mini-uboot 启动过程简单分析

单片机有最小系统，所谓最小系统，就是单片机能正常工作所需要的最少外设。对于Uboot来说，同样有个最小系统，因为Uboot最主要的功能就是引导内核。下面我们通过一个简单的Mini-Uboot来分析Uboot的启动加载过程。（只是分析过程，此Uboot具有引导内核功能）

注：这个uboot 只是具有基本的内核引导功能，只是作为前期简单的学习使用，入门而已，并不是正常的uboot 启动流程

具体uboot （u-boot-2013.01）启动过程移步Exynos4412 Uboot 移植（二）—— Uboot 启动流程分析

下面是mini-uboot 的根目录树状图：

我们拿到一个工程，想了解它的功能，最方便的就是读它的makefile。

一、Makefile

[cpp] view plaincopy  
 sinclude include/config.mk  
   
 #ARCH=arm  
 #CPU=arm920t  
 #VENDOR=samsung  
 #SOC=s3c2410  
 #BOARD=smdk2410  
   
 SRC_TREE:=$(shell pwd)  
 MKCONFIG=$(SRC_TREE)/mkconfig    
   
 INCLUDE_PATH=include  
 DRIVER_PATH=driver  
 LIB_DIR=lib  
   
   
 CFLAG=-mabi=apcs-gnu -fno-builtin  -fno-builtin-function -g -O0 -c  -I$(INCLUDE_PATH) -I$(DRIVER_PATH) -o   
 LDFLAG=-Tcpu/arm/arm_cortexa8/map.lds  -o  
 OBJS= cpu/$(ARCH)/$(CPU)/start.o  
 OBJS+=lib_arm/board.o  
 OBJS+=board/$(VENDOR)/$(BOARD)/lowlevel_init.o  
 OBJS+=board/$(VENDOR)/$(BOARD)/mem_setup.o  
 OBJS+=board/$(VENDOR)/$(BOARD)/nand.o  
 OBJS+=driver/uart.o  
 OBJS+=lib/string.o  
 OBJS+=common/do_go.o  
 OBJS+=common/main.o  
   
 ifeq ($(ARCH), arm)   
 CROSS_COMPILE=arm-cortex_a8-linux-gnueabi-  
 endif  
   
 PROJ_NAME=mini_uboot  
       
 all: $(OBJS)   
     $(CROSS_COMPILE)ld $(OBJS) $(LDFLAG) $(PROJ_NAME).elf                
     $(CROSS_COMPILE)objcopy -O binary $(PROJ_NAME).elf $(PROJ_NAME).bin   
     $(CROSS_COMPILE)objdump -D $(PROJ_NAME).elf  > $(PROJ_NAME).dis  
     cp *.bin /tftpboot  
   
 %.o: %.S  
     $(CROSS_COMPILE)gcc $(CFLAG) $@ $<       
 %.o: %.s  
     $(CROSS_COMPILE)gcc $(CFLAG) $@ $<       
   
 %.o: %.c  
     $(CROSS_COMPILE)gcc $(CFLAG) $@ $<       
   
 fsc100_config:          #    ARCH  CPU       VENDOR   BOARD  SOC  
     $(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm_cortexa8 samsung fsc100 s5pc100  
     #mkconfig  fsc100 arm arm_cortexa8 samsung fsc100 s5pc100  
   
 smdk2410_config:            #    ARCH  CPU       VENDOR   BOARD  SOC  
     $(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t samsung smdk2410 s3c2410  
   
 clean:  
     @rm -rf $(OBJS) *.bin *.elf config.mk  

这里以2440为例，咱们来分析：

[cpp] view plaincopy  
 #ARCH=arm  
 #CPU=arm920t  
 #VENDOR=samsung  
 #SOC=s3c2410  
 #BOARD=smdk2410  

架构为arm，CPU为arm920t，生产商 samsung，片上系统sc2410，板子为smdk2410。

[cpp] view plaincopy  
 OBJS= cpu/$(ARCH)/$(CPU)/start.o  
 OBJS+=lib_arm/board.o  
 OBJS+=board/$(VENDOR)/$(BOARD)/lowlevel_init.o  
 OBJS+=board/$(VENDOR)/$(BOARD)/mem_setup.o  
 OBJS+=board/$(VENDOR)/$(BOARD)/nand.o  
 OBJS+=driver/uart.o  
 OBJS+=lib/string.o  
 OBJS+=common/do_go.o  
 OBJS+=common/main.o  

OBJS为依赖文件，生成的.o文件。

[cpp] view plaincopy  
 ifeq ($(ARCH), arm)   
 CROSS_COMPILE=arm-cortex_a8-linux-gnueabi-  
 endif  

根据相应的架构，制作相应的交叉编译工具。

[cpp] view plaincopy  
 all: $(OBJS)   
     $(CROSS_COMPILE)ld $(OBJS) $(LDFLAG) $(PROJ_NAME).elf                
     $(CROSS_COMPILE)objcopy -O binary $(PROJ_NAME).elf $(PROJ_NAME).bin   
     $(CROSS_COMPILE)objdump -D $(PROJ_NAME).elf  > $(PROJ_NAME).dis  

第一步：连接；第二步：格式转换；第三步：反汇编 " >" 为重定向的意思；

[cpp] view plaincopy  
 %.o: %.S  
     $(CROSS_COMPILE)gcc $(CFLAG) $@ $<       
 %.o: %.s  
     $(CROSS_COMPILE)gcc $(CFLAG) $@ $<       
   
 %.o: %.c  
     $(CROSS_COMPILE)gcc $(CFLAG) $@ $<       

将所有的.S 文件、.s文件、.c文件编译成.o文件。

注意：.S文件可以在编译过程接受参数，.s文件不可以。

二、链接文件

[cpp] view plaincopy  
 OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")  
 /*OUTPUT_FORMAT("elf32-arm", "elf32-arm", "elf32-arm")*/  
 OUTPUT_ARCH(arm)  
 ENTRY(_start)  //指定入口地址  
 SECTIONS    //段信息  
 {  
     /* . */   
     . = 0x22000000; //elf文件的入口地址  
     . = ALIGN(4);   //指定四字节对齐  
     .text      :    //代码段  
     {  
         cpu/arm/arm_cortexa8/start.o(.text) //确保执行的第一段代码是start.o  
         *(.text)        //所有代码段融合在一起  
     }  
     . = ALIGN(4);  
     .rodata :   //只读数据段  
     { *(.rodata) }  //所有数据段  
     . = ALIGN(4);  
     .data :     //数据段  
     { *(.data) }  
     . = ALIGN(4);  
   
     _start_bss = .; //bss段开始地址  
     .bss :  
      { *(.bss) }  
     _end_bss = .;       //bss段结束地址，两者可确定bss段大小  
 }  

三、start.s文件（Uboot执行的第一个文件）

[cpp] view plaincopy  
 @ 汇编中的宏  
 .equ USER_MODE, 0x10    @define USER_MODE 0x10  
 .equ IRQ_MODE,  0x12  
 .equ SVC_MODE,  0x13  
 .equ MODE_MASK, 0x1f  
   
 .section .text  
 .global _start  
   
     @ 不支持异常处理的，这里只写了复位异常处理  
 _start:  
 vector:  
     b  reset_handler  
     nop     @undef ......  
     nop  
     nop  
     nop  
     nop  
     nop  
     nop  
   
 reset_handler:  
     @step 1: svc close irq fiq      //第一步：将运行模式改成SVC模式    
     mrs r0, cpsr            //修改cpsr模式位  
     bic r0, r0, #0x1f  
     orr r0, r0, #0xc0  @IRQ FIQ     //关闭IRQ FIQ  
     msr cpsr_c, r0  
   
     @step 2: cache 关闭I CACHE D CACHE    //第二步：关闭cache，直接运行，不需缓存  
     mrc p15, 0, r0, c12, c0, 0  
     bic r0, #0x1000  
     bic r0, #0x2  
     mcr p15, 0, r0, c12, c0, 0  
       
     @step 3：                //第三步：调用电路板级初始化程序, system clock , dram, watchdog  
     @bl low_level_init      //初始化时钟、dram、关闭看门狗  
   
     @step 4: sp-> 0x30000000     //第四步：设置栈指针，使其指向一个地址即可  
     ldr sp, =0x2e000000  
   
     @step 5: mini_uboot.bin  > 16KB   bin < 16KB   
     @step 5 代码自搬移  
     @copy_miniuboot_rto_sdram 如果你的代码大于了16KB代码需要实现自我搬移  
   
     @step 6:                //第六步：清除BSS段，BSS段大小由链接文件里确定   
     @STEP 6.1 , 清除 BSS段  
     @  
 clear_bss:  
     ldr r0, =_start_bss   @| BSS 起始地址  
     ldr r1, =_end_bss     @| BSS 终止地址  
     mov r2, #0  
 bss_loop:  
     cmp r0, r1  
     strne r2, [r0], #4  
     bne bss_loop  
   
     @step  7, 进入C           //跳转到C程序入口  
     b start_armboot  
 stop:  
     b stop  
   
     .end  