在上一篇中分析到u-Boot啟動Linux內(nèi)核的函數(shù)do_bootm_linux，這一篇則著重分析，U-boot是如果一步一步啟動內(nèi)核的。
我們可以看到在，start_armboot()函數(shù)的最后，在一個無限循環(huán)中調(diào)用了函數(shù)main_loop(),該函數(shù)在common/main.c文件中被定義，我們可以看到下面的一段代碼：
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#if defined(CONFIG_BOOTDELAY) && (CONFIG_BOOTDELAY >= 0)
s = getenv ("bootdelay"); //得到環(huán)境變量中bootdelay
bootdelay = s ? (int)simple_strtol(s, NULL, 10) : CONFIG_BOOTDELAY;
debug ("### main_loop entered: bootdelay=%d\n\n", bootdelay);
| 如果定義了CONFIG_BOOTDELAY,則在沒有CONFIG_BOOTDELAY秒中，串口上沒有輸入，則會進行自動的引導Linux內(nèi)核。也就是執(zhí)行bootcmd命令。
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#ifdef CONFIG_BOOTCOUNT_LIMIT //啟動次數(shù)的限制功能，如果到達一定次數(shù)，將不能啟動u-boot.
if (bootlimit && (bootcount > bootlimit)) {//檢查是否超出啟動次數(shù)限制
printf ("Warning: Bootlimit (%u) exceeded. Using altbootcmd.\n",
(unsigned)bootlimit);
s = getenv ("altbootcmd");//啟動延時
}
else
#endif /* CONFIG_BOOTCOUNT_LIMIT */
s = getenv ("bootcmd");// 獲得啟動參數(shù)
debug ("### main_loop: bootcmd=\"%s\"\n", s ? s : "<UNDEFINED>");
// 這里如果bootdelay大于0，并且中間沒有被中斷的話，執(zhí)行命令行參數(shù)
if (bootdelay >= 0 && s && !abortboot (bootdelay)) {
# ifdef CONFIG_AUTOBOOT_KEYED
int prev = disable_ctrlc(1); /* disable Control C checking */
# endif
# ifndef CONFIG_SYS_HUSH_PARSER
run_command (s, 0); //運行啟動的命令行，例如 可以使用tftp命令
# else
parse_string_outer(s, FLAG_PARSE_SEMICOLON |
FLAG_EXIT_FROM_LOOP);
# endif
| 到這里我們就可以看到是怎么調(diào)用設(shè)置的命令行參數(shù)的，在這里還要使用到bootm命令，先來看看bootm命令的實現(xiàn)，在common/cmd_bootm.c
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#define CONFIG_BOOTM_LINUX 1
#define CONFIG_BOOTM_NETBSD 1
#define CONFIG_BOOTM_RTEMS 1
#ifdef CONFIG_BOOTM_LINUX
extern boot_os_fn do_bootm_linux;
#endif
#ifdef CONFIG_BOOTM_NETBSD
static boot_os_fn do_bootm_netbsd;
#endif
| 可以看出如果定義了CONFIG＿BOOTM＿LINUX這個宏的話，就會使用外部文件定義的do_bootm_linux函數(shù)，在arm體系結(jié)構(gòu)中，就是在lib_arm/bootm.c文件中，可以從lib_arm/bootm.c文件中的59行看到do_bootm_linux()的定義。其中第64行聲明了這樣一個函數(shù)指針theKernel
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void (*theKernel)(int zero, int arch, uint params);
| 看看它的名字和參數(shù)的命名我們也可以猜到這個其實就是內(nèi)核的入口函數(shù)的指針了。幾個參數(shù)的命名也說明了下文提到的ARM Linux內(nèi)核啟動要求的第一條，因為根據(jù)ACPS（ARM/Thumb Procedure Call Standard）的規(guī)定，這三個參數(shù)就是依次使用r0，r1和r2來傳遞的。接下來第73行就是給這個函數(shù)指針賦值：
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theKernel = (void (*)(int, int, uint))images->ep;
| 可以看到theKernel被賦值為images->ep，這個image指使用tools/mkimage工具程序制作uImage時加在linux.bin.gz前面的一個頭部，而ep結(jié)構(gòu)體成員保存的就是使用mkimage時指定的-e參數(shù)的值，即內(nèi)核的入口點（Entry Point）。知道了images->ep的意義之后，給theKernel賦這個值也就是理所當然的了。
image是bootm_headers結(jié)構(gòu)體的指針，可以在inlcude/image.h文件中看到這個結(jié)構(gòu)體的定義如下:
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typedef struct bootm_headers {
............................
int fit_noffset_fdt;/* FDT blob subimage node offset */
#endif
#ifndef USE_HOSTCC
image_info_t os; /* os image info */
ulong ep; /* entry point of OS */
ulong rd_start, rd_end;/* ramdisk start/end */
...............
}
| 最后是對內(nèi)核入口函數(shù)的調(diào)用，發(fā)生在第128行：
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theKernel (0, machid, bd->bi_boot_params);
| 調(diào)用的時候?qū)?shù)進行賦值，r0=0，r1=bd->bi_arch_number，r2=bd-> bi_boot_params，一個都不少。至此U-Boot的使命完成，開始進入ARM Linux的世界。
要知道哪個地址是啟動內(nèi)核,哪個地址啟動文件系統(tǒng)，要分析common/cmd_bootm.c中的函數(shù) do_bootm，因為引導kernel就是bootm這條命令的工作，do_bootm是命令bootm的執(zhí)行函數(shù)現(xiàn)在我們來分析一下common/cmd_bootm.c中的函數(shù)do_bootm，這是bootm命令的處理函數(shù).do_bootm()函數(shù)中的很多功能都是分成了函數(shù)的形式，而在以前的版本中沒有這么有結(jié)構(gòu)層次，這里我們也只是分析對引導Linux內(nèi)核有作用的部分，因為這是一個在common文件夾下的文件，也就意味著，在引導別的操作系統(tǒng)時也會用到這個函數(shù)，而不單單是Linux操作系統(tǒng).
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int do_bootm (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[])
{
ulong iflag;
ulong load_end = 0;
int ret;
boot_os_fn *boot_fn;
#ifndef CONFIG_RELOC_FIXUP_WORKS
static int relocated = 0;
/* relocate boot function table */
if (!relocated) {
int i;
for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(boot_os); i++)
if (boot_os[i] != NULL)
boot_os[i] += gd->reloc_off;
relocated = 1;
}
#endif
/* determine if we have a sub command */
if (argc > 1) {
char *endp;
simple_strtoul(argv[1], &endp, 16);
if ((*endp != 0) && (*endp != ':') && (*endp != '#'))
return do_bootm_subcommand(cmdtp, flag, argc, argv);
}
if (bootm_start(cmdtp, flag, argc, argv)) //提取mkimage生成的文件頭部，放到bootm_headers_t結(jié)構(gòu)體中
return 1;
iflag = disable_interrupts();
#if defined(CONFIG_CMD_USB)
usb_stop();
#endif
#ifdef CONFIG_AMIGAONEG3SE
/*
* We've possible left the caches enabled during
* bios emulation, so turn them off again
*/
icache_disable();
dcache_disable();
#endif
ret = bootm_load_os(images.os, &load_end, 1); //加載操作系統(tǒng)的關(guān)鍵部分 確定使用的地址
if (ret < 0) { //出錯處理
if (ret == BOOTM_ERR_RESET)
do_reset (cmdtp, flag, argc, argv);
if (ret == BOOTM_ERR_OVERLAP) {
if (images.legacy_hdr_valid) {
if (image_get_type (&images.legacy_hdr_os_copy) == IH_TYPE_MULTI)
puts ("WARNING: legacy format multi component "
"image overwritten\n");
} else {
puts ("ERROR: new format image overwritten - "
"must RESET the board to recover\n");
show_boot_progress (-113);
do_reset (cmdtp, flag, argc, argv);
}
}
if (ret == BOOTM_ERR_UNIMPLEMENTED) {
if (iflag)
enable_interrupts();
show_boot_progress (-7);
return 1;
}
}
lmb_reserve(&images.lmb, images.os.load, (load_end - images.os.load));
if (images.os.type == IH_TYPE_STANDALONE) {//獨立的應(yīng)用程序
if (iflag)
enable_interrupts();
/* This may return when 'autostart' is 'no' */
bootm_start_standalone(iflag, argc, argv);
return 0;
}
show_boot_progress (8);
#ifdef CONFIG_SILENT_CONSOLE //這里處理Linux操作系統(tǒng)
if (images.os.os == IH_OS_LINUX)
fixup_silent_linux(); //該函數(shù)中處理bootarg參數(shù)
#endif
boot_fn = boot_os[images.os.os];
if (boot_fn == NULL) {
if (iflag)
enable_interrupts();
printf ("ERROR: booting os '%s' (%d) is not supported\n",
genimg_get_os_name(images.os.os), images.os.os);
show_boot_progress (-8);
return 1;
}
arch_preboot_os();
/*下面的函數(shù)，繼續(xù)引導內(nèi)核的鏡像，復制image header 到全局變量header；
檢查header的魔數(shù)，檢查數(shù)，header和image中的這兩個。確定image的體系結(jié)構(gòu)和類型（KERNEL or MULTI）,關(guān)閉中斷，加載image到header中的加載地址*/
boot_fn(0, argc, argv, &images); //調(diào)用do_bootm_linux()函數(shù)
show_boot_progress (-9);
#ifdef DEBUG
puts ("\n## Control returned to monitor - resetting...\n");
#endif
do_reset (cmdtp, flag, argc, argv);
return 1;
}
| 下面我們看一下bootm_load_os()函數(shù)
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static int bootm_load_os(image_info_t os, ulong *load_end, int boot_progress)
{
uint8_t comp = os.comp;
ulong load = os.load;
ulong blob_start = os.start;
ulong blob_end = os.end;
ulong image_start = os.image_start;
ulong image_len = os.image_len;
uint unc_len = CONFIG_SYS_BOOTM_LEN;
const char *type_name = genimg_get_type_name (os.type);
switch (comp) { //判斷image的壓縮類型
case IH_COMP_NONE:
if (load == blob_start) {
printf (" XIP %s ... ", type_name);
} else {
printf (" Loading %s ... ", type_name);
//如果在Image head中加載的地址和bootm命令參數(shù)2指定的地址相同，則不需要復制，直接執(zhí)行
if (load != image_start) {
memmove_wd ((void *)load,
(void *)image_start, image_len, CHUNKSZ);
}
}
*load_end = load + image_len;
puts("OK\n");
break;
case IH_COMP_GZIP:
printf (" Uncompressing %s ... ", type_name);
if (gunzip ((void *)load, unc_len,
(uchar *)image_start, &image_len) != 0) {
puts ("GUNZIP: uncompress, out-of-mem or overwrite error "
"- must RESET board to recover\n");
if (boot_progress)
show_boot_progress (-6);
return BOOTM_ERR_RESET;
}
*load_end = load + image_len;
break;
#ifdef CONFIG_BZIP2
case IH_COMP_BZIP2: //判斷是什么類型的壓縮類型
printf (" Uncompressing %s ... ", type_name);
int i = BZ2_bzBuffToBuffDecompress ((char*)load,
&unc_len, (char *)image_start, image_len,
CONFIG_SYS_MALLOC_LEN < (4096 * 1024), 0);
if (i != BZ_OK) {
printf ("BUNZIP2: uncompress or overwrite error %d "
"- must RESET board to recover\n", i);
if (boot_progress)
show_boot_progress (-6);
return BOOTM_ERR_RESET;
}
*load_end = load + unc_len;
break;
#endif /* CONFIG_BZIP2 */
#ifdef CONFIG_LZMA
case IH_COMP_LZMA:
printf (" Uncompressing %s ... ", type_name);
....................
return 0;
}
| 如果image header中指示的加載地址和bootm命令中參數(shù)2指定的地址不相同，則表示要從image header中指示的加載地址處把image data copy到bootm命令中參數(shù)2指定的地址處，然后再執(zhí)行。
bootm命令是用來引導經(jīng)過u-boot的工具mkimage打包后的kernel image的。
mkimage的用法
uboot源代碼的tools/目錄下有mkimage工具，這個工具可以用來制作不壓縮或者壓縮的多種可啟動映象文件。
mkimage在制作映象文件的時候，是在原來的可執(zhí)行映象文件的前面加上一個0x40字節(jié)的頭，記錄參數(shù)所指定的信息，這樣uboot才能識別這個映象是針對哪個CPU體系結(jié)構(gòu)的，哪個OS的，哪種類型，加載內(nèi)存中的哪個位置， 入口點在內(nèi)存的那個位置以及映象名是什么？到這里整個U-Boot是如何啟動Linux內(nèi)核的，基本上也就清楚了，特別是如何向Linux內(nèi)核傳送的參數(shù)。
PS：下面是“ARM Linux Kernel Boot Requirements”，這篇文章中介紹的，引導Linux內(nèi)核啟動的必須要滿足的幾個條件：
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* CPU register settings //這里也就是我們的theKernel中的作用
o r0 = 0.
o r1 = machine type number.
o r2 = physical address of tagged list in system RAM.
* CPU mode
o All forms of interrupts must be disabled (IRQs and FIQs.)
o The CPU must be in SVC mode. (A special exception exists for Angel.)
* Caches, MMUs
o The MMU must be off.
o Instruction cache may be on or off.
o Data cache must be off and must not contain any stale data.
* Devices
o DMA to/from devices should be quiesced.
* The boot loader is expected to call the kernel image by jumping directly to the first instruction of the kernel image.
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