前提:
1.AR9331是基于MIPS 24K CPU的一款WIFI1X1芯片,其SDK采用uboot作为引导。AR9331中定义的基地址是:0x9f00,0000
2.MIPS24K芯片,将固定的起始地址,规定为0xBF00,0000(见http://blog.csdn.net/phunxm/article/details/9393021 和http://www.cnblogs.com/xmphoenix/archive/2011/11/02/2233397.html有提到)
此地址属于MIPS的KSEG1的地址范围内(见http://blog.csdn.net/phunxm/article/details/9393021),其实际的物理地址是:0x1F00,0000(=0xBF00,0000 & 0x1FFF,FFFF)
A.
uboot在编译时,会经历如下动作:
bootstrap: depend version $(SUBDIRS) $(OBJS_BOOTSTRAP) $(LIBS_BOOTSTRAP) $(LDSCRIPT_BOOTSTRAP)
UNDEF_SYM=`$(OBJDUMP) -x $(LIBS_BOOTSTRAP) |sed -n -e ‘s/.*\(__u_boot_cmd_.*\)/-u\1/p‘|sort|uniq`;\
$(LD) $(LDFLAGS_BOOTSTRAP[xxx1] ) $$UNDEF_SYM $(OBJS_BOOTSTRAP) \
--start-group $(LIBS_BOOTSTRAP) --end-group $(PLATFORM_LIBS) \
-Map bootstrap.map -o bootstrap
和
u-boot: depend version $(SUBDIRS) $(OBJS) $(LIBS) $(LDSCRIPT)
UNDEF_SYM=`$(OBJDUMP) -x $(LIBS) |sed -n -e ‘s/.*\(__u_boot_cmd_.*\)/-u\1/p‘|sort|uniq`;\
$(LD) $(LDFLAGS)[xxx2] $$UNDEF_SYM $(OBJS) $(BOARD_EXTRA_OBJS) \
--start-group $(LIBS) --end-group $(PLATFORM_LIBS) \
-Map u-boot.map -o u-boot
以及
u-boot.lzimg: $(obj)u-boot.bin System.map
@$(LZMA) e $(obj)u-boot.bin u-boot.bin.lzma
@./tools/mkimage -A mips -T firmware -C lzma \
-a 0x$(shell grep "T _start" $(TOPDIR)/System.map | awk ‘{ printf "%s", $$1 }‘) \
-e 0x$(shell grep "T _start" $(TOPDIR)/System.map | awk ‘{ printf "%s", $$1 }‘) \
[xxx3] -n ‘u-boot image‘ -d $(obj)u-boot.bin.lzma [email protected]
也就是说,在编译的时候,就决定了tuboot需要在0x9f000000处被引导启动,也就是说,烧写tuboot时,需要烧到0x9f000000[xxx4] 处。
而0x9F00,0000属于KSEG0范围,其实际对应的物理地址也是0x1F00,0000[xxx5] (=0x9F00,0000&0x7FFF,FFFF)
B. Uboot编译连接脚本文件,在ap121上,就是/boot/u-boot/board/ar7240/ap121/u-boot.lds
此文件的作用:
² 连接脚本是用来描述输出文件的内存布局;源代码经过编译器编译后包含如下段:
n 正文段text:包含程序的指令代码;
n 数据段data:包含固定的数据,如常量和字符串;
n 未初始化数据段:包含未初始化的变量、数组等。
连接器的任务是将多个编译后的文件的text、data和bass等段连接在一起;而连接脚本文件就是告诉连接器从什么地址(运行时地址)开始放置这些段
² 此文件中,最要关注的是.text字段。一切从这里开始
C. 先运行bootstrap,然后再运行uboot
在\boot\u-boot\board\ar7240\ap121\u-boot-bootstrap.lds,有定义:ENTRY(_start_bootstrap)
在\boot\u-boot\board\ar7240\ap121\u-boot.lds,有定义:ENTRY(_start)
而在boot\u-boot\board\ar7240\ap121\config.mk,有定义:
# ROM version
ifeq ($(COMPRESSED_UBOOT),1)
TEXT_BASE = 0x80010000 #对应uboot的TEXT正文地址,见u-boot.map的_start
BOOTSTRAP_TEXT_BASE = 0x9f000000 #对应bootstrap的TEXT正文地址,见bootstrap.map的_start_bootstrap
[xxx6] else
TEXT_BASE = 0x9f000000
Endif
所以,先执行_start_bootstrap,再执行_start。那么,这两个在哪儿?
D. 在bootstrap.map中,可以看到:
.text 0x000000009f000000 0x3aa0
*(.text)
.text 0x000000009f000000 0x8b0 cpu/mips/start_bootstrap.o
0x000000009f000000 _start_bootstrap
Address of section .text set to 0x9f000000
在u-boot.map中,可以看到:
.text 0x0000000080010000 0x17da0
*(.text)
.text 0x0000000080010000 0x3350 cpu/mips/start.o
0x0000000080010030 relocate_code
0x0000000080010000 _start
Address of section .text set to 0x80010000
然后,在boot/u-boot/cpu/mips中,可以找到:start_bootstrap.S和start.S
这两个,就是真正执行_start_boostrap和_start的地方
在__start_bootstrap中,可以看到:bootstrap_board_init_f和bootstrap_board_init_r。最后,在bootstrap_board_init_r中,有:
addr = (char *)(BOOTSTRAP_CFG_MONITOR_BASE + ((ulong)&uboot_end_data_bootstrap - dest_addr));
memmove (&header, (char *)addr, sizeof(image_header_t));
以及:
data = addr + sizeof(image_header_t);/*越过uboot的头,定位到uboot的净荷开始*/
fn = ntohl(hdr->ih_load);/*定位位于hdr->ih_load位置的起止程序,并执行之。这个程序就是__start*/
(*fn)(gd->ram_size);
可见,bootstrap中会定位并剥掉uboot的image_header_t的头,这样就会调位到__start。
下面,分析_start
E. 在start.S中,可以看到:board_init_f和board_init_r(boot/u-boot/lib_mips/board.c)。这就是从汇编进入C的两个入口。先board_init_f,再board_init_r;
最终,在board_init_r中,调用无限循环:
for (;;) {
main_loop ();
}
F. main_loop(boot/u-boot/common/main.c)中,最终会调用:run_command (lastcommand, flag);
G. 在run_command(boot/u-boot/common/main.c)中,利用find_cmd找到合适的cmd_tbl_t *cmdtp对象,最后执行((cmdtp->cmd) (cmdtp, flag, argc, argv)
并且,在cmd_bootm.c中,有定义:
U_BOOT_CMD(
bootm, CFG_MAXARGS, 1, do_bootm,
"bootm - boot application image from memory\n",
"[addr [arg ...]]\n - boot application image stored in memory\n"
"\tpassing arguments ‘arg ...‘; when booting a Linux kernel,\n"
"\t‘arg‘ can be the address of an initrd image\n"
);
在boot/u-boot/include/command.h中,有定义:
#define U_BOOT_CMD(name,maxargs,rep,cmd,usage,help) \
cmd_tbl_t __u_boot_cmd_##name Struct_Section = {#name, maxargs, rep, cmd, usage}
那么,最初的((cmdtp->cmd) (cmdtp, flag, argc, argv),就会执行到do_bootm
H. 在boot模式下,敲入printenv,可以看到uboot所用到的环境变量的值:
ar7240> printenv
bootcmd=bootm 0x9f300000[xxx8]
bootdelay=4[xxx9]
baudrate=115200
ethaddr=0x00:0xaa:0xbb:0xcc:0xdd:0xee
ipaddr=192.168.1.2[xxx10]
serverip=192.168.1.10[xxx11]
stdin=serial
stdout=serial
stderr=serial
ethact=eth0
这些环境变量的定义,是在boot/u-boot/common/environment.c中赋值的;而具体的来源,则大部分在文件boot/u-boot/include/configs/ap121.h中定义;并且这些宏定义,是通过boot/u-boot/common/env_nowhere.c中的env_init引导的。
I. 在编译内核镜像时,有如下命令:
J. Uboot启动内核,是调用cmd_bootm.c中的do_bootm函数,其传入的命令参数就是:
bootm 0x9f300000[xxx13]
然后,可以看到如下的启动信息:
## Booting image at 9f300000 ...[xxx14]
Image Name: Linux Kernel Image
Created: 2013-02-06 22:27:48 UTC
Image Type: MIPS Linux Kernel Image (lzma compressed)
Data Size: 771996 Bytes = 753.9 kB
Load Address: 80002000[xxx15]
Entry Point: 8019bd60[xxx16]
Verifying Checksum at 0x9f300040 ...OK
Uncompressing Kernel Image ... OK
上述这些信息,都是do_bootm函数中,读取镜像文件头image_header_t信息后得出的
然后,利用gunzip ((void *)ntohl(hdr->ih_load), unc_len, (uchar *)data, &len) != 0),将压缩的镜像文件解压缩到hdr->ih_load[xxx17] 指向的地址。
最后,调用do_bootm_linux (cmdtp, flag, argc, argv,addr, len_ptr, verify); 开始内核启动过程
K. do_bootm_linux(boot/u-boot/lib_mips/mips_linux.c) :
² 获得内核镜像的启动地址:
(void (*)(int, char **, char **, int)) ntohl (hdr->ih_ep);
² [xxx18] 解析boot_args字段,得到:
linux_params_init (UNCACHED_SDRAM (gd->bd->bi_boot_params), commandline);
² 最后,直接运行内核镜像的启动地址:
flash_size_mbytes = gd->bd->bi_flashsize/(1024 * 1024);
theKernel (linux_argc, linux_argv, linux_env, flash_size_mbytes);[xxx19]
L. entry: 0x8019bf90地址上的程序,是什么呢?
看一下:linux/kernels/mips-linux-2.6.31/System.map,搜索8019bf9,会发现:
ffffffff8019bf90 T kernel_entry
哈哈,原来该地址上的程序是:kernel_entry
M. kernel_entry在arch/mips/kernel/head.S中定义;并且最终会跳转到start_kernel函数,从而进入C代码
N. 这里就调用了start_kernel(linux/kernels/mips-linux-2.6.31/init/main.c)
O. Start_kernel->rest_init->kernel_thread([xxx20]kernel_init, NULL, CLONE_FS | CLONE_SIGHAND);->kernel_init->init_post->run_init_process("/sbin/init"); --> 进入busybox的init流程
[xxx1]## LDFLAGS_BOOTSTRAP 中,含有-Bstatic -T $(LDSCRIPT_BOOTSTRAP) -Ttext $(BOOTSTRAP_TEXT_BASE) $(PLATFORM_LDFLAGS)
## BOOTSTRAP_TEXT_BASE,在boot\u-boot\board\ar7240\ap121\config.mk中有定义,指明了BOOTSTRAP_TEXT_BASE = 0x9f000000,即bootstrap的报文段会从此地址开始。
## 那么,也就是要求:需要将tuboot放到0x9f000000处。这样tuboot启动时,才能找到这里的正确位置
[xxx2]## LDFLAGS += -Bstatic -T $(LDSCRIPT) -Ttext $(TEXT_BASE) $(PLATFORM_LDFLAGS)
## 其中的$(TEXT_BASE)在boot\u-boot\board\ar7240\ap121\config.mk中有定义,指明了TEXT_BASE = 0x80010000,即uboot的报文段会从此地址开始
[xxx3]
-a 0xffffffff80010000 \
-e 0xffffffff80010000 \
[xxx4]0x9f000000位于KSEG0地址段,其距离KSEG0地址段上限(0x9fffffff)还有0x1000000,即16M的空间。也就是说,设置0x9f000000作为基地址,也就意味着AR9331可以支持最多16MB Flash ---我的猜测,不知道是否正确
[xxx5]和MIPS24K的固定起始地址是一样的。这就是为何要规定基地址是0x9F00,0000的缘故
[xxx6]这是u-boot和bootstrap在内存中的运行域
[xxx7]由ap121.h中的CONFIG_BOOTARGS定义
表示传递给内核的启动参数
[xxx8]由ap121.h中的CONFIG_BOOTCOMMAND定义
表示自动启动时执行的命令
这里的0x9f300000就是linux内核的TEXT_BASE地址;这也正是uboot下的cp.b命令烧写Linux内核的目的地址
[xxx9]执行自动启动的等候秒数
[xxx10]由ap121.h中的CONFIG_IPADDR定义,表示uboot模式下,单板的IP地址
[xxx11]由ap121.h中的CONFIG_SERVERIP定义,表示uboot升级时,所认可的TFTP Server的IP地址
[xxx12]参数说明:
-a ==> set load address to ‘addr‘ (hex) -- 表示内核的运行地址
-e ==> set entry point to ‘ep‘ (hex)。
是入口地址
[xxx13]这就是在使用uboot烧写内核文件时,给出的基地址
[xxx14]对应bootm的参数
[xxx15]对应编译时的-a参数
[xxx16]对应编译时的-e参数
[xxx17]就是mkimage –a选项指定的地址
[xxx18]在ap121上,这个值就是entry: 0x8019bf90
[xxx19]也就是直接运行位于
entry: 0x8019bf90地址上的程序
[xxx20]创建内核线程