù)為在系統(tǒng)RAM（如DRAM、DDR）中執(zhí)行程序準(zhǔn)備硬件環(huán)境；

（3）調(diào)用relocate_code()，搬運(yùn)U-Boot代碼到新的地址空間；

（4）為調(diào)用board_init_r()建立最終運(yùn)行環(huán)境；

（5）跳轉(zhuǎn)到board_init_r()，完成板級初始化，啟動cli命令交互功能。

4.3board_init_r()流程

board_init_r()程序位于common/board_r.c。

board_init_r()的核心代碼是815行的initcall_run_list(init_sequence_r)，循環(huán)執(zhí)行init_sequence_r[]函數(shù)數(shù)組的成員函數(shù)。init_sequence_r[]在common/board_r.c定義，截取的起始部分成員函數(shù)如下。

board_init_r()最后執(zhí)行的代碼即為init_sequence_r[]的最后一個成員函數(shù)run_main_loop。截取的init_sequence_r[]末尾部分成員函數(shù)如下。

4.4run_main_loop流程

run_main_loop()在common/board_r.c定義，循環(huán)執(zhí)行main_loop()函數(shù)。

main_loop()函數(shù)在common/main.c定義，其主要功能包括：

（1）cli初始化。由cli_init()函數(shù)實(shí)現(xiàn)。

（2）boot倒計(jì)時處理。在自動運(yùn)行bootcmd前等待設(shè)置的延時時長。由bootdelay_process()函數(shù)實(shí)現(xiàn)。

（3）執(zhí)行autoboot命令。由void autoboot_command(const char *s)函數(shù)實(shí)現(xiàn)。該函數(shù)自動運(yùn)行用戶配置的bootcmd命令。例如：若通過SD卡啟動Linux操作系統(tǒng)，將SD卡中鏡像文件拷貝到內(nèi)存，并通過boot命令啟動Linux的工作就是由 autoboot_command函數(shù)完成的。

（4）cli命令交互功能。由cli_loop()函數(shù)實(shí)現(xiàn)。用戶看到的U-boot命令交互界面就是該函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。這是U-boot執(zhí)行的最后階段。

cli_loop()函數(shù)在common/cli.c定義。

4.5執(zhí)行流程圖

綜上，U-boot的執(zhí)行流程圖如下。