Uboot启动流程分析(三)

1、前言

在前面的文章《Uboot启动流程分析(二)》中，链接如下：

 https://www.cnblogs.com/Cqlismy/p/12002764.html

已经对_main函数的整个大体调用流程，以及函数的实现的各个功能进行了简单地分析，接下来，本篇文章将对board_init_f函数进行分析，在此之前，先来回顾一下_main函数的简单调用流程，如下所示：

_main
    |
    board_init_f_alloc_reserve-->reserve gd and early malloc area
    |
    board_init_f_init_reserve-->initialize global data
    |
    board_init_f-->initialize ddr,timer...,and fill gd_t
    |
    relocate_code-->relocate uboot code
    |
    relocate_vectors-->relocate vectors
    |
    board_init_r-->calling board_init_r

 

2、board_init_f函数

接下来，将对board_init_f()函数进行分析，该函数的定义在文件

uboot-imx-rel_imx_4.1.15/common/board_f.c

该函数的实现源码（忽略无关宏）如下所示：

/* 该函数在_main函数中进行调用 */
void board_init_f(ulong boot_flags)
{
    gd->flags = boot_flags;    /* 启动标志 */
    gd->have_console = 0;    /* 是否具有console标志 */

    if (initcall_run_list(init_sequence_f))
        hang();
}

该函数调用后，首先会设置gd->flags这个标志位，然后将gd结构体中的have_console成员变量设置为0，表示此时并没有console，该函数的重点在if这个判断语句，将会调用initcall_run_list，并传入init_sequence_f，也就是初始化序列，接下来，重点关注init_sequence_f这个初始化序列。

init_sequence_f包含了一系列的初始化函数，定义同样在board_f.c文件中，它包含了大量的条件编译的相关函数，去掉一些无关的条件编译后，init_sequence_f的定义如下：

/* 初始化序列函数数组 */
static init_fnc_t init_sequence_f[] = {
    setup_mon_len,    /* 设置gd的mon_len成员，表示uboot代码的长度 */
    initf_malloc,    /* 初始化gd中与malloc相关的成员 */
    initf_console_record,
    /* 初始化arm架构相关的东西 */
    arch_cpu_init,        /* basic arch cpu dependent setup */
    initf_dm,    /* 初始化驱动模型相关 */
    arch_cpu_init_dm,
    mark_bootstage,        /* need timer, go after init dm */

#if defined(CONFIG_BOARD_EARLY_INIT_F)
    board_early_init_f,    /* 与板子的早期外设初始化，imx6ul用来初始化串口 */
#endif

#if defined(CONFIG_ARM) || defined(CONFIG_MIPS) || \
        defined(CONFIG_BLACKFIN) || defined(CONFIG_NDS32) || \
        defined(CONFIG_SPARC)
    timer_init,    /* initialize timer */ /* 初始化Cortex-A7中的定时器 */
#endif

#if defined(CONFIG_SYS_FSL_CLK) || defined(CONFIG_M68K)
    get_clocks,    /* 获取时钟值 */
#endif

    /* 和环境变量有关，设置gd的env_addr成员 */
    env_init, /* initialize environment */ 
    init_baud_rate,  /* initialze baudrate settings */ /* 初始化串口波特率 */
    serial_init, /* serial communications setup */ /* 初始化串口 */
    console_init_f,   /* stage 1 init of console */ /* 设置console标志位 */
    display_options, /* say that we are here */ /* 显示uboot版本和编译时间字符串 */
    display_text_info,    /* show debugging info if required */
    /* 显示cpu的相关信息 */
    print_cpuinfo,        /* display cpu info (and speed) */ 

#if defined(CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO)
    show_board_info,    /* 显示board的相关信息 */
#endif

    INIT_FUNC_WATCHDOG_INIT
    INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET

#if defined(CONFIG_HARD_I2C) || defined(CONFIG_SYS_I2C)
    init_func_i2c,    /* 初始化i2c接口(实际初始化的是SPD_BUS) */
#endif

#if defined(CONFIG_HARD_SPI)
    init_func_spi,    /* i.mx6ul并没有初始化SPI接口 */
#endif

    announce_dram_init,    /* 输出"DRAM:"字符串 */

#if defined(CONFIG_ARM) || defined(CONFIG_X86) || defined(CONFIG_NDS32) || \
        defined(CONFIG_MICROBLAZE) || defined(CONFIG_AVR32)
    dram_init,    /* configure available RAM banks */ /* 获取DDR的大小 */
#endif

    /*
     * Now that we have DRAM mapped and working, we can
     * relocate the code and continue running from DRAM.
     *
     * Reserve memory at end of RAM for (top down in that order):
     *  - area that won't get touched by U-Boot and Linux (optional)
     *  - kernel log buffer
     *  - protected RAM
     *  - LCD framebuffer
     *  - monitor code
     *  - board info struct
     */
    setup_dest_addr,/* 设置目的地址(gd->ram_size,gd->ram_top,gd->relocaddr) */
    reserve_round_4k,    /* 对gd->relocaddr做4K对齐 */

#if !(defined(CONFIG_SYS_ICACHE_OFF) && defined(CONFIG_SYS_DCACHE_OFF)) && \
        defined(CONFIG_ARM)
    reserve_mmu,    /* 留出mmu的TLB表位置 */
#endif

    reserve_trace,    /* 留出ddr调试追踪的内存 */

#if !defined(CONFIG_BLACKFIN)
    reserve_uboot,    /* 留出重定位uboot占用的位置 */
#endif

#ifndef CONFIG_SPL_BUILD
    reserve_malloc,    /* 留出malloc的内存位置和ENV的内存大小 */
    reserve_board,    /* 留出bd所占用的内存大小(80字节) */
#endif

    setup_machine,    /* 对于i.mx6ul该函数无效 */
    reserve_global_data,    /* 留出gd_t结构的内存大小(248字节) */
    reserve_fdt,    /* 留出设备树的内存大小(i.mx6ul没有用) */
    reserve_arch,    /* 空函数 */
    reserve_stacks,    /* 留出栈空间(16字节)并做16字节对齐 */
    setup_dram_config,    /* 设置DRAM的信息 */
    show_dram_config,    /* 显示DRAM的位置 */
    display_new_sp,    /* 显示新的sp位置 */
    INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
    reloc_fdt,    /* 重定位fdt(没有用) */
    setup_reloc,    /* 设置gd结构体的一些其他成员 */
    NULL,
};

 接下来，对上面的函数进行分析：

首先是setup_mon_len()函数，它的定义（去掉条件编译）如下：

static int setup_mon_len(void)
{
#if defined(__ARM__) || defined(__MICROBLAZE__)
    gd->mon_len = (ulong)&__bss_end - (ulong)_start;
#endif
    return 0;
}

该函数用来设置gd结构中的mon_len成员变量，该变量用于保存uboot代码的长度。

接下来调用initf_malloc()函数，该函数的定义如下：

int initf_malloc(void)
{
#ifdef CONFIG_SYS_MALLOC_F_LEN
    assert(gd->malloc_base);    /* Set up by crt0.S */
    gd->malloc_limit = CONFIG_SYS_MALLOC_F_LEN; /* malloc的大小0x400 */
    gd->malloc_ptr = 0;
#endif

    return 0;
}

该函数用来设置gd结构中与malloc相关的变量，对于imx6ul的配置文件中，定义有CONFIG_SYS_MALLOC_F_LEN宏，该宏的值定义为0x400，malloc_limit变量表示malloc的内存大小。

接下来调用initf_console_record()函数，该函数的定义如下：

static int initf_console_record(void)
{
#if defined(CONFIG_CONSOLE_RECORD) && defined(CONFIG_SYS_MALLOC_F_LEN)
    return console_record_init();
#else
    return 0;
#endif
}

对于该函数，由于imx6ul中没有定义CONFIG_CONSOLE_RECORD宏，所以该函数直接返回0。

接下来调用arch_cpu_init()函数，该函数用与初始化一些与arm架构相关的东西，继续调用initf_dm()函数，初始化一些与驱动模型相关的东西，arch_cpu_init_dm()函数没有实现，继续调用mark_bootstage()函数，该函数用于做某些标志。

接下来，判断CONFIG_BOARD_EARLY_INIT_F宏是否定义，对于imx6ul中的配置文件中，定义了该宏，因此，board_early_init_f()函数将会被调用，该函数的定义如下：

int board_early_init_f(void)
{
    /* board相关的debug串口1引脚初始化 */
    setup_iomux_uart();
    
    return 0;
}

对于imx6ul，该函数用来对SoC中的串口1引脚初始化，主要是完成相关引脚的复用配置和电气属性配置。

接下来，调用timer_init()函数来初始化ARM内核中的定时器。

继续往下运行，调用get_clocks()函数，该函数用于获取芯片内某些外设时钟。

然后调用env_init()函数，该函数用来初始化gd结构中和env相关的成员，设置gd结构中的env_addr成员，也就是环境变量的保存地址。

接下来，调用init_baud_rate()函数，该函数的定义如下：

/* 将gd中的baudrate成员进行初始化，获取"baudrate"环境变量值 */
static int init_baud_rate(void)
{
    gd->baudrate = getenv_ulong("baudrate", 10, CONFIG_BAUDRATE);
    return 0;
}

该函数用于初始化debug调试串口的波特率，设置gd结构体中的baudrate成员，该值是从"baudrate"环境变量中读取的。

接下来，则是调用serial_init()函数，该函数的定义如下所示：

 /* 初始化串口 */
int serial_init(void)
{
    gd->flags |= GD_FLG_SERIAL_READY;
    return get_current()->start();
}

该函数用于对串口进行初始化，会调用串口驱动设备中注册的start()函数完成初始化。

函数console_init_f()将会设置gd结构体的have_console成员为1，标志则此时已经有了console，也就是上面已经初始化好的串口终端。

接下来，将会调用display_options()函数，函数的定义如下：

int display_options (void)
{
#if defined(BUILD_TAG)
    printf ("\n\n%s, Build: %s\n\n", version_string, BUILD_TAG);
#else
    printf ("\n\n%s\n\n", version_string);
#endif
    return 0;
}

该函数用来打印输出uboot版本的字符串，类似如下的字符串：

U-Boot 2016.03 (Jan 02 2020 - 20:50:58 +0800)

接下来调用display_text_info()函数，该函数用于显示一些debug调试信息，需要在板子的配置文件中定义宏DEBUG，才会开启uboot的调试信息输出。

函数继续往下运行，则会调用print_cpuinfo()函数，该函数输出板子上的CPU的相关信息，输出类似如下：

CPU:   Freescale i.MX6UL rev1.0 528 MHz (running at 396 MHz)
CPU:   Industrial temperature grade (-40C to 105C) at 37C
Reset cause: WDOG

由于在板子的配置文件中，定义了宏CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO，因此show_board_info()函数将会被调用，该函数用于显示板子的相关信息，类似如下：

Board: MX6UL 14x14 COMP6UL

接下来，调用init_func_i2c()函数用于初始化I2C接口，函数定义如下：

#if defined(CONFIG_HARD_I2C) || defined(CONFIG_SYS_I2C)
static int init_func_i2c(void)
{
    puts("I2C:   ");
#ifdef CONFIG_SYS_I2C
    i2c_init_all();    /* 对所有i2c接口进行初始化 */
#else
    i2c_init(CONFIG_SYS_I2C_SPEED, CONFIG_SYS_I2C_SLAVE);
#endif
    puts("ready\n");
    return 0;
}
#endif

函数调用完成后，将会在终端输出下面字符串：

I2C:   ready

程序继续往下运行，调用announce_dram_init()函数，该函数比较简单，只是输出"DRAM:   "字符串。

接下来，调用函数dram_init()，该函数并没有初始化DRAM，只是设置gd结构体中ram_size成员变量，也就是DRAM的大小，在comp6ul核心板中，DRAM的大小为256MB。

程序继续运行后，就是重点内容，后半部分留到下篇文章介绍，该函数的后半部分，将完成DRAM的内存分配，以及对gd结构的一些成员进行填充初始化。

 

3、小结

本篇文章主要是对board_init_f函数的前半部分进行了简要分析，在init_sequence_f函数初始化序列的前半部分，主要完成的功能有debug调试串口的初始化，以及一些调试输出。