u-boot 源码分析(1) 启动过程分析
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前言
对于uboot，我一直是云里雾里的一个状态，这部分让我感到自己很菜，不用纵向深入地掌握uboot整个细节，但是相对它有一个整体流程上的把握，包括uboot的启动启动过程，在整个启动过程中会涉及到哪些文件，以此的调用过程是什么？抱着这几个问题，大量搜集资料，包括阅读了uboot源码，在一知半解的基础上，有了进一步的认识。本文写的并不深入，因为能力有限，从最快速的方式对Uboot启动有一个整体的了解。
配置
uboot：201709
paltform：rockchip
arch：arm64
download：ftp://ftp.denx.de/pub/u-boot/
源码结构
api
硬件无关的功能函数的API。uboot移植时基本不用管，这些函数是uboot本身使用的。
arch
CPU架构的目录。里面放着很多子目录，都是各种cpu架构。
board
板级相关配置文件，针对不同平台的功能下具体的实现。
common
文件夹下放的是一些与具体硬件无关的普遍适用的一些代码。譬如控制台实现、crc校验的。但是更多的主要是两类：一类是cmd开头的，是用来实现uboot的命令系统的；另一类是env开头的，是用来实现环境变量的。
cmd
实现uboot命令行下支持的命令，每一条命令都对应一个文件。例如bootm命令对应就是cmd_bootm.c
drivers
板级的驱动。这里面放的就是从linux源代码中移植过来的linux设备驱动，主要是开发板上必须用到的一些驱动，如网卡驱动、Inand/SD卡、NandFlash等的驱动。要知道：uboot中的驱动其实就是linux中的驱动，uboot在一定程度上移植了linux的驱动给自己用。但是linux是操作系统而uboot只是个裸机程序，因此这种移植会有不同，让我说：uboot中的驱动其实是linux中的驱动的一部分。同样的uboot中的驱动也支持设备树。
fs
文件系统相关的代码，这个也是从linux源代码中移植过来的，用来管理Flash等资源。
Kbuild
可以通过make menuconfig进行uboot的基本配置。
启动过程
uboot启动主要分为两个阶段。
第一阶段主要由start.s运行并实现相应的初始化，定义程序入口地址，初始化CPU，初始化内存，最后调用_main到第二阶段的板级别初始化部分。
第二阶段主要是C语言编写，对于硬件内存分配，初始化硬件设备，串口初始化，显示设备初始化，运行环境初始化等等，最后启动内核。
第一阶段
这里主要会涉及到两个汇编文件，完成最底层的初始化。
start.S
路径：arch/yourplatform/cpu/start.S
yourplatform按照实际使用的平台进行选择，如arm,x86,mips
这是一个汇编文件，如果分析的是arm的平台，需要对arm的指令集有简单的了解。
crt0_64.S
路径：arch/arm/lib/crt0_64.S
crt0是C Runtime Startup的简称，这部分程序主要完成C语言环境的初始化，最终会运行_main函数，由于水平有限，这里暂不对细节进行分析。
第二阶段
由于需要适配不同的硬件平台，提高可移植性和代码的复用，这部分使用基本使用C语言，在common下，board_f.c和board_r.c这两个文件基本包括了通用实现。初始化主要包括两个部分，前置的初始化在board_f.c中实现，后置的初始化在board_r.c中实现。
board_f.c
主要分析一下board_init_f函数，具体的代码
void board_init_f(ulong boot_flags)
{
...
if(initcall_run_list(init_sequence_f))
hang();
...
}
init_sequence_f数组中保存了需要初始化的函数指针，所以板级初始化。
board_r.c
这里和board_f.c类似，主要有board_init_r这个函数，完成板级的后置初始化，代码如下：
void board_init_r(gd_t *new_gd, ulong dest_addr)
{
#ifdef CONFIG_NEEDS_MANUAL_RELOC
int i;
#endif
#if !defined(CONFIG_X86) && !defined(CONFIG_ARM) && !defined(CONFIG_ARM64)
gd = new_gd;
#endif
#ifdef CONFIG_NEEDS_MANUAL_RELOC
for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(init_sequence_r); i++)
init_sequence_r[i] += gd->reloc_off;
#endif
if (initcall_run_list(init_sequence_r))
hang();
/* NOTREACHED - run_main_loop() does not return */
hang();
}
函数中通过initcall_run_list运行initcall_run_list列表中的函数，可以看一下init_sequence_r包括了各种板级的初始化，最终运行run_main_loop。
init_fnc_t init_sequence_r[] = {
initr_trace,
initr_reloc,
/* TODO: could x86/PPC have this also perhaps? */
#ifdef CONFIG_ARM
initr_caches,
#endif
initr_reloc_global_data,
#if defined(CONFIG_SYS_INIT_RAM_LOCK) && defined(CONFIG_E500)
initr_unlock_ram_in_cache,
#endif
initr_barrier,
initr_malloc,
bootstage_relocate,
#ifdef CONFIG_DM
initr_dm,
#endif
#ifdef CONFIG_ARM
board_init, /* Setup chipselects */
#endif
/*
* TODO: printing of the clock inforamtion of the board is now
* implemented as part of bdinfo command. Currently only support for
* davinci SOC's is added. Remove this check once all the board
* implement this.
*/
#ifdef CONFIG_CLOCKS
set_cpu_clk_info, /* Setup clock information */
#endif
stdio_init_tables,
initr_serial,
initr_announce,
INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
#ifdef CONFIG_PPC
initr_trap,
#endif
#ifdef CONFIG_ADDR_MAP
initr_addr_map,
#endif
#if defined(CONFIG_BOARD_EARLY_INIT_R)
board_early_init_r,
#endif
INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
#ifdef CONFIG_LOGBUFFER
initr_logbuffer,
#endif
#ifdef CONFIG_POST
initr_post_backlog,
#endif
INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
#ifdef CONFIG_SYS_DELAYED_ICACHE
initr_icache_enable,
#endif
#if defined(CONFIG_PCI) && defined(CONFIG_SYS_EARLY_PCI_INIT)
/*
* Do early PCI configuration _before_ the flash gets initialised,
* because PCU ressources are crucial for flash access on some boards.
*/
initr_pci,
#endif
#ifdef CONFIG_WINBOND_83C553
initr_w83c553f,
#endif
#ifdef CONFIG_ARCH_EARLY_INIT_R
arch_early_init_r,
#endif
power_init_board,
#ifndef CONFIG_SYS_NO_FLASH
initr_flash,
#endif
INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
#if defined(CONFIG_PPC) || defined(CONFIG_X86)
/* initialize higher level parts of CPU like time base and timers */
cpu_init_r,
#endif
#ifdef CONFIG_PPC
initr_spi,
#endif
#if defined(CONFIG_X86) && defined(CONFIG_SPI)
init_func_spi,
#endif
#ifdef CONFIG_CMD_NAND
initr_nand,
#endif
#ifdef CONFIG_CMD_ONENAND
initr_onenand,
#endif
#ifdef CONFIG_GENERIC_MMC
initr_mmc,
#endif
#ifdef CONFIG_HAS_DATAFLASH
initr_dataflash,
#endif
#ifdef CONFIG_ROCKCHIP
initr_rk_storage,
#endif
initr_env,
INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
initr_secondary_cpu,
#ifdef CONFIG_SC3
initr_sc3_read_eeprom,
#endif
#ifdef CONFIG_HERMES
initr_hermes,
#endif
#if defined(CONFIG_ID_EEPROM) || defined(CONFIG_SYS_I2C_MAC_OFFSET)
mac_read_from_eeprom,
#endif
INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
#if defined(CONFIG_PCI) && !defined(CONFIG_SYS_EARLY_PCI_INIT)
/*
* Do pci configuration
*/
initr_pci,
#endif
stdio_add_devices,
initr_jumptable,
#ifdef CONFIG_API
initr_api,
#endif
console_init_r, /* fully init console as a device */
#ifdef CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO_LATE
show_board_info,
#endif
#ifdef CONFIG_ARCH_MISC_INIT
arch_misc_init, /* miscellaneous arch-dependent init */
#endif
#ifdef CONFIG_MISC_INIT_R
misc_init_r, /* miscellaneous platform-dependent init */
#endif
#ifdef CONFIG_HERMES
initr_hermes_start,
#endif
INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
#ifdef CONFIG_CMD_KGDB
initr_kgdb,
#endif
#ifdef CONFIG_X86
board_early_init_r,
#endif
interrupt_init,
#if defined(CONFIG_ARM) || defined(CONFIG_x86)
initr_enable_interrupts,
#endif
#ifdef CONFIG_X86
timer_init, /* initialize timer */
#endif
#if defined(CONFIG_STATUS_LED) && defined(STATUS_LED_BOOT)
initr_status_led,
#endif
/* PPC has a udelay(20) here dating from 2002. Why? */
#ifdef CONFIG_CMD_NET
initr_ethaddr,
#endif
#ifdef CONFIG_BOARD_LATE_INIT
board_late_init,
#endif
#ifdef CONFIG_CMD_SCSI
INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
initr_scsi,
#endif
#ifdef CONFIG_CMD_DOC
INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
initr_doc,
#endif
#ifdef CONFIG_BITBANGMII
initr_bbmii,
#endif
#ifdef CONFIG_CMD_NET
INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
initr_net,
#endif
#ifdef CONFIG_POST
initr_post,
#endif
#if defined(CONFIG_CMD_PCMCIA) && !defined(CONFIG_CMD_IDE)
initr_pcmcia,
#endif
#if defined(CONFIG_CMD_IDE)
initr_ide,
#endif
#ifdef CONFIG_LAST_STAGE_INIT
INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
/*
* Some parts can be only initialized if all others (like
* Interrupts) are up and running (i.e. the PC-style ISA
* keyboard).
*/
last_stage_init,
#endif
#ifdef CONFIG_CMD_BEDBUG
INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
initr_bedbug,
#endif
#if defined(CONFIG_PRAM) || defined(CONFIG_LOGBUFFER)
initr_mem,
#endif
#ifdef CONFIG_PS2KBD
initr_kbd,
#endif
run_main_loop,
};
总结
按照最快的方式熟悉UBoot的源码，实现从UBoot源码入门到入门，但是目前对于Kbuild 中的配置和源码的对应关系并未做到有效的认识，所以如果需要进行UBoot源码移植，单纯掌握这些还是远远不够的。以上的分析基本都是一笔带过，没有参杂任何的细节，后面需要通过实战移植一波Uboot然后加深对这块知识的掌握和认识。