嵌入式开发扯淡系列1-浅谈uboot

Posted 2022-11-28 AlexKing阁下

uboot简介

   U-boot是标准的开放源码，主要的作用是系统引导。Uboot支持多种嵌入式操作系统内核，如Linux、NetBSD, VxWorks, QNX, RTEMS, ARTOS, LynxOS, android， 支持多个处理器系列，如PowerPC、ARM、x86、MIPS。根据具体的项目情况，我们需要修改uboot代码，来支持实际的项目需求。

   Uboot的代码量很大，其实我们也不需要非常深入的学习，只需要定制的修改即可，但是我们还是需要了解uboot的启动过程。不然不知道如何下手，先从百度百科，了解个大致的信息。

   大多数BootLoader都分为stage1和stage2两大部分，U-boot也不例外。依赖于cpu体系结构的代码（如设备初始化代码等）通常都放在stage1且可以用汇编语言来实现，而stage2则通常用C语言来实现，这样可以实现复杂的功能，而且有更好的可读性和移植性。

stage1(汇编语言部分)

   U-boot的stage1代码通常放在start.s文件中，它用汇编语言写成，其主要代码部分如下：

1. 定义入口。由于一个可执行的image必须有一个入口点，并且只能有一个全局入口，通常这个入口放在rom(Flash)的0x0地址，因此，必须通知编译器以使其知道这个入口，该工作可通过修改连接器脚本来完成。
2. 设置异常向量(exception vector)。
3. 设置CPU的速度、时钟频率及中断控制寄存器。
4. 初始化内存控制器 。
5. 将rom中的程序复制到ram中。
6. 初始化堆栈 。
7. 转到ram中执行，该工作可使用指令ldrpc来完成。

stage2（C语言代码部分）

lib_arm/board.c中的start armboot是C语言开始的函数，也是整个启动代码中C语言的主函数，同时还是整个u-boot（armboot）的主函数，该函数主要完成如下操作：

1. 调用一系列的初始化函数。
2. 初始化flash设备。
3. 初始化系统内存分配函数。
4. 如果目标系统拥有nand设备，则初始化nand设备。
5. 如果目标系统有显示设备，则初始化该类设备。
6. 初始化相关网络设备，填写ipc地址等。
7. 进入命令循环（即整个boot的工作循环），接受用户从串口输入的命令，然后进行相应的工作。

U-boot代码架构：

├── api 存放uboot提供的接口函数
├── arch 与体系结构相关的代码，uboot的重头戏
├── board 根据不同开发板定制的代码，代码也不少
├── common 通用的代码，涵盖各个方面，已命令行处理以及环境变量为主
├── disk 磁盘分区相关代码
├── doc 文档，一堆README开头的文件
├── drivers 驱动，很丰富，每种类型的设备驱动占用一个子目录
├── dts
├── examples 示例程序
├── fs 文件系统，支持嵌入式开发板常见的文件系统
├── include 头文件，已通用的头文件为主
├── lib 通用库文件
├── Licensens 授权
├── net 网络相关代码，小型的协议栈
├── post 加电自检程序
├── scripts 脚本
└── tools 辅助程序，用于编译和检查uboot目标文件