U-Boot源码分析及移植-fs2410

<

div id=”content” contentScore=”7501″>本文从以下几个方面粗浅地分析u-boot并移植到FS2410板上：
1、u-boot工程的总体结构
2、u-boot的流程、主要的数据结构、内存分配。
3、u-boot的重要细节，主要分析流程中各函数的功能。
4、基于FS2410板子的u-boot移植。实现了NOR Flash和NAND Flash启动,网络功能。　
这些认识源于自己移植u-boot过程中查找的资料和对源码的简单阅读。下面主要以smdk2410为分析对象。

U－BOOT的下载地址： http://www.linuxidc.com/Linux/2011-07/38897.htm

一、u-boot工程的总体结构：
1、源代码组织
 对于ARM而言，主要的目录如下：
board                  平台依赖         　存放电路板相关的目录文件,每一套板子对 应一个目录。如smdk2410(arm920t)
                                      　                                                                             
cpu                    平台依赖          　存放CPU相关的目录文件，每一款CPU对应一个目录，例如：arm920t、 xscale、i386等目录
lib_arm                平台依赖           　存放对ARM体系结构通用的文件，主要用于实现ARM平台通用的函数，如软件浮点。

common              通用          通用的多功能函数实现，如环境，命令，控制台相关的函数实现。
include                通用               头文件和开发板配置文件，所有开发板的配置文件都在configs目录下                                       
lib_generic         通用             通用库函数的实现
net                    通用                存放网络协议的程序
drivers              通用               通用的设备驱动程序，主要有以太网接口的驱动，nand驱动。
…….
2.makefile简要分析
所有这些目录的编译连接都是由顶层目录的makefile来确定的。
在执行make之前，先要执行make $(board)_config 对工程进行配置，以确定特定于目标板的各个子目录和头文件。
$(board)_config:是makefile 中的一个伪目标，它传入指定的CPU，ARCH，BOARD，SOC参数去执行mkconfig脚本。
这个脚本的主要功能在于连接目标板平台相关的头文件夹，生成config.h文件包含板子的配置头文件。
使得makefile能根据目标板的这些参数去编译正确的平台相关的子目录。
以smdk2410板为例,执行　make smdk2410_config,
主要完成三个功能：
@在include文件夹下建立相应的文件（夹）软连接，

#如果是ARM体系将执行以下操作：
#ln -s     asm-arm        asm  
#ln -s  arch-s3c24x0    asm-arm/arch
#ln -s   proc-armv       asm-arm/proc

@生成Makefile包含文件include/config.mk，内容很简单，定义了四个变量：

ARCH   = arm
CPU    = arm920t
BOARD  = smdk2410
SOC    = s3c24x0

@生成include/config.h头文件，只有一行：

/* Automatically generated – do not edit */
#include “config/smdk2410.h”

顶层makefile先调用各子目录的makefile，生成目标文件或者目标文件库。
然后再连接所有目标文件（库）生成最终的u-boot.bin。
连接的主要目标（库）如下：
OBJS  = cpu/$(CPU)/start.o
LIBS  = lib_generic/libgeneric.a
LIBS += board/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).a
LIBS += cpu/$(CPU)/lib$(CPU).a
ifdef SOC
LIBS += cpu/$(CPU)/$(SOC)/lib$(SOC).a
endif
LIBS += lib_$(ARCH)/lib$(ARCH).a
LIBS += fs/cramfs/libcramfs.a fs/fat/libfat.a fs/fdos/libfdos.a fs/jffs2/libjffs2.a /
 fs/reiserfs/libreiserfs.a fs/ext2/libext2fs.a
LIBS += net/libnet.a
LIBS += disk/libdisk.a
LIBS += rtc/librtc.a
LIBS += dtt/libdtt.a
LIBS += drivers/libdrivers.a
LIBS += drivers/nand/libnand.a
LIBS += drivers/nand_legacy/libnand_legacy.a
LIBS += drivers/sk98lin/libsk98lin.a
LIBS += post/libpost.a post/cpu/libcpu.a
LIBS += common/libcommon.a
LIBS += $(BOARDLIBS)
显然跟平台相关的主要是：
cpu/$(CPU)/start.o
board/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).a　
cpu/$(CPU)/lib$(CPU).a
cpu/$(CPU)/$(SOC)/lib$(SOC).a　
lib_$(ARCH)/lib$(ARCH).a
这里面的四个变量定义在include/config.mk（见上述）。
其余的均与平台无关。
所以考虑移植的时候也主要考虑这几个目标文件（库）对应的目录。

关于u-boot 的makefile更详细的分析可以参照http://www.linuxidc.com/Linux/2011-08/39953.htm。

3、u-boot的通用目录是怎么做到与平台无关的？
include/config/smdk2410.h  
 这个头文件中主要定义了两类变量。
　一类是选项，前缀是CONFIG_，用来选择处理器、设备接口、命令、属性等，主要用来决定是否编译某些文件或者函数。

另一类是参数，前缀是CFG_，用来定义总线频率、串口波特率、Flash地址等参数。这些常数参量主要用来支持通用目录中的代码，定义板子资源参数。

这两类宏定义对u-boot的移植性非常关键，比如drive/CS8900.c，对cs8900而言，很多操作都是通用的，但不是所有的板子上面都有这个芯片，即使有它在内存中映射的基地址也是平台相关的。所以对于smdk2410板，在smdk2410.h中定义了
 #define CONFIG_DRIVER_CS8900 1              /* we have a CS8900 on-board /
 #define CS8900_BASE　0x19000300              /IO mode base address*/
CONFIG_DRIVER_CS8900的定义使得cs8900.c可以被编译（当然还得定义CFG_CMD_NET才行），因为cs8900.c中在函数定义的前面就有编译条件判断：#ifdef CONFIG_DRIVER_CS8900　如果这个选项没有定义，整个cs8900.c就不会被编译了。
而常数参量CS8900_BASE则用在cs8900.h头文件中定义各个功能寄存器的地址。u-boot的CS8900工作在IO模式下，只要给定IO寄存器在内存中映射的基地址，其余代码就与平台无关了。
 
  u-boot的命令也是通过目标板的配置头文件来配置的，比如要添加ping命令，就必须添加CFG_CMD_NET和CFG_CMD_PING才行。不然common/cmd_net.c就不会被编译了。
 从这里我可以这么认为，u-boot工程可配置性和移植性可以分为两层：
 一是由makefile来实现，配置工程要包含的文件和文件夹上，用什么编译器。
 二是由目标板的配置头文件来实现源码级的可配置性，通用性。主要使用的是#ifdef #else #endif 之类来实现的。
4、smkd2410其余重要的文件：
include/s3c24x0.h 　      定义了s3x24x0芯片的各个特殊功能寄存器（SFR）的地址。
cpu/arm920t/start.s         在flash中执行的引导代码,也就是bootloader中的stage1,负责初始化硬件环境，把u-boot从flash加载到RAM中去，然后跳到lib_arm/board.c中的start_armboot中去执行。
lib_arm/board.c　　        u-boot的初始化流程，尤其是u-boot用到的全局数据结构gd,bd的初始化，以及设备和控制台的初始化。
board/smdk2410/flash.c       在board目录下代码的都是严重依赖目标板，对于不同的CPU，SOC，ARCH，u-boot都有相对通用的代码，但是板子构成却是多漯div>