几个地址参数及uboot加载启动内核过程的理解

青旅半醒 2022-03-26 14:00 397阅读 0赞

关于uBoot和Linux内核中几个地址参数及uboot加载启动内核过程的理解  
    uboot 一般使用 mkimage工具先制作 一个启动映象文件来引导识别内核的， 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  
 vim arch/arm/Makefile  
 31 \# defines filename extension depending memory management type.  
 32 ifeq ($(CONFIG\_MMU),)  
 33 MMUEXT          := -nommu  
 34 endif  
  
  
121 \#Default value  
122 head-y          := arch/arm/kernel/head$(MMUEXT).o arch/arm/kernel/init\_task    .o  
123 textofs-y       := 0x00008000  
124 textofs-$(CONFIG\_ARCH\_CLPS711X) := 0x00028000  
125 \# We don't want the htc bootloader to corrupt kernel during resume  
126 textofs-$(CONFIG\_PM\_H1940)      := 0x00108000  
127 \# SA1111 DMA bug: we don't want the kernel to live in precious DMA-able memo    ry  
128 ifeq ($(CONFIG\_ARCH\_SA1100),y)  
129 textofs-$(CONFIG\_SA1111) := 0x00208000  
130 endif  
  
  
222 \# The byte offset of the kernel image in RAM from the start of RAM.  
223 TEXT\_OFFSET := $(textofs-y)  
  
241 export  TEXT\_OFFSET GZFLAGS MMUEXT  
  
  
./scripts/mkuboot.sh  
\#!/bin/bash  
  
\#  
\# Build U-Boot image when \`mkimage' tool is available.  
\#  
  
MKIMAGE=$(type -path "$\{CROSS\_COMPILE\}mkimage")  
  
if \[ -z "$\{MKIMAGE\}" \]; then  
        MKIMAGE=$(type -path mkimage)  
        if \[ -z "$\{MKIMAGE\}" \]; then  
                \# Doesn't exist  
                echo '"mkimage" command not found - U-Boot images will not be built' >&2  
                exit 1;  
        fi  
fi  
  
\# Call "mkimage" to create U-Boot image  
$\{MKIMAGE\} "$@"  
  
./arch/arm/mach-s3c2410/Makefile.boot  
  1 ifeq ($(CONFIG\_PM\_H1940),y)  
  2         zreladdr-y              := 0x30108000  
  3         params\_phys-y   := 0x30100100  
  4 else  
  5         zreladdr-y              := 0x30008000  
  6         params\_phys-y   := 0x30000100  
  7 endif  
  
vim arch/arm/boot/Makefile  
 14 MKIMAGE         := $(srctree)/scripts/mkuboot.sh  
  
 16 ifneq ($(MACHINE),)  
 17 include $(srctree)/$(MACHINE)/Makefile.boot  //即arch/arm/mach-s3c2410/Makefile.boot  
 18 endif  
  
 20 \# Note: the following conditions must always be true:  
 21 \#   ZRELADDR == virt\_to\_phys(PAGE\_OFFSET + TEXT\_OFFSET)  
 22 \#   PARAMS\_PHYS must be within 4MB of ZRELADDR  
 23 \#   INITRD\_PHYS must be in RAM  
 24 ZRELADDR    := $(zreladdr-y)  //内核加载地址ZRELADDR  
 25 PARAMS\_PHYS := $(params\_phys-y)  
 26 INITRD\_PHYS := $(initrd\_phys-y)  
 27  
 28 export ZRELADDR INITRD\_PHYS PARAMS\_PHYS  
 29  
 30 targets := Image zImage xipImage bootpImage uImage  
  
  
  
 62 quiet\_cmd\_uimage = UIMAGE  $@  
 63       cmd\_uimage = $(CONFIG\_SHELL) $(MKIMAGE) -A arm -O linux -T kernel \\  
 64                    -C none -a $(LOADADDR) -e $(STARTADDR) \\  
 65                    -n 'Linux-$(KERNELRELEASE)' -d $< $@  
 66  
 67 ifeq ($(CONFIG\_ZBOOT\_ROM),y)  
 68 $(obj)/uImage: LOADADDR=$(CONFIG\_ZBOOT\_ROM\_TEXT)  
 69 else  
 70 $(obj)/uImage: LOADADDR=$(ZRELADDR)  
 71 endif  
 72  
 73 $(obj)/uImage: STARTADDR=$(LOADADDR)  
  
  
cmd\_uimage展开相当于：  
mkimage -A arm -O linux -T kernel -C none -a 0x30008000 -e 0x30008000 -n 'Linux-3.0" -d zImage uImage  
  
\-A:CPU类型  
\-O:操作系统  
\-T:用于指定image类型，比如Kernel  
\-C:采用的压缩方式  
\-a:内核加载地址  
\-e:内核入口地址  
\-d 无头信息的image文件名  
  
Boot options  --->  
  \[ \] Flattened Device Tree support                              
  (0x0) Compressed ROM boot loader base address        
  (0x0) Compressed ROM boot loader BSS address  
   
430:CONFIG\_ZBOOT\_ROM\_TEXT=0x0  
431:CONFIG\_ZBOOT\_ROM\_BSS=0x0  
arch/arm/boot/compressed/Makefile  
ifeq ($(CONFIG\_ZBOOT\_ROM),y)  
ZTEXTADDR       := $(CONFIG\_ZBOOT\_ROM\_TEXT)  //自解压程序地址ZTEXTADDR  
ZBSSADDR        := $(CONFIG\_ZBOOT\_ROM\_BSS)  
else  
ZTEXTADDR       := 0  
ZBSSADDR        := ALIGN(8)  
endif  
  
默认值ZTEXTADDR= 0x00000000表示不使用。（只能通过uBoot的gunzip解压加载）  
  
include/configs/st2410.h -n  
127:\#define     CFG\_LOAD\_ADDR           0x33000000      /\* default load address\*///uImage存放地址  
  
uBoot的do\_bootm(cmd\_tbl\_t \*cmdtp, int flag, int argc, char \*argv\[\]);  
函数将检验存放到0x33000000地址处的经过mkimage格式化的uImage数据的头部  
typedef struct image\_header \{  
    uint32\_t    ih\_magic;    /\* Image Header Magic Number    \*/  
    uint32\_t    ih\_hcrc;    /\* Image Header CRC Checksum    \*/  
    uint32\_t    ih\_time;    /\* Image Creation Timestamp    \*/  
    uint32\_t    ih\_size;    /\* Image Data Size        \*/  
    uint32\_t    ih\_load;    /\* Data     Load  Address        \*/  
    uint32\_t    ih\_ep;        /\* Entry Point Address        \*/  
    uint32\_t    ih\_dcrc;    /\* Image Data CRC Checksum    \*/  
    uint8\_t        ih\_os;        /\* Operating System        \*/  
    uint8\_t        ih\_arch;    /\* CPU architecture        \*/  
    uint8\_t        ih\_type;    /\* Image Type            \*/  
    uint8\_t        ih\_comp;    /\* Compression Type        \*/  
    uint8\_t        ih\_name\[IH\_NMLEN\];    /\* Image Name        \*/  
\} image\_header\_t;  
(ih\_ep值为0x30008000，ih\_load值为0x30008000)  
如果头部各个域值和crc合法，那么do\_bootm将调用如下gunzip解压函数对  
0x33000000 +sizeof(image\_header\_t)地址处的压缩内核进行解压：  
  
gunzip((void\*)ntohl(hdr->ih\_load),unc\_len,(uchar \*)data,(int\*)&len)；  
  
１．hdr->ih\_load   为输出数据地址0x30008000  
２．unc\_len        为gunzip解压输出数据上限值－8M,do\_bootm函数前有定义\#define CFG\_BOOTM\_LEN    0x800000，uint    unc\_len = CFG\_BOOTM\_LEN;  
３．data           为输入数据地址data=0x33000000 +sizeof(image\_header\_t);  
４．Len            为输入数据长度len = ntohl(hdr->ih\_size );  
 解压完成后将会存储解压后数据的实际大小  
  
压缩的Linux内核文件uImage，经由gunzip解压函数后，通过  
do\_bootm\_linux (cmdtp, flag, argc, argv,addr, len\_ptr, verify);  
函数向Linux内核传递内核运行所需的3个参数,在bootm执行的流程中，可以看到会调用do\_bootm\_linux()在执行Linux内核，内核的起始地址如下：  
void (\*theKernel)(int zero, int arch, uint params);  
image\_header\_t \*hdr = &header;  
  
theKernel = (void (\*)(int, int, uint))ntohl(hdr->ih\_ep);

header是uImage的头部，通过头部，得到内核映像起始的执行地址hdr->ih\_ep为0x30008000，标识为theKernel。从中也可以看到，内核接受三个参数，第一个为0，第二个为系统的ID号，第三个是传入内核的参数。

在do\_bootm\_linux()的最后，会跳到内核去执行：

theKernel (0, bd->bi\_arch\_number, bd->bi\_boot\_params);  
  
这样完成了Linux系统启动所需要3个参数的传递，至此uBoot的工作已经结束，Linux将在0x30008000地址处正式运行。