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U-BOOT源码分析及移植

作者:  时间: 2010-09-02

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。

 

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://blog.mcuol.com/User/lvembededsys/Article/4355_1.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样的,主要是内存地址,flash型号,外围芯片如网络。对fs2410来说,主要考虑从smdk2410板来移植,差别主要在nor flash上面。

二、u-boot的流程、主要的数据结构、内存分配
1、u-boot的启动流程:
  从文件层面上看主要流程是在两个文件中:cpu/arm920t/start.s,lib_arm/board.c, 
  1)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。
1.1.6版本的start.s流程:
 硬件环境初始化
     进入svc模式;关闭watch dog;屏蔽所有IRQ掩码;设置时钟频率FCLK、HCLK、PCLK;清I/D cache;禁止MMU和CACHE;配置memory control;
 重定位
     如果当前代码不在连接指定的地址上(对smdk2410是0x3f000000)则需要把u-boot从当前位置拷贝到RAM指定位置中;
 建立堆栈,堆栈是进入C函数前必须初始化的。
 清.bss区
 跳到start_armboot函数中执行。(lib_arm/board.c)
  2)lib_arm/board.c:
   start_armboot是U-Boot执行的第一个C语言函数,完成系统初始化工作,进入主循环,处理用户输入的命令。这里只简要列出了主要执行的函数流程:
   void start_armboot (void)
   {
       //全局数据变量指针gd占用r8。
          DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
          
          /* 给全局数据变量gd安排空间*/
          gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));
          memset ((void*)gd, 0, sizeof (gd_t));
          
          /* 给板子数据变量gd->bd安排空间*/
          gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t));
          memset (gd->bd, 0, sizeof (bd_t));
          monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start;//取u-boot的长度。
          
          /* 顺序执行init_sequence数组中的初始化函数 */
          for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) {
                 if ((*init_fnc_ptr)() != 0) {
                         hang ();
                 }
          }
          
          /*配置可用的Flash */
          size = flash_init ();
        ……
          /* 初始化堆空间 */
          mem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN);
          /* 重新定位环境变量, */
          env_relocate ();
          /* 从环境变量中获取IP地址 */
          gd->bd->bi_ip_addr = getenv_IPaddr ("ipaddr");
          /* 以太网接口MAC 地址 */
          ……
          devices_init ();      /* 设备初始化 */
          jumptable_init ();  //跳转表初始化
          console_init_r ();    /* 完整地初始化控制台设备 */
          enable_interrupts (); /* 使能中断处理 */
          /* 通过环境变量初始化 */
          if ((s = getenv ("loadaddr")) != NULL) {
                  load_addr = simple_strtoul (s, NULL, 16);
          }
          /* main_loop()循环不断执行 */
          for (;;) {
                  main_loop ();      /* 主循环函数处理执行用户命令 -- common/main.c */
          }
   }

初始化函数序列init_sequence[]
  init_sequence[]数组保存着基本的初始化函数指针。这些函数名称和实现的程序文件在下列注释中。
   
  init_fnc_t *init_sequence[] = {
         cpu_init,             /* 基本的处理器相关配置 -- cpu/arm920t/cpu.c */
         board_init,           /* 基本的板级相关配置 -- board/smdk2410/smdk2410.c */
         interrupt_init,       /* 初始化例外处理 -- cpu/arm920t/s3c24x0/interrupt.c */
         env_init,             /* 初始化环境变量 -- common/env_flash.c */
         init_baudrate,        /* 初始化波特率设置 -- lib_arm/board.c */
         serial_init,          /* 串口通讯设置 -- cpu/arm920t/s3c24x0/serial.c */
         console_init_f,       /* 控制台初始化阶段1 -- common/console.c */
         display_banner,       /* 打印u-boot信息 -- lib_arm/board.c */
         dram_init,            /* 配置可用的RAM -- board/smdk2410/smdk2410.c */
         display_dram_config,  /* 显示RAM的配置大小 -- lib_arm/board.c */
         NULL,
  };

整个u-boot的执行就进入等待用户输入命令,解析并执行命令的死循环中。

2、u-boot主要的数据结构

u-boot的主要功能是用于引导OS的,但是本身也提供许多强大的功能,可以通过输入命令行来完成许多操作。所以它本身也是一个很完备的系统。u-boot的大部分操作都是围绕它自身的数据结构,这些数据结构是通用的,但是不同的板子初始化这些数据就不一样了。所以u-boot的通用代码是依赖于这些重要的数据结构的。这里说的数据结构其实就是一些全局变量。
  1)gd 全局数据变量指针,它保存了u-boot运行需要的全局数据,类型定义:
  typedef struct global_data {
           bd_t  *bd;      //board data pointor板子数据指针
           unsigned long flags;  //指示标志,如设备已经初始化标志等。
           unsigned long baudrate; //串口波特率
           unsigned long have_console; /* 串口初始化标志*/
           unsigned long reloc_off;   /* 重定位偏移,就是实际定向的位置与编译连接时指定的位置之差,一般为0 */
           unsigned long env_addr; /* 环境参数地址*/
           unsigned long env_valid; /* 环境参数CRC检验有效标志 */
           unsigned long fb_base; /* base address of frame buffer */
           #ifdef CONFIG_VFD
           unsigned char vfd_type; /* display type */
           #endif
           void  **jt;  /* 跳转表,1.1.6中用来函数调用地址登记 */
          } gd_t;
  2)bd 板子数据指针。板子很多重要的参数。 类型定义如下:    
   typedef struct bd_info {
             int   bi_baudrate;     /* 串口波特率 */
             unsigned long bi_ip_addr;   /* IP 地址 */
             unsigned char bi_enetaddr[6]; /* MAC地址*/
             struct environment_s        *bi_env;
             ulong         bi_arch_number; /* unique id for this board */
             ulong         bi_boot_params; /* 启动参数 */
             struct    /* RAM 配置 */
             {
            ulong start;
            ulong size;
             }bi_dram[CONFIG_NR_DRAM_BANKS];
         } bd_t; 
  3)环境变量指针 env_t *env_ptr = (env_t *)(&environment[0]);(common/env_flash.c)
   env_ptr指向环境参数区,系统启动时默认的环境参数environment[],定义在common/environment.c中。 
   参数解释
    bootdelay 定义执行自动启动的等候秒数 
    baudrate 定义串口控制台的波特率 
    netmask 定义以太网接口的掩码 
    ethaddr 定义以太网接口的MAC地址 
    bootfile 定义缺省的下载文件 
    bootargs 定义传递给Linux内核的命令行参数 
    bootcmd 定义自动启动时执行的几条命令 
    serverip 定义tftp服务器端的IP地址 
    ipaddr 定义本地的IP地址 
    stdin 定义标准输入设备,一般是串口 
    stdout 定义标准输出设备,一般是串口 
    stderr 定义标准出错信息输出设备,一般是串口 
  4)设备相关
   标准IO设备数组?evice_t *stdio_devices[] = { NULL, NULL, NULL };
   设备列表    list_t    devlist = 0;
   device_t的定义:include\devices.h中:
    typedef struct {
     int flags;          /* Device flags: input/output/system */
     int ext;           /* Supported extensions   */
     char name[16];        /* Device name    */    
    /* GENERAL functions */    
     int (*start) (void);     /* To start the device   */
     int (*stop) (void);      /* To stop the device   */    
    /* 输出函数 */    
     void (*putc) (const char c); /* To put a char   */
     void (*puts) (const char *s); /* To put a string (accelerator) */   
    /* 输入函数 */   
     int (*tstc) (void);      /* To test if a char is ready... */
     int (*getc) (void);      /* To get that char   */   
    /* Other functions */    
     void *priv;          /* Private extensions   */
    } device_t;
   u-boot把可以用为控制台输入输出的设备添加到设备列表devlist,并把当前用作标准IO的设备指针加入stdio_devices数组中。
   在调用标准IO函数如printf()时将调用stdio_devices数组对应设备的IO函数如putc()。
     5)命令相关的数据结构,后面介绍。
     6)与具体设备有关的数据结构
      如flash_info_t flash_info[CFG_MAX_FLASH_BANKS];记录nor flash的信息。
      nand_info_t nand_info[CFG_MAX_NAND_DEVICE]; nand flash块设备信息
3、u-boot重定位后的内存分布:
   对于smdk2410,RAM范围从0x30000000~0x34000000. u-boot占用高端内存区。从高地址到低地址内存分配如下:


 显示缓冲区                (.bss_end~34000000)
     u-boot(bss,data,text)  (33f00000~.bss_end)
     heap(for malloc)
     gd(global data)
     bd(board data)
     stack                         
     ....
     nor flash                      (0~2M)

三、u-boot的重要细节

 主要分析流程中各函数的功能。按启动顺序罗列一下启动函数执行细节。按照函数start_armboot流程进行分析:
    1)DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
     这个宏定义在include/global_data.h中:
     #define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR     register volatile gd_t *gd asm ("r8")
     声明一个寄存器变量 gd 占用r8。这个宏在所有需要引用全局数据指针gd_t *gd的源码中都有申明。
     这个申明也避免编译器把r8分配给其它的变量. 所以gd就是r8,这个指针变量不占用内存。
    2)gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));
    对全局数据区进行地址分配,_armboot_start为0x3f000000,CFG_MALLOC_LEN是堆大小+环境数据区大小,config/smdk2410.h中CFG_MALLOC_LEN大小定义为192KB.
    3)gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t));
    分配板子数据区bd首地址。
    这样结合start.s中栈的分配,
    stack_setup:
    ldr r0, _TEXT_BASE  /* upper 128 KiB: relocated uboot   */
    sub r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN /* malloc area                      */
    sub r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* bdinfoCFG_GBL_DATA_SIZE =128B */
    #ifdef CONFIG_USE_IRQ
    sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)
    #endif
    sub sp, r0, #12  /* leave 3 words for abort-stack    */
  不难得出上文所述的内存分配结构。
  下面几个函数是初始化序列表init_sequence[]中的函数:
  4)cpu_init();定义于cpu/arm920t/cpu.c 
  分配IRQ,FIQ栈底地址,由于没有定义CONFIG_USE_IRQ,所以相当于空实现。
  5)board_init;极级初始化,定义于board/smdk2410/smdk2410.c
   设置PLL时钟,GPIO,使能I/D cache.
    设置bd信息:gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_SMDK2410;//板子的ID,没啥意义。
           gd->bd->bi_boot_params = 0x30000100;//内核启动参数存放地址
    6)interrupt_init;定义于cpu/arm920t/s3c24x0/interrupt.c 
     初始化2410的PWM timer 4,使其能自动装载计数值,恒定的产生时间中断信号,但是中断被屏蔽了用不上。
    7)env_init;定义于common/env_flash.c(搜索的时候发现别的文件也定义了这个函数,而且没有宏定义保证只有一个被编译,这是个问题,有高手知道指点一下!)
  功能:指定环境区的地址。default_environment是默认的环境参数设置。
   gd->env_addr  = (ulong)&default_environment[0];
   gd->env_valid = 0;
  8)init_baudrate;初始化全局数据区中波特率的值
  gd->bd->bi_baudrate = gd->baudrate =(i > 0)
   ? (int) simple_strtoul (tmp, NULL, 10)
   : CONFIG_BAUDRATE;
    9)serial_init; 串口通讯设置 定义于cpu/arm920t/s3c24x0/serial.c 
     根据bd中波特率值和pclk,设置串口寄存器。
    10)console_init_f;控制台前期初始化common/console.c
    由于标准设备还没有初始化(gd->flags & GD_FLG_DEVINIT=0),这时控制台使用串口作为控制台
    函数只有一句:gd->have_console = 1;
    10)dram_init,初始化内存RAM信息。board/smdk2410/smdk2410.c
    其实就是给gd->bd中内存信息表赋值而已。
    gd->bd->bi_dram[0].start = PHYS_SDRAM_1;
  gd->bd->bi_dram[0].size = PHYS_SDRAM_1_SIZE;
  初始化序列表init_sequence[]主要函数分析结束。
  11)flash_init;定义在board/smdk2410/flash.c
   这个文件与具体平台关系密切,smdk2410使用的flash与FS2410不一样,所以移植时这个程序就得重写。
   flash_init()是必须重写的函数,它做哪些操作呢?
   首先是有一个变量flash_info_t flash_info[CFG_MAX_FLASH_BANKS]来记录flash的信息。flash_info_t定义
   typedef struct {
    ulong size;   /* 总大小BYTE  */
    ushort sector_count;  /* 总的sector数*/
    ulong flash_id;  /* combined device & manufacturer code */
    ulong start[CFG_MAX_FLASH_SECT];   /* 每个sector的起始物理地址。 */
    uchar protect[CFG_MAX_FLASH_SECT]; /* 每个sector的保护状态,如果置1,在执行erase操作的时候将跳过对应sector*/
     #ifdef CFG_FLASH_CFI //我不管CFI接口。
    .....
     #endif
   } flash_info_t;
    flash_init()的操作就是读取ID号,ID号指明了生产商和设备号,根据这些信息设置size,sector_count,flash_id.以及start[]、protect[]。
    12)把视频帧缓冲区设置在bss_end后面。
     addr = (_bss_end + (PAGE_SIZE - 1)) & ~(PAGE_SIZE - 1);
   size = vfd_setmem (addr);
   gd->fb_base = addr;
  13)mem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN);
   设置heap区,供malloc使用。下面的变量和函数定义在lib_arm/board.c
   malloc可用内存由mem_malloc_start,mem_malloc_end指定。而当前分配的位置则是mem_malloc_brk。
   mem_malloc_init负责初始化这三个变量。malloc则通过sbrk函数来使用和管理这片内存。
    static ulong mem_malloc_start = 0;
    static ulong mem_malloc_end = 0;
    static ulong mem_malloc_brk = 0;

    static
    void mem_malloc_init (ulong dest_addr)
    {
     mem_malloc_start = dest_addr;
     mem_malloc_end = dest_addr + CFG_MALLOC_LEN;
     mem_malloc_brk = mem_malloc_start;
    
     memset ((void *) mem_malloc_start, 0,
       mem_malloc_end - mem_malloc_start);
    }
    void *sbrk (ptrdiff_t increment)
    {
     ulong old = mem_malloc_brk;
     ulong new = old + increment;
    
     if ((new < mem_malloc_start) || (new > mem_malloc_end)) {
      return (NULL);
     }
     mem_malloc_brk = new;
     return ((void *) old);
    }
  14)env_relocate() 环境参数区重定位
  由于初始化了heap区,所以可以通过malloc()重新分配一块环境参数区,
  但是没有必要,因为默认的环境参数已经重定位到RAM中了。
  /**这里发现个问题,ENV_IS_EMBEDDED是否有定义还没搞清楚,而且CFG_MALLOC_LEN也没有定义,也就是说如果ENV_IS_EMBEDDED没有定义则执行malloc,是不是应该有问题?**/
  15)IP,MAC地址的初始化。主要是从环境中读,然后赋给gd->bd对应域就OK。
  16)devices_init ();定义于common/devices.c
  int devices_init (void)//我去掉了编译选项,注释掉的是因为对应的编译选项没有定义。
   {
     devlist = ListCreate (sizeof (device_t));//创建设备列表
    i2c_init (CFG_I2C_SPEED, CFG_I2C_SLAVE);//初始化i2c接口,i2c没有注册到devlist中去。
    //drv_lcd_init ();
    //drv_video_init ();
    //drv_keyboard_init ();
    //drv_logbuff_init ();
    drv_system_init ();  //这里其实是定义了一个串口设备,并且注册到devlist中。
    //serial_devices_init ();
    //drv_usbtty_init ();
    //drv_nc_init ();
   }
  经过devices_init(),创建了devlist,但是只有一个串口设备注册在内。显然,devlist中的设备都是可以做为console的。

16) jumptable_init ();初始化gd->jt。1.1.6版本的jumptable只起登记函数地址的作用。并没有其他作用。
 17)console_init_r ();后期控制台初始化
     主要过程:查看环境参数stdin,stdout,stderr中对标准IO的指定的设备名称,再按照环境指定的名称搜索devlist,将搜到的设备指针赋给标准IO数组stdio_devices[]。置gd->flag标志GD_FLG_DEVINIT。这个标志影响putc,getc函数的实现,未定义此标志时直接由串口serial_getc和serial_putc实现,定义以后通过标准设备数组stdio_devices[]中的putc和getc来实现IO。
 下面是相关代码:
    void putc (const char c)
         {
         #ifdef CONFIG_SILENT_CONSOLE
          if (gd->flags & GD_FLG_SILENT)//GD_FLG_SILENT无输出标志
           return;
         #endif
          if (gd->flags & GD_FLG_DEVINIT) {//设备list已经初始化
           /* Send to the standard output */
           fputc (stdout, c);
          } else {
           /* Send directly to the handler */
           serial_putc (c);//未初始化时直接从串口输出。
          }
         }
       void fputc (int file, const char c)
        {
         if (file < MAX_FILES)
          stdio_devices[file]->putc (c);
        }

为什么要使用devlist,std_device[]?

为了更灵活地实现标准IO重定向,任何可以作为标准IO的设备,如USB键盘,LCD屏,串口等都可以对应一个device_t的结构体变量,只需要实现getc和putc等函数,就能加入到devlist列表中去,也就可以被assign为标准IO设备std_device中去。如函数

int console_assign (int file, char *devname); /* Assign the console 重定向标准输入输出*/

这个函数功能就是把名为devname的设备重定向为标准IO文件file(stdin,stdout,stderr)。其执行过程是在devlist中查找devname的设备,返回这个设备的device_t指针,并把指针值赋给std_device[file]。


 18)enable_interrupts(),使能中断。由于CONFIG_USE_IRQ没有定义,空实现。
    #ifdef CONFIG_USE_IRQ
    /* enable IRQ interrupts */
    void enable_interrupts (void)
    {
     unsigned long temp;
     __asm__ __volatile__("mrs %0, cpsr\n"
            "bic %0, %0, #0x80\n"
            "msr cpsr_c, %0"
            : "=r" (temp)
            :
            : "memory");
    }
    #else
        void enable_interrupts (void)
    {  
    }  
  19)设置CS8900的MAC地址。
  cs8900_get_enetaddr (gd->bd->bi_enetaddr);  
  20)初始化以太网。
  eth_initialize(gd->bd);//bd中已经IP,MAC已经初始化
  21)main_loop ();定义于common/main.c
  至此所有初始化工作已经完毕。main_loop在标准转入设备中接受命令行,然后分析,查找,执行。

 关于U-boot中命令相关的编程

1、命令相关的函数和定义
  @main_loop:这个函数里有太多编译选项,对于smdk2410,去掉所有选项后等效下面的程序
  void main_loop()
   {
    static char lastcommand[CFG_CBSIZE] = { 0, };
    int len;
    int rc = 1;
    int flag;
     char *s;
    int bootdelay;
    s = getenv ("bootdelay");   //自动启动内核等待延时
    bootdelay = s ? (int)simple_strtol(s, NULL, 10) : CONFIG_BOOTDELAY;
   
    debug ("### main_loop entered: bootdelay=%d\n\n", bootdelay);
    s = getenv ("bootcmd");  //取得环境中设置的启动命令行
    debug ("### main_loop: bootcmd=\"%s\"\n", s ? s : "");
   
    if (bootdelay >= 0 && s && !abortboot (bootdelay))
    {
     run_command (s, 0);//执行启动命令行,smdk2410.h中没有定义CONFIG_BOOTCOMMAND,所以没有命令执行。
    }
    
    for (;;) {
    len = readline(CFG_PROMPT);//读取键入的命令行到console_buffer
   
     flag = 0; /* assume no special flags for now */
     if (len > 0)
      strcpy (lastcommand, console_buffer);//拷贝命令行到lastcommand.
     else if (len == 0)
      flag |= CMD_FLAG_REPEAT;
      if (len == -1)
      puts ("\n");
     else
      rc = run_command (lastcommand, flag); //执行这个命令行。
   
     if (rc <= 0) {
      /* invalid command or not repeatable, forget it */
      lastcommand[0] = 0;
    }
   }
 @run_comman();在命令table中查找匹配的命令名称,得到对应命令结构体变量指针,以解析得到的参数调用其处理函数执行命令。
    @命令结构构体类型定义:command.h中,
   struct cmd_tbl_s {
    char  *name;                         /* 命令名   */
    int  maxargs;                         /* 最大参数个数maximum number of arguments */
    int  repeatable; /* autorepeat allowed?  */
                                                   /* Implementation function 命令执行函数*/
    int  (*cmd)(struct cmd_tbl_s *, int, int, char *[]);
    char  *usage;                        /* Usage message (short) */
   #ifdef CFG_LONGHELP
    char  *help;                          /* Help  message (long) */
   #endif
   #ifdef CONFIG_AUTO_COMPLETE
                                                /* do auto completion on the arguments */
    int  (*complete)(int argc, char *argv[], char last_char, int maxv, char *cmdv[]);
   #endif
   };
   typedef struct cmd_tbl_s cmd_tbl_t;


   //定义section属性的结构体。编译的时候会单独生成一个名为.u_boot_cmd的section段。
   #define Struct_Section  __attribute__ ((unused,section (".u_boot_cmd")))


   //这个宏定义一个命令结构体变量。并用name,maxargs,rep,cmd,usage,help初始化各个域。
   #define U_BOOT_CMD(name,maxargs,rep,cmd,usage,help) \
   cmd_tbl_t __u_boot_cmd_##name Struct_Section = {#name, maxargs, rep, cmd, usage, help}
   
   2、在u-boot中,如何添加一个命令:
     1)CFG_CMD_*  命令选项位标志。在include/cmd_confdefs.h 中定义。
     每个板子的配置文件(如include/config/smdk2410.h)中都可以定义u-boot
     需要的命令,如果要添加一个命令,必须添加相应的命令选项。如下:
      #define CONFIG_COMMANDS \
    (CONFIG_CMD_DFL  | \
    CFG_CMD_CACHE  | \
    /*CFG_CMD_NAND  |*/ \
    /*CFG_CMD_EEPROM |*/ \
    /*CFG_CMD_I2C  |*/ \
    /*CFG_CMD_USB  |*/ \
    CFG_CMD_REGINFO  | \
    CFG_CMD_DATE  | \
    CFG_CMD_ELF)
    定义这个选项主要是为了编译命令需要的源文件,大部分命令都在common文件夹下对应一个源文件
    cmd_*.c ,如cmd_cache.c实现cache命令。 文件开头就有%