uboot引导linux内核命令bootm

uboot引导linux内核命令bootm

2019年04月20日 ⁄ 操作系统 ⁄ 共 11795字 ⁄ 字号 小 中 大 ⁄ 评论关闭

uboot中bootm命令的具体分析

/*本文的部分内容参考了http://blog.csdn.net/xitijie/article/details/7004737这篇文章，在此表示感谢*/

bootm要做的事情：

1. 读取头部，把内核拷贝到合适的地方

2. 把参数给内核准备好，并告诉内核参数的首地址
3. 引导内核

启动内核：

do_bootm_linux:

1. 设置参数，跳到入口地址theKernel = (void (*)(int, int, uint))ntohl(hdr->ih_ep);

参数的传递：在某个地址按某种格式，存放好数据

do_bootm

int do_bootm (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[])
{
ulong iflag;
ulong addr;
ulong data, len, checksum;
ulong  *len_ptr;
uint unc_len = CFG_BOOTM_LEN;
int i, verify;
char *name, *s;
int (*appl)(int, char *[]);
image_header_t *hdr = &header;

s = getenv ("verify");  //为是否对镜像头做校验做准备，读取uboot的环境变量verify，
如果环境变量verify等于’n’，则局部变量verify赋值成为0；如果环境变量verify为空（即没有
定义环境变量verify）或者环境变量verify不等于’n’，则局部变量verify赋值成为1。
verify = (s && (*s == 'n')) ? 0 : 1;

if (argc < 2) { //获取镜像存放的内存首地址，如果参数个数小于2（即只是输入了bootm），
//使用缺省加载地址CFG_LOAD_ADDR；否则使用第二个参数作为加载地址。
addr = load_addr;
} else {
addr = simple_strtoul(argv[1], NULL, 16);
}

SHOW_BOOT_PROGRESS (1);
printf ("## Booting image at %08lx ...\n", addr);

/* Copy header so we can blank CRC field for re-calculation */
#ifdef CONFIG_HAS_DATAFLASH
if (addr_dataflash(addr)){
read_dataflash(addr, sizeof(image_header_t), (char *)&header);
} else
#endif
memmove (&header, (char *)addr, sizeof(image_header_t));//从镜像内存首地址读取镜像头部，为下面的分析校验做准备

if (ntohl(hdr->ih_magic) != IH_MAGIC) { //判断文件头中的幻数是否为IH_MAGIC，所以如果不是u-boot镜像格式，会输出提示信息”Bad Magic Number”
#ifdef __I386__ /* correct image format not implemented yet - fake it */
if (fake_header(hdr, (void*)addr, -1) != NULL) {
/* to compensate for the addition below */
addr -= sizeof(image_header_t);
/* turnof verify,
* fake_header() does not fake the data crc
*/
verify = 0;
} else
#endif /* __I386__ */
   {
puts ("Bad Magic Number\n");
SHOW_BOOT_PROGRESS (-1);
return 1;
   }
}
SHOW_BOOT_PROGRESS (2);

data = (ulong)&header;
len  = sizeof(image_header_t);

checksum = ntohl(hdr->ih_hcrc); //对镜像头做crc校验
hdr->ih_hcrc = 0;

if (crc32 (0, (uchar *)data, len) != checksum) {
puts ("Bad Header Checksum\n");
SHOW_BOOT_PROGRESS (-2);
return 1;
}
SHOW_BOOT_PROGRESS (3);

#ifdef CONFIG_HAS_DATAFLASH
if (addr_dataflash(addr)){
len  = ntohl(hdr->ih_size) + sizeof(image_header_t);
read_dataflash(addr, len, (char *)CFG_LOAD_ADDR);
addr = CFG_LOAD_ADDR;
}
#endif

/* for multi-file images we need the data part, too */
print_image_hdr ((image_header_t *)addr);

data = addr + sizeof(image_header_t);
len  = ntohl(hdr->ih_size);

if (verify) {   //对镜像的数据部分做crc校验
puts ("   Verifying Checksum ... ");
if (crc32 (0, (uchar *)data, len) != ntohl(hdr->ih_dcrc)) {
printf ("Bad Data CRC\n");
SHOW_BOOT_PROGRESS (-3);
return 1;
}
puts ("OK\n");
}
SHOW_BOOT_PROGRESS (4);

len_ptr = (ulong *)data;

#if defined(__PPC__)          //校验cpu类型是否正确
if (hdr->ih_arch != IH_CPU_PPC)
#elif defined(__ARM__)
if (hdr->ih_arch != IH_CPU_ARM)
#elif defined(__I386__)
if (hdr->ih_arch != IH_CPU_I386)
#elif defined(__mips__)
if (hdr->ih_arch != IH_CPU_MIPS)
#elif defined(__nios__)
if (hdr->ih_arch != IH_CPU_NIOS)
#elif defined(__M68K__)
if (hdr->ih_arch != IH_CPU_M68K)
#elif defined(__microblaze__)
if (hdr->ih_arch != IH_CPU_MICROBLAZE)
#elif defined(__nios2__)
if (hdr->ih_arch != IH_CPU_NIOS2)
#elif defined(__blackfin__)
if (hdr->ih_arch != IH_CPU_BLACKFIN)
#elif defined(__avr32__)
if (hdr->ih_arch != IH_CPU_AVR32)
#else
# error Unknown CPU type
#endif
{
printf ("Unsupported Architecture 0x%x\n", hdr->ih_arch);
SHOW_BOOT_PROGRESS (-4);
return 1;
}
SHOW_BOOT_PROGRESS (5);

switch (hdr->ih_type) {
case IH_TYPE_STANDALONE:
name = "Standalone Application";
/* A second argument overwrites the load address */
if (argc > 2) {
hdr->ih_load = htonl(simple_strtoul(argv[2], NULL, 16));
}
break;
case IH_TYPE_KERNEL:
name = "Kernel Image";
break;
case IH_TYPE_MULTI:
name = "Multi-File Image";
len  = ntohl(len_ptr[0]);
/* OS kernel is always the first image */
data += 8; /* kernel_len + terminator */
for (i=1; len_ptr[i]; ++i)
data += 4;
break;
default: printf ("Wrong Image Type for %s command\n", cmdtp->name);
SHOW_BOOT_PROGRESS (-5);
return 1;
}
SHOW_BOOT_PROGRESS (6);

/*
* We have reached the point of no return: we are going to
* overwrite all exception vector code, so we cannot easily
* recover from any failures any more...
*/

iflag = disable_interrupts();

#ifdef CONFIG_AMIGAONEG3SE 
/*
* We've possible left the caches enabled during
* bios emulation, so turn them off again
*/
icache_disable();  
invalidate_l1_instruction_cache();
flush_data_cache();
dcache_disable();
#endif

switch (hdr->ih_comp) { //根据镜像的压缩类型把内核镜像解压到指定的地址，一般是mkimage时-a指定的
那个地址，-a指定的那个地址也就是存储在镜像头里面的hdr->ih_load变量中，
什么时候指定的呢，其实就是在执行mkimage指令的时候，-a输入的时候，赋给的数值
case IH_COMP_NONE:
if(ntohl(hdr->ih_load) == addr) { //如果image header中指示的加载地址和bootm命令中参数2指定的地址相同，则表示不需要copy，可以就地执行。
printf ("   XIP %s ... ", name);
} else {
#if defined(CONFIG_HW_WATCHDOG) || defined(CONFIG_WATCHDOG)
size_t l = len;
void *to = (void *)ntohl(hdr->ih_load);
void *from = (void *)data;

printf ("   Loading %s ... ", name);

while (l > 0) {
size_t tail = (l > CHUNKSZ) ? CHUNKSZ : l;
WATCHDOG_RESET();
memmove (to, from, tail);
to += tail;
from += tail;
l -= tail;
}
#else /* !(CONFIG_HW_WATCHDOG || CONFIG_WATCHDOG) */如果image header中指示的加载地址和bootm命令中参数2指定的地址不相同，则表示要从image header中指示的加载地址处把image data copy到bootm命令中参数2指定的地址处，然后再执行。
memmove ((void *) ntohl(hdr->ih_load), (uchar *)data, len);
#endif /* CONFIG_HW_WATCHDOG || CONFIG_WATCHDOG */
}
break;
case IH_COMP_GZIP:
printf ("   Uncompressing %s ... ", name);
if (gunzip ((void *)ntohl(hdr->ih_load), unc_len,
   (uchar *)data, &len) != 0) {
puts ("GUNZIP ERROR - must RESET board to recover\n");
SHOW_BOOT_PROGRESS (-6);
do_reset (cmdtp, flag, argc, argv);
}
break;
#ifdef CONFIG_BZIP2
case IH_COMP_BZIP2:
printf ("   Uncompressing %s ... ", name);
/*
* If we've got less than 4 MB of malloc() space,
* use slower decompression algorithm which requires
* at most 2300 KB of memory.
*/
i = BZ2_bzBuffToBuffDecompress ((char*)ntohl(hdr->ih_load),
&unc_len, (char *)data, len,
CFG_MALLOC_LEN < (4096 * 1024), 0);
if (i != BZ_OK) {
printf ("BUNZIP2 ERROR %d - must RESET board to recover\n", i);
SHOW_BOOT_PROGRESS (-6);
udelay(100000);
do_reset (cmdtp, flag, argc, argv);
}
break;
#endif /* CONFIG_BZIP2 */
default:
if (iflag)
enable_interrupts();
printf ("Unimplemented compression type %d\n", hdr->ih_comp);
SHOW_BOOT_PROGRESS (-7);
return 1;
}
puts ("OK\n");
SHOW_BOOT_PROGRESS (7);

switch (hdr->ih_type) {
case IH_TYPE_STANDALONE:
if (iflag)
enable_interrupts();

/* load (and uncompress), but don't start if "autostart"
* is set to "no"
*/
if (((s = getenv("autostart")) != NULL) && (strcmp(s,"no") == 0)) {
char buf[32];
sprintf(buf, "%lX", len);
setenv("filesize", buf);
return 0;
}
appl = (int (*)(int, char *[]))ntohl(hdr->ih_ep);
(*appl)(argc-1, &argv[1]);
return 0;
case IH_TYPE_KERNEL:
case IH_TYPE_MULTI:
/* handled below */
break;
default:
if (iflag)
enable_interrupts();
printf ("Can't boot image type %d\n", hdr->ih_type);
SHOW_BOOT_PROGRESS (-8);
return 1;
}
SHOW_BOOT_PROGRESS (8);

switch (hdr->ih_os) {
default:
/* handled by (original) Linux case */
case IH_OS_LINUX:
#ifdef CONFIG_SILENT_CONSOLE
   fixup_silent_linux();
#endif      //这个函数接下来做进一步的跳转前的准备工作，在这之前，就是各种校验和数据解压拷贝工作。
   do_bootm_linux  (cmdtp, flag, argc, argv,
    addr, len_ptr, verify);
   break;
case IH_OS_NETBSD:
   do_bootm_netbsd (cmdtp, flag, argc, argv,
    addr, len_ptr, verify);
   break;

#ifdef CONFIG_LYNXKDI
case IH_OS_LYNXOS:
   do_bootm_lynxkdi (cmdtp, flag, argc, argv,
    addr, len_ptr, verify);
   break;
#endif

case IH_OS_RTEMS:
   do_bootm_rtems (cmdtp, flag, argc, argv,
    addr, len_ptr, verify);
   break;

#if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_ELF)
case IH_OS_VXWORKS:
   do_bootm_vxworks (cmdtp, flag, argc, argv,
     addr, len_ptr, verify);
   break;
case IH_OS_QNX:
   do_bootm_qnxelf (cmdtp, flag, argc, argv,
     addr, len_ptr, verify);
   break;
#endif /* CFG_CMD_ELF */
#ifdef CONFIG_ARTOS
case IH_OS_ARTOS:
   do_bootm_artos  (cmdtp, flag, argc, argv,
    addr, len_ptr, verify);
   break;
#endif
}

SHOW_BOOT_PROGRESS (-9);
#ifdef DEBUG
puts ("\n## Control returned to monitor - resetting...\n");
do_reset (cmdtp, flag, argc, argv);
#endif
return 1;
}

do_bootm_linux函数

位置： 在lib_arm/bootm.c中

59   int do_bootm_linux(intflag, int argc, char *argv[], bootm_headers_t *images)

60   {

61     bd_t      *bd = gd->bd;

62     char      *s;

63     int   machid =bd->bi_arch_number;

64     void      (*theKernel)(int zero, int arch, uint params);

65

66   #ifdefCONFIG_CMDLINE_TAG

67      char*commandline = getenv("bootargs");

68   #endif

…

…

//可以看到theKernel被赋值为hdr->ih_ep，这个hdr是指使用tools/mkimage工具程
//序制作uImage时加在linux.bin.gz前面的一个头部，而ih_ep结构体成员保存的就是使用mkimage时指定
//的-e参数的值，即内核的入口点（Entry Point）。知道了hdr->ih_ep的意义之后，给theKernel赋这个
//值也就是理所当然的了。

73      theKernel =(void (*)(int, int, uint))images->ep;    /* 获取内核加载地址 */

… …

86   #if defined(CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS) || \

87      defined (CONFIG_CMDLINE_TAG) || \

88      defined (CONFIG_INITRD_TAG) || \

89      defined (CONFIG_SERIAL_TAG) || \

90      defined (CONFIG_REVISION_TAG) || \

91      defined (CONFIG_LCD) || \

92      defined (CONFIG_VFD)

93     setup_start_tag(bd);

… …

100  #ifdef CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS

101    setup_memory_tags(bd);

102  #endif

103  #ifdef CONFIG_CMDLINE_TAG

104    setup_commandline_tag (bd,commandline);

105  #endif

… …

113    setup_end_tag(bd);

114  #endif

115

116

117     printf("\nStarting kernel ...\n\n");

… …

126    cleanup_before_linux();

127

128     theKernel(0, machid,bd->bi_boot_params);

129

130

131     return1;

132  }

其中的setup_start_tag

setup_memory_tags

setup_end_tag函数

位置： lib_arm/bootm.c

（1）setup_start_tag函数

static void setup_start_tag (bd_t *bd)

{

params = (struct tag *)bd->bi_boot_params;

params->hdr.tag = ATAG_CORE;

params->hdr.size = tag_size (tag_core);

params->u.core.flags = 0;

params->u.core.pagesize = 0;

params->u.core.rootdev = 0;

params = tag_next (params);

}

标记列表必须以ATAG_CORE开始，setup_start_tag函数在内核的参数的开始地址设置了一个ATAG_CORE标记。

（2）setup_memory_tags函数

static void setup_memory_tags (bd_t *bd)

{

int i;

for (i = 0; i < CONFIG_NR_DRAM_BANKS; i++){

params->hdr.tag = ATAG_MEM;

params->hdr.size = tag_size (tag_mem32);

params->u.mem.start =bd->bi_dram[i].start;

params->u.mem.size =bd->bi_dram[i].size;

params = tag_next (params);

}

}

setup_memory_tags函数设置了一个ATAG_MEM标记，该标记包含内存起始地址，内存大小这两个参数。

（3）setup_end_tag函数

static void setup_end_tag (bd_t *bd)

{

params->hdr.tag = ATAG_NONE;

params->hdr.size = 0;

}

标记列表必须以标记ATAG_NONE结束，setup_end_tag函数设置了一个ATAG_NONE标记，表示标记列表的结束。

U-Boot设置好标记列表后就要调用内核了。但调用内核前，CPU必须满足下面的条件：

（1）   CPU寄存器的设置

Ø  r0=0

Ø  r1=机器码

Ø  r2=内核参数标记列表在RAM中的起始地址

（2）   CPU工作模式

Ø  禁止IRQ与FIQ中断

Ø  CPU为SVC模式

（3）   使数据Cache与指令Cache失效

do_bootm_linux中调用的cleanup_before_linux函数完成了禁止中断和使Cache失效的功能。cleanup_before_linux函数在cpu/arm920t/cpu.中定义：

int cleanup_before_linux (void)

{

disable_interrupts();

icache_disable();

dcache_disable();

cache_flush();

return 0;

}

由于U-Boot启动以来就一直工作在SVC模式，因此CPU的工作模式就无需设置了。

do_bootm_linux中：

64     void      (*theKernel)(int zero, int arch, uint params);

… …

73      theKernel =(void (*)(int, int, uint))images->ep;

… …

128     theKernel(0, machid, bd->bi_boot_params);

第73行代码将内核的入口地址“images->ep”强制类型转换为函数指针。根据ATPCS规则，函数的参数个数不超过4个时，使用r0~r3这4个寄存器来传递参数。因此第128行的函数调用则会将0放入r0，机器码machid放入r1，内核参数地址bd->bi_boot_params放入r2，从而完成了寄存器的设置，最后转到内核的入口地址。

到这里，U-Boot的工作就结束了，系统跳转到Linux内核代码执行。

mkimage

bootm命令是用来引导经过u-boot的工具mkimage打包后的kernel image的，什么叫做经
过u-boot的工具mkimage打包后的kernel image，这个就要看mkimage的用法:

mkimage的用法 
uboot源代码的tools/目录下有mkimage工具，这个工具可以用来制作不压缩或者压缩的多种可启动映象文件。

mkimage在制作映象文件的时候，是在原来的可执行映象文件的前面加上一个0x40字节的头，记录参数所指定的信息，这样uboot才能识别这个映象是针对哪个CPU体系结构的，哪个OS的，哪种类型，加载内存中的哪个位置， 入口点在内存的那个位置以及映象名是什么 
引用： 
root@Glym:/tftpboot# ./mkimage 
Usage: ./mkimage -l image 
-l ==> list image header information 
./mkimage -A arch -O os -T type -C comp -a addr -e ep -n name -d data_file[:data_file...] image 
-A ==> set architecture to 'arch' 
-O ==> set operating system to 'os' 
-T ==> set image type to 'type' 
-C ==> set compression type 'comp' 
-a ==> set load address to 'addr' (hex) 
-e ==> set entry point to 'ep' (hex) 
-n ==> set image name to 'name' 
-d ==> use image data from 'datafile' 
-x ==> set XIP (execute in place)

参数说明：

-A 指定CPU的体系结构：

取值 表示的体系结构 
alpha Alpha 
arm A RM 
x86 Intel x86 
ia64 IA64 
mips MIPS 
mips64 MIPS 64 Bit 
ppc PowerPC 
s390 IBM S390 
sh SuperH 
sparc SPARC 
sparc64 SPARC 64 Bit 
m68k MC68000

-O 指定操作系统类型，可以取以下值： 
openbsd、netbsd、freebsd、4_4bsd、linux、svr4、esix、solaris、irix、sco、dell、ncr、lynxos、vxworks、psos、qnx、u-boot、rtems、artos

-T 指定映象类型，可以取以下值： 
standalone、kernel、ramdisk、multi、firmware、script、filesystem

-C 指定映象压缩方式，可以取以下值： 
none 不压缩 
gzip 用gzip的压缩方式 
bzip2 用bzip2的压缩方式

-a 指定映象在内存中的加载地址，映象下载到内存中时，要按照用mkimage制作映象时，这个参数所指定的地址值来下载

-e 指定映象运行的入口点地址，这个地址就是-a参数指定的值加上0x40（因为前面有个mkimage添加的0x40个字节的头）

-n 指定映象名

-d 指定制作映象的源文件

赞 (0)

相关推荐

  • 超详细分析Bootloader到内核的启动流程（万字长文）

    https://m.toutiao.com/is/Jq5Jr8C/ @[TOC] Bootloader启动流程分析   Bootloader的启动过程可以分为单阶段.多阶段两种.通常多阶段的 Boot ...

  • Linux 内核引导选项简介 [金步国]

    时钟(Timer)的功能有两个:(1)定时触发中断:(2)维护和读取当前时间.x86_64平台常见的时钟硬件有以下这些: RTC(Real Time Clock) 实时时钟的独特之处在于,RTC是主板 ...

  • 吐血整理的万字Linux内核源码规范

    从编码风格错误开始 快速修改编码风格的工具 scripts/checkpatch.pl scripts/Lindent astyle Linux 内核代码风格 1 缩进 2 把长的行和字符串打散 3 ...

  • Linux文件命令

    linux中tar命令用法 把常用的tar解压命令总结下,当作备忘: tar -c: 建立压缩档案 -x:解压 -t:查看内容 -r:向压缩归档文件末尾追加文件 -u:更新原压缩包中的文件 这五个是独 ...

  • Linux 内核 vs Windows 内核

    设为"星标",重磅干货,第一时间送达 来自公众号:小林coding Windows 和 Linux 可以说是我们比较常见的两款操作系统的. Windows 基本占领了电脑时代的市场 ...

  • Linux系统管理命令还有那些？Linux初级入门

    Linux系统管理命令还有什么?想要在Linux运维工作中提高工作效率,除了要提升命令的熟练度之外,还需要提高命令的输入效率,掌握Linux命令快捷键,这样能让你在输入命令时更得心应手.那么Linux ...

  • 对于Linux系统管理命令方面都有哪些？linux命令

    Linux运维人员常用的Linux命令有很多,作为运维人员这些常用命令是必备知识.掌握Linux运维常用命令,工作上会事半功倍,提供Linux运维工作效率.那么对于Linux系统管理命令方面都有哪些? ...

  • Linux wc命令 | 菜鸟教程

    Linux wc命令 Linux 命令大全 Linux wc命令用于计算字数. 利用wc指令我们可以计算文件的Byte数.字数.或是列数,若不指定文件名称.或是所给予的文件名为"-" ...

  • Linux基础命令中，进程相关命令有哪些？

    随着互联网技术的发展,Linux逐步成为了较为热门的职业岗位技术,受到越来越多的企业和个人的喜爱.互联网市场对Linux运维的需求也在增加.Linux命令是Linux运维技能的基础,想要学好Linux ...

  • Linux常用命令大全（非常全！！！）

    日常使用命令 开关机命令 1.shutdown –h now:立刻进行关机 2.shutdown –r now:现在重新启动计算机 3.reboot:现在重新启动计算机 4.su -:切换用户:pas ...