八、uboot 代码流程分析---C环境建立


8.1 start.S 修改

  发现启动初始化的过程需要屏蔽看门狗和中断。

  如果看门狗不禁用,会导致系统反复重启,因此需要在初始化的时候禁用看门狗;中断屏蔽保证启动过程中不出现异常现象

  时钟不需要初始化,直接由外部晶振提供初始化,在第二阶段 C 部分再进行初始化。

  代码主要在 start.S 中进行修改,主要是时钟代码的删除:

  

 

   这一块代码删除掉。

8.2 _main --- C环境

  执行完一系列初始化后,开始跳转到 _main 中执行进行C环境初始化和第二阶段的代码  

  crt0.S (arch\arm\lib) 

  _main 执行过程如下:

  1. 建立调用 board_init_f() 的环境,此环境只是提供一个用来保存全局变量 GD 结构体的栈和空间,栈和空间都位于 SRAM 中。在调用board_init_f()前,GD 需要被清 0。
  2. 调用 board_init_f(),该函数从系统RAM(DRAM,DDR ...)准备将要执行的硬件。由于系统RAM可能还不可用,因此board_init_f()必须使用当前的GD来存储必须传递到后面阶段的任何数据。 这些数据包括重定位目标,未来堆栈和未来的GD位置。
  3. 设置中间环境,其中堆栈和GD是由系统RAM中的board_init_f()分配的,但BSS和初始化的 non-const 数据仍然不可用。
  4. 对于U-Boot本身(不是SPL),调用relocate_code()。 该函数将U-Boot从其当前位置重定位到由board_init_f()计算的重定位地址。
  5. 设置调用board_init_r()的最终环境。 这个环境具有BSS(初始化为0),初始化的 non-const 数据(初始化为其预期值),和系统RAM中的堆栈(用于SPL将堆栈和GD移入RAM是可选的 - 参见CONFIG_SPL_STACK_R)。 GD保留由board_init_f()设置的值。
  6. 对于U-Boot(不是SPL),有些CPU在内存方面还有一些工作要做,所以调用c_runtime_cpu_setup。
  7. 最后 跳到 board_init_r() 去执行

8.2.1 设置栈并初始化GD 和全局数据

 1 #if defined(CONFIG_SPL_BUILD) && defined(CONFIG_SPL_STACK)
 2     ldr    sp, =(CONFIG_SPL_STACK)
 3 #else
 4     ldr    sp, =(CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR)  /** CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR = 0x3000 0f40 */
 5 #endif  /** end defined(CONFIG_SPL_BUILD) && defined(CONFIG_SPL_STACK) */
 6 #if defined(CONFIG_CPU_V7M)    /* v7M forbids using SP as BIC destination */
 7     mov    r3, sp
 8     bic    r3, r3, #7
 9     mov    sp, r3
10 #else
11     bic    sp, sp, #7    /* 8 字节对齐,将 sp 的低三位清零,还是 0x3000 0f40 */
12 #endif  /** end defined(CONFIG_CPU_V7M)     */
13     mov    r0, sp
14     bl    board_init_f_alloc_reserve  /** 预留 GD 的空间 */
15     mov    sp, r0
16     /* set up gd here, outside any C code */
17     mov    r9, r0
18     bl    board_init_f_init_reserve   /** 对 GD 做了次初始化,栈指针不动 */
19 
20     mov    r0, #0
21     bl    board_init_f    /** 进入 relocate 前的初始化 */

8.2.2 board_init_f_alloc_reserve 

 1 ulong board_init_f_alloc_reserve(ulong top)
 2 {
 3     /* Reserve early malloc arena */
 4 #if defined(CONFIG_SYS_MALLOC_F)
 5     /** 从顶部向下分配一块 CONFIG_SYS_MALLOC_F_LEN 大小的空间给 early malloc 使用,
 6         这块内存是用于在relocation前用于给malloc函数提供内存池 
 7         0x3000 0f40 - 0x400  = 0x3000 0b40*/
 8     top -= CONFIG_SYS_MALLOC_F_LEN;
 9 #endif
10     /** 分配 sizeof(struct global_data) 大小的内存给 global_data 使用,向下 16byte 对齐
11         global_data 的长度会根据我们的配置变化长度,这里没办法计算分配后的地址所在 */
12     top = rounddown(top-sizeof(struct global_data), 16);
13 
14     return top;
15 }

8.2.4 board_init_f_init_reserve

 1 void board_init_f_init_reserve(ulong base)
 2 {
 3     struct global_data *gd_ptr;
 4 #ifndef _USE_MEMCPY
 5     int *ptr;
 6 #endif
 7 
 8     /*
 9      * clear GD entirely and set it up.
10      * Use gd_ptr, as gd may not be properly set yet.
11      */
12     /** gd_ptr 地址等于当前栈所在的地址 */
13     gd_ptr = (struct global_data *)base;
14     /* zero the area */
15 #ifdef _USE_MEMCPY
16     /** 初始化 */
17     memset(gd_ptr, '\0', sizeof(*gd));
18 #else
19     for (ptr = (int *)gd_ptr; ptr < (int *)(gd_ptr + 1); )
20         *ptr++ = 0;
21 #endif
22     /* set GD unless architecture did it already */
23 #if !defined(CONFIG_ARM)
24     arch_setup_gd(gd_ptr);
25 #endif
26     /* next alloc will be higher by one GD plus 16-byte alignment */
27     /** 分配空间,并向上 16 字节对齐,这里又指向了  0x3000 0b40 处 */
28     base += roundup(sizeof(struct global_data), 16);
29 
30     /*
31      * record early malloc arena start.
32      * Use gd as it is now properly set for all architectures.
33      */
34 
35 #if defined(CONFIG_SYS_MALLOC_F)
36     /* go down one 'early malloc arena' */
37     gd->malloc_base = base;
38     /* next alloc will be higher by one 'early malloc arena' size,
39        base 重新回到 0x3000 0f40*/
40     base += CONFIG_SYS_MALLOC_F_LEN;
41 #endif
42 }

8.2.5 global_data内存分布

  

 


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