Android 开发之 ---- bootloader （LK）

Posted 2020-10-01 专注it

LK是什么

           LK 是 Little Kernel 它是 appsbl （Applications ARM Boot Loader）流程代码  ，little kernel 是小内核小操作系统。

           LK 代码 在 bootable/bootloadler/lk 目录下

           LK 代码结构

           +app            // 应用相关

           +arch           // arm 体系 

           +dev            // 设备相关

           +include      // 头文件

           +kernel        // lk系统相关   

           +platform    // 相关驱动

           +projiect     // makefile文件

           +scripts      // Jtag 脚本

           +target        // 具体板子相关

 

LK 流程分析

          在 bootable/bootloadler/lk/arch/arm/ssystem-onesegment.ld 连接文件中 ENTRY（_start）指定 LK 从_start 函数开始，_start 在 lk/arch/crt0.S中 。crt0.S 主要做一些基本的 CPU 的初始化再通过 bl  kmain ；跳转到 C 代码中。

          kmain 在 lk/kernel/main.c 中

 

kmain()

            kmain 主要做两件事：1、本身 lk 这个系统模块的初始化；2、boot 的启动初始化动作。

            kmain 源码分析：

             void kmain（）

          {

           1.初始化进程（lk 中的简单进程）相关结构体。

             thread_init_early();

           2.做一些如 关闭 cache，使能 mmu 的 arm 相关工作。

            arch_early_init();

           3.相关平台的早期初始化

            platform_early_init();

           4.现在就一个函数跳转，初始化UART（板子相关）

            target_early_init();

           5.构造函数相关初始化

            call_constructors();

           6.lk系统相关的堆栈初始化

            heap_init();

           7.简短的初始化定时器对象

            thread_init();

           8.lk系统控制器初始化（相关事件初始化）

            dpc_init();

           9.初始化lk中的定时器

            timer_init();
           10.新建线程入口函数 bootstrap2 用于boot 工作（重点）
           thread_resume(thread_create("bootstrap2", &bootstrap2, NULL, DEFAULT_PRIORITY, DEFAULT_STACK_SIZE));

         }

   以上与 boot 启动初始化相关函数是 arch_early_init、  platform_early_init 、bootstrap2，这些是启动的重点，我们下面慢慢来看。

 

arch_early_init()

         体系架构相关的初始化我们一般用的 ARM 体系

         1.关闭cache

         arch_disable_cache(UCACHE);

         2.设置向量基地址（中断相关）

         set_vector_base(MEMBASE);

         3.初始化MMU

         arm_mmu_init();

         4.初始化MMU映射__平台相关

         platform_init_mmu_mappings();

         5.开启cache         

         arch_enable_cache(UCACHE)

         6.使能 cp10 和 cp11

         __asm__ volatile("mrc    p15, 0, %0, c1, c0, 2" : "=r" (val));

         val |= (3<<22)|(3<<20);

         __asm__ volatile("mcr    p15, 0, %0, c1, c0, 2" :: "r" (val));
 

        7.设置使能 fpexc 位 （中断相关）

        __asm__ volatile("mrc  p10, 7, %0, c8, c0, 0" : "=r" (val));

        val |= (1<<30);

        __asm__ volatile("mcr  p10, 7, %0, c8, c0, 0" :: "r" (val));

        8.使能循环计数寄存器

        __asm__ volatile("mrc    p15, 0, %0, c9, c12, 0" : "=r" (en));

        en &= ~(1<<3); /*循环计算每个周期*/

        en |= 1; 

        __asm__ volatile("mcr    p15, 0, %0, c9, c12, 0" :: "r" (en));

       9.使能循环计数器

       en = (1<<31);
       __asm__ volatile("mcr    p15, 0, %0, c9, c12, 1" :: "r" (en));

 

platform_early_init()

       平台相关初始化不同平台不同的初始化下面是msm7x30

        1.初始化中断

        platform_init_interrupts();

        2.初始化定时器

        platform_init_timer();

 

bootstrap2 

         bootstrap2 在kmain的末尾以线程方式开启。主要分三步：platform_init、target_init、apps_init。

        1.platform_init

               platform_init 中主要是函数 acpu_clock_init。

               在 acpu_clock_init 对 arm11 进行系统时钟设置，超频 

        2.target_init

              针对硬件平台进行设置。主要对 arm9 和 arm11 的分区表进行整合，初始化flash和读取FLASH信息

        3.apps_init  

             apps_init 是关键，对 LK 中所谓 app 初始化并运行起来，而 aboot_init 就将在这里开始被运行，Android Linux 内核的加载工作就在 aboot_init 中完成的 。

 

aboot_init

        1.设置NAND/ EMMC读取信息页面大小
        if (target_is_emmc_boot())

        {

                  page_size = 2048;

                  page_mask = page_size - 1;

        }

       else

       {

                 page_size = flash_page_size();

                 page_mask = page_size - 1;

        }

      2.读取按键信息，判断是正常开机，还是进入 fastboot ,还是进入recovery 模式

       。。。。。。。。。

      通过一系列的 if (keys_get_state() == XXX) 判断

       。。。。。。。。。

      3.从 nand 中加载 内核

      boot_linux_from_flash();

 

      partition_dump();

      sz = target_get_max_flash_size();

      fastboot_init(target_get_scratch_address(), sz);

      udc_start(); // 开始 USB 协议

 

boot_linux_from_flash

             主要是内核的加载过程，我们的 boot.img 包含：kernel 头、kernel、ramdisk、second stage（可以没有）。

           1.读取boot 头部

           flash_read(p, offset, raw_header, 2048) 

           offset += 2048;
           2.读取 内核    
           memcmp(hdr->magic, BOOT_MAGIC, BOOT_MAGIC_SIZE)
           n = (hdr->kernel_size + (FLASH_PAGE_SIZE - 1)) & (~(FLASH_PAGE_SIZE - 1));

           flash_read(p, offset, (void*) hdr->kernel_addr, n)

           offset += n;
           3.读取 ramdisk
           n = (hdr->ramdisk_size + (FLASH_PAGE_SIZE - 1)) & (~(FLASH_PAGE_SIZE - 1));

           flash_read(p, offset, (void*) hdr->ramdisk_addr, n)

           offset += n;

            4.启动内核，

                boot_linux()；//在boot_linux 中entry(0,machtype,tags);从kernel加载在内核中的地址开始运行了。

      

        到这里LK的启动过程就结束了。