寫的太棒了
本文從以下幾個方面粗淺地分析u-boot並移植到FS2410板上：
1、u-boot工程的總體結構
2、u-boot的流程、主要的資料結構、記憶體分配。
3、u-boot的重要細節，主要分析流程中各函數的功能。
4、基於FS2410板子的u-boot移植。實現了NOR Flash和NAND Flash啟動,網路功能。
這些認識源於自己移植u-boot過程中查找的資料和對源碼的簡單閱讀。下面主要以smdk2410為分析對象。
一、u-boot工程的總體結構：
1、原始程式碼組織
對於ARM而言，主要的目錄如下：
board 平臺依賴 存放電路板相關的目錄檔,每一套板子對 應一個目錄。
如smdk2410(arm920t)
cpu 平臺依賴 存放CPU相關的目錄檔，每一款CPU對應一個目錄，例如：arm920t、 xscale、i386等目錄
lib_arm 平臺依賴 存放對ARM體系結構通用的檔，主要用於實現ARM平臺通用的函數，如軟體浮點。
common 通用 通用的多功能函數實現，如環境，命令，控制台相關的函數實現。
include 通用 標頭檔和開發板設定檔，所有開發板的設定檔都在configs目錄下
lib_generic 通用 通用庫函數的實現
net 通用 存放網路通訊協定的程式
drivers 通用 通用的設備驅動程式，主要有乙太網介面的驅動，nand驅動。
.......
2.makefile簡要分析
所有這些目錄的編譯連接都是由頂層目錄的makefile來確定的。
在執行make之前，先要執行make $(board)_config 對工程進行配置，以確定特定於目標板的各個子目錄和標頭檔。
$(board)_config:是makefile 中的一個偽目標，它傳入指定的CPU，ARCH，BOARD，SOC參數去執行mkconfig腳本。
這個腳本的主要功能在於連接目標板平臺相關的標頭檔夾，生成config.h檔包含板子的配置標頭檔。
使得makefile能根據目標板的這些參數去編譯正確的平臺相關的子目錄。
以smdk2410板為例,執行 make smdk2410_config,
主要完成三個功能：
@在include資料夾下建立相應的文件（夾）軟連接，
#如果是ARM體系將執行以下操作：
#ln -s asm-arm asm
#ln -s arch-s3c24x0 asm-arm/arch
#ln -s proc-armv asm-arm/proc
@生成Makefile包含檔include/config.mk，內容很簡單，定義了四個變數：
ARCH = arm
CPU = arm920t
BOARD = smdk2410
SOC = s3c24x0
@生成include/config.h標頭檔，只有一行：
/* Automatically generated - do not edit */
#include "config/smdk2410.h"
頂層makefile先調用各子目錄的makefile，生成目的檔案或者目的檔案庫。
然後再連接所有目的檔案（庫）生成最終的u-boot.bin。
連接的主要目標（庫）如下：
OBJS = cpu/$(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 += $(BOARDLIBS)
顯然跟平臺相關的主要是：
cpu/$(CPU)/start.o
board/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).a
cpu/$(CPU)/lib$(CPU).a
cpu/$(CPU)/$(SOC)/lib$(SOC).a
lib_$(ARCH)/lib$(ARCH).a
這裡面的四個變數定義在include/config.mk（見上述）。
其餘的均與平臺無關。
所以考慮移植的時候也主要考慮這幾個目的檔案（庫）對應的目錄。
關於u-boot 的makefile更詳細的分析可以參照
http://blog.mcuol.com/User/lvembededsys/Article/4355_1.htm。
3、u-boot的通用目錄是怎麼做到與平臺無關的？include/config/smdk2410.h
這個頭檔中主要定義了兩類變數。
一類是選項，首碼是
CONFIG_，用來選擇處理器、設備介面、命令、屬性等，主要用來 決定是否編譯某些檔或者函數。
另一類是參數，首碼是
CFG_，用來定義匯流排頻率、串口串列傳輸速率、Flash位址等參數。這些常數參量主要用來支援通用目錄中的代碼，定義板子資源參數。
這兩類巨集定義對u-boot的移植性非常關鍵，比如drive/CS8900.c，對cs8900而言，很多操作都是通用的，但不是所有的板子上面都有這個晶片，即使有它在記憶體中映射的基底位址也是平臺相關的。所以對於smdk2410板，在smdk2410.h中定義了
#define CONFIG_DRIVER_CS8900 1 /* we have a CS8900 on-board */
#define CS8900_BASE 0x19000300 /*IO mode base address*/
CONFIG_DRIVER_CS8900的定義使得cs8900.c可以被編譯（當然還得定義CFG_CMD_NET才行），因為cs8900.c中在函式定義的前面就有編譯條件判斷：#ifdef CONFIG_DRIVER_CS8900 如果這個選項沒有定義，整個cs8900.c就不會被編譯了。
而常數參量CS8900_BASE則用在cs8900.h標頭檔中定義各個功能寄存器的位址。u-boot的CS8900工作在IO模式下，只要給定IO寄存器在記憶體中映射的基底位址，其餘代碼就與平臺無關了。
u-boot的命令也是通過目標板的配置標頭檔來配置的，比如要添加ping命令，就必須添加CFG_CMD_NET和CFG_CMD_PING才行。不然common/cmd_net.c就不會被編譯了。
從這裡我可以這麼認為，u-boot工程可配置性和移植性可以分為兩層：
一是由makefile來實現，配置工程要包含的檔和資料夾上，用什麼編譯器。
二是由目標板的配置標頭檔來實現源碼級的可配置性，通用性。主要使用的是#ifdef #else #endif 之類來實現的。
4、smkd2410其餘重要的文件：include/s3c24x0.h 定義了s3x24x0晶片的各個特殊功能寄存器（SFR）的位址。
cpu/arm920t/start.s 在flash中執行的引導代碼,也就是bootloader中的stage1,負責初始化硬體環境，把u-boot從flash載入到RAM中去，然後跳到lib_arm/board.c中的start_armboot中去執行。
lib_arm/board.c u-boot的初始化流程，尤其是u-boot用到的全域資料結構gd,bd的初始化，以及設備和控制台的初始化。
board/smdk2410/flash.c 在board目錄下代碼的都是嚴重依賴目標板，對於不同的CPU，SOC，ARCH，u-boot都有相對通用的代碼，但是板子構成卻是多樣的，主要是記憶體位址，flash型號，週邊晶片如網路。對fs2410來說，主要考慮從smdk2410板來移植，差別主要在nor flash上面。
二、u-boot的流程、主要的資料結構、記憶體分配 1、u-boot的啟動流程：
從檔層面上看主要流程是在兩個檔中：cpu/arm920t/start.s，lib_arm/board.c，1)start.s
在flash中執行的引導代碼,也就是bootloader中的stage1,負責初始化硬體環境，把u-boot從flash載入到RAM中去，然後跳到lib_arm/board.c中的start_armboot中去執行。
1.1.6版本的start.s流程：
硬體環境初始化：
1進入svc模式;2
關閉watch dog;3
遮罩所有IRQ遮罩;4
設置時鐘頻率FCLK、HCLK、PCLK;
5清I/D cache;6禁止MMU和CACHE;7配置memory control(這個動作在lowlevel_init.S);
注意5.6.7三個步驟就是cpu_init_crit所作的事。
8重定位：
如果當前代碼不在連接指定的位址上(對smdk2410是0x3f000000)則需要把u-boot從當前位置拷貝到RAM指定位置中；建立堆疊，堆疊是進入C函數前必須初始化的。
清.bss區。跳到start_armboot函數中執行。(lib_arm/board.c)
2)lib_arm/board.c:
start_armboot是U-Boot執行的第一個C語言函數，完成系統初始化工作，進入主迴圈，處理用戶輸入的命令。這裡只簡要列出了主要執行的函數流程：
void start_armboot (void)
{
//全域資料變數指標gd佔用r8。
DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
/* 給全域資料變數gd安排空間*/
gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));
memset ((void*)gd, 0, sizeof (gd_t));
/* 給板子資料變數gd->bd安排空間*/
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的長度。
/* 循序執行init_sequence陣列中的初始化函數 */
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 ();
……
/* 初始化堆空間 */
mem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN);
/* 重新定位環境變數， */
env_relocate ();
/* 從環境變數中獲取IP位址 */
gd->bd->bi_ip_addr = getenv_IPaddr ("ipaddr");
/* 乙太網介面MAC 位址 */
……
devices_init (); /* 設備初始化 */
jumptable_init (); //跳轉表初始化
console_init_r (); /* 完整地初始化控制台設備 */
enable_interrupts (); /* 使能中斷處理 */
/* 通過環境變數初始化 */
if ((s = getenv ("loadaddr")) != NULL) {
load_addr = simple_strtoul (s, NULL, 16);
}
/* main_loop()迴圈不斷執行 */
for (;;) {
main_loop (); /* 主迴圈函數處理執行使用者命令 -- common/main.c */
}
}
初始化函數序列init_sequence[]
init_sequence[]陣列保存著基本的初始化函數指標。這些函數名稱和實現的程式檔在下列注釋中。
init_fnc_t *init_sequence[] = {
cpu_init, /* 基本的處理器相關配置 -- cpu/arm920t/cpu.c */
board_init, /* 基本的板級相關配置 -- board/smdk2410/smdk2410.c */
interrupt_init, /* 初始化例外處理 -- cpu/arm920t/s3c24x0/interrupt.c */
env_init, /* 初始化環境變數 -- common/env_flash.c */
init_baudrate, /* 初始化串列傳輸速率設置 -- lib_arm/board.c */
serial_init, /* 串口通訊設置 -- cpu/arm920t/s3c24x0/serial.c */
console_init_f, /* 控制台初始化階段1 -- common/console.c */
display_banner, /* 列印u-boot資訊 -- lib_arm/board.c */
dram_init, /* 配置可用的RAM -- board/smdk2410/smdk2410.c */
display_dram_config, /* 顯示RAM的配置大小 -- lib_arm/board.c */
NULL,
};
整個u-boot的執行就進入等待用戶輸入命令，解析並執行命令的閉環中。
2、u-boot主要的資料結構
u-boot的主要功能是用於引導OS的，但是本身也提供許多強大的功能，可以通過輸入命令列來完成許多操作。所以它本身也是一個很完備的系統。u-boot的大部分操作都是圍繞它自身的資料結構，這些資料結構是通用的，但是不同的板子初始化這些資料就不一樣了。所以u-boot的通用代碼是依賴於這些重要的資料結構的。這裡說的資料結構其實就是一些全域變數。
1）gd 全域資料變數指標，它保存了u-boot運行需要的全域資料，類型定義：
typedef struct global_data {
bd_t *bd; //board data pointor板子數據指標
unsigned long flags; //指示標誌，如設備已經初始化標誌等。
unsigned long baudrate; //串口串列傳輸速率
unsigned long have_console; /* 串口初始化標誌*/
unsigned long reloc_off; /* 重定位偏移，就是實際定向的位置與編譯連接時指定的位置之差，一般為0 */
unsigned long env_addr; /* 環境參數地址*/
unsigned long env_valid; /* 環境參數CRC檢驗有效標誌 */
unsigned long fb_base; /* base address of frame buffer */
#ifdef CONFIG_VFD
unsigned char vfd_type; /* display type */
#endif
void **jt; /* 跳轉表，1.1.6中用來函式呼叫地址登記 */
} gd_t;
2)bd 板子數據指標。板子很多重要的參數。 類型定義如下：
typedef struct bd_info {
int bi_baudrate; /* 串口串列傳輸速率 */
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; /* 啟動參數 */
struct /* RAM 配置 */
{
ulong start;
ulong size;
}bi_dram[CONFIG_NR_DRAM_BANKS];
} bd_t;
3)環境變數指標 env_t *env_ptr = (env_t *)(&environment[0]);(common/env_flash.c)
env_ptr指向環境參數區，系統啟動時預設的環境參數environment[]，定義在common/environment.c中。
參數解釋：
bootdelay 定義執行自動啟動的等候秒數
baudrate 定義串口控制台的串列傳輸速率
netmask 定義乙太網介面的遮罩
ethaddr 定義乙太網介面的MAC位址
bootfile 定義缺省的下載檔案
bootargs 定義傳遞給Linux內核的命令列參數
bootcmd 定義自動啟動時執行的幾條命令
serverip 定義tftp伺服器端的IP地址
ipaddr 定義本地的IP地址
stdin 定義標準輸入裝置，一般是串口
stdout 定義標準輸出設備，一般是串口
stderr 定義標準出錯資訊輸出設備，一般是串口
4）設備相關：
標準IO設備陣列evice_t *stdio_devices[] = { NULL, NULL, NULL };
設備清單 list_t devlist = 0;
device_t的定義：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 */
/* 輸出函數 */
void (*putc) (const char c); /* To put a char */
void (*puts) (const char *s); /* To put a string (accelerator) */
/* 輸入函數 */
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把可以用為控制台輸入輸出的設備添加到設備清單devlist,並把當前用作標準IO的設備指標加入stdio_devices陣列中。
在調用標準IO函數如printf()時將調用stdio_devices陣列對應設備的IO函數如putc()。
5)命令相關的資料結構，後面介紹。
6)與具體設備有關的資料結構，
如flash_info_t flash_info[CFG_MAX_FLASH_BANKS];記錄nor flash的資訊。
nand_info_t nand_info[CFG_MAX_NAND_DEVICE]; nand flash塊設備資訊
3、u-boot重定位後的記憶體分佈：
對於smdk2410,RAM範圍從0x30000000~0x34000000. u-boot佔用高端記憶體區。
從高位址到低位址記憶體分配如下：
顯示緩衝區 (.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的重要細節。
主要分析流程中各函數的功能。按啟動順序羅列一下啟動函數執行細節。按照函數start_armboot流程進行分析：
1)DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
這個巨集定義在include/global_data.h中：
#define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR register volatile gd_t *gd asm ("r8")
聲明一個寄存器變數 gd 佔用r8。這個巨集在所有需要引用全域資料指標gd_t *gd的源碼中都有申明。
這個申明也避免編譯器把r8分配給其它的變數. 所以gd就是r8,這個指標變數不佔用記憶體。
2）gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));
對全域資料區進行位址分配，_armboot_start為0x3f000000,CFG_MALLOC_LEN是堆大小＋環境資料區大小，config/smdk2410.h中CFG_MALLOC_LEN大小定義為192KB.
3)gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t));
分配板子資料區bd首位址。
這樣結合start.s中棧的分配，
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 */
不難得出上文所述的記憶體分配結構。
下面幾個函數是初始化序列表init_sequence[]中的函數:
4)cpu_init();定義於cpu/arm920t/cpu.c
分配IRQ，FIQ棧底位址，由於沒有定義CONFIG_USE_IRQ,所以相當於空實現。
5)board_init；極級初始化，定義於board/smdk2410/smdk2410.c
設置PLL時鐘，GPIO，使能I/D cache.
設置bd資訊：gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_SMDK2410;//板子的ID，沒啥意義。
gd->bd->bi_boot_params = 0x30000100;//內核啟動參數存放地址
6)interrupt_init;定義於cpu/arm920t/s3c24x0/interrupt.c
初始化2410的PWM timer 4,使其能自動裝載計數值，恒定的產生時間中斷信號，但是中斷被遮罩了用不上。
7)env_init;定義於common/env_flash.c（搜索的時候發現別的檔也定義了這個函數，而且沒有巨集定義保證只有一個被編譯，這是個問題，有高手知道指點一下！）
功能：指定環境區的地址。default_environment是默認的環境參數設置。
gd->env_addr = (ulong)&default_environment[0];
gd->env_valid = 0;
8)init_baudrate；初始化全域資料區中串列傳輸速率的值
gd->bd->bi_baudrate = gd->baudrate =(i > 0)
? (int) simple_strtoul (tmp, NULL, 10)
: CONFIG_BAUDRATE;
9)serial_init; 串口通訊設置 定義於cpu/arm920t/s3c24x0/serial.c
根據bd中串列傳輸速率值和pclk,設置串口寄存器。
10)console_init_f;控制台前期初始化common/console.c
由於標準設備還沒有初始化（gd->flags & GD_FLG_DEVINIT=0），這時控制台使用串口作為控制台
函數只有一句：gd->have_console = 1;
10)dram_init,初始化記憶體RAM資訊。board/smdk2410/smdk2410.c
其實就是給gd->bd中記憶體資訊表賦值而已。
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[]主要函數分析結束。
11)flash_init；定義在board/smdk2410/flash.c
這個檔與具體平臺關係密切，smdk2410使用的flash與FS2410不一樣，所以移植時這個程式就得重寫。
flash_init()是必須重寫的函數，它做哪些操作呢？
首先是有一個變數flash_info_t flash_info[CFG_MAX_FLASH_BANKS]來記錄flash的資訊。flash_info_t定義：
typedef struct {
ulong size; /* 總大小BYTE */
ushort sector_count; /* 總的sector數*/
ulong flash_id; /* combined device & manufacturer code */
ulong start[CFG_MAX_FLASH_SECT]; /* 每個sector的起始物理位址。 */
uchar protect[CFG_MAX_FLASH_SECT]; /* 每個sector的保護狀態，如果置1，在執行erase操作的時候將跳過對應sector*/
#ifdef CFG_FLASH_CFI //我不管CFI介面。
.....
#endif
} flash_info_t;
flash_init()的操作就是讀取ID號，ID號指明了生產商和設備號，根據這些資訊設置size,sector_count,flash_id.以及start[]、protect[]。
12)把視頻框架緩衝區設置在bss_end後面。
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);
設置heap區，供malloc使用。下麵的變數和函式定義在lib_arm/board.c
malloc可用記憶體由mem_malloc_start，mem_malloc_end指定。而當前分配的位置則是mem_malloc_brk。
mem_malloc_init負責初始化這三個變數。malloc則通過sbrk函數來使用和管理這片記憶體。
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_end)) {
return (NULL);
}
mem_malloc_brk = new;
return ((void *) old);
}
14)env_relocate() 環境參數區重定位
由於初始化了heap區，所以可以通過malloc()重新分配一塊環境參數區，
但是沒有必要，因為默認的環境參數已經重定位到RAM中了。
/**這裡發現個問題，ENV_IS_EMBEDDED是否有定義還沒搞清楚，而且CFG_MALLOC_LEN也沒有定義，也就是說如果ENV_IS_EMBEDDED沒有定義則執行malloc,是不是應該有問題？**/
15)IP，MAC地址的初始化。主要是從環境中讀，然後賦給gd->bd對應域就OK。
16）devices_init ();定義於common/devices.c
int devices_init (void)//我去掉了編譯選項，注釋掉的是因為對應的編譯選項沒有定義。
{
devlist = ListCreate (sizeof (device_t));//創建設備清單
i2c_init (CFG_I2C_SPEED, CFG_I2C_SLAVE);//初始化i2c介面，i2c沒有註冊到devlist中去。
//drv_lcd_init ();
//drv_video_init ();
//drv_keyboard_init ();
//drv_logbuff_init ();
drv_system_init (); //這裡其實是定義了一個串口設備，並且註冊到devlist中。
//serial_devices_init ();
//drv_usbtty_init ();
//drv_nc_init ();
}
經過devices_init()，創建了devlist，但是只有一個串口設備註冊在內。顯然，devlist中的設備都是可以做為console的。
16) jumptable_init ();初始化gd->jt。1.1.6版本的jumptable只起登記函數位址的作用。並沒有其他作用。
17)console_init_r ();後期控制台初始化
主要過程：查看環境參數stdin,stdout,stderr中對標準IO的指定的設備名稱，再按照環境指定的名稱搜索devlist，將搜到的設備指標賦給標準IO陣列stdio_devices[]。置gd->flag標誌GD_FLG_DEVINIT。這個標誌影響putc，getc函數的實現，未定義此標誌時直接由串口serial_getc和serial_putc實現，定義以後通過標準設備陣列stdio_devices[]中的putc和getc來實現IO。
下面是相關代碼：
void putc (const char c)
{
#ifdef CONFIG_SILENT_CONSOLE
if (gd->flags & GD_FLG_SILENT)//GD_FLG_SILENT無輸出標誌
return;
#endif
if (gd->flags & GD_FLG_DEVINIT) {//設備list已經初始化
/* Send to the standard output */
fputc (stdout, c);
} else {
/* Send directly to the handler */
serial_putc (c);//未初始化時直接從串口輸出。
}
}
void fputc (int file, const char c)
{
if (file <>putc (c);
}
為什麼要使用devlist，std_device[]？
為了更靈活地實現標準IO重定向，任何可以作為標準IO的設備，如USB鍵盤，LCD屏，串口等都可以對應一個device_t的結構體變數，只需要實現getc和putc等函數，就能加入到devlist列表中去，也就可以被assign為標準IO設備std_device中去。如函數
int console_assign (int file, char *devname); /* Assign the console 重定向標準輸入輸出*/
這個函數功能就是把名為devname的設備重定向為標準IO檔file(stdin,stdout,stderr)。其執行過程是在devlist中查找devname的設備，返回這個設備的device_t指標，並把指標值賦給std_device[file]。
18)enable_interrupts(),使能中斷。由於CONFIG_USE_IRQ沒有定義，空實現。
#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）設置CS8900的MAC位址。
cs8900_get_enetaddr (gd->bd->bi_enetaddr);
20）初始化乙太網。
eth_initialize(gd->bd);//bd中已經IP，MAC已經初始化
21）main_loop ()；定義於common/main.c
至此所有初始化工作已經完畢。main_loop在標準轉入設備中接受命令列，然後分析，查找，執行。
關於U-boot中命令相關的程式設計：
1、命令相關的函數和定義
＠main_loop：這個函數裡有太多編譯選項，對於smdk2410,去掉所有選項後等效下面的程式
void main_loop()
{
static char lastcommand[CFG_CBSIZE] = { 0, };
int len;
int rc = 1;
int flag;
char *s;
int bootdelay;
s = getenv ("bootdelay"); //自動啟動內核等待延時
bootdelay = s ? (int)simple_strtol(s, NULL, 10) : CONFIG_BOOTDELAY;
debug ("### main_loop entered: bootdelay=%d\n\n", bootdelay);
s = getenv ("bootcmd"); //取得環境中設置的啟動命令列
debug ("### main_loop: bootcmd=\"%s\"\n", s ? s : "");
if (bootdelay >= 0 && s && !abortboot (bootdelay))
{
run_command (s, 0);//執行啟動命令列,smdk2410.h中沒有定義CONFIG_BOOTCOMMAND，所以沒有命令執行。
}
for (;;) {
len = readline(CFG_PROMPT);//讀取鍵入的命令列到console_buffer
flag = 0; /* assume no special flags for now */
if (len > 0)
strcpy (lastcommand, console_buffer);//拷貝命令列到lastcommand.
else if (len == 0)
flag |= CMD_FLAG_REPEAT;
if (len == -1)
puts ("\n");
else
rc = run_command (lastcommand, flag); //執行這個命令列。
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稱，得到對應命令結構體變數指標，以解析得到的參數調用其處理函數執行命令。 ＠命令結構構體類型定義：command.h中，struct cmd_tbl_s
{ char *name; /* 命令名 */
int maxargs; /* 最大參數個數maximum number of arguments */
int repeatable; /* autorepeat allowed? */
/* Implementation function 命令執行函數*/
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; //定義section屬性的結構體。編譯的時候會單獨生成一個名為.u_boot_cmd的section段。
#define Struct_Section __attribute__ ((unused,section (".u_boot_cmd"))) //這個巨集定義一個命令結構體變數。並用name,maxargs,rep,cmd,usage,help初始化各個域。
#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，如何添加一個命令：
1）CFG_CMD_* 命令選項位元標誌。在include/cmd_confdefs.h 中定義。 每個板子的設定檔（如include/config/smdk2410.h）中都可以定義u-boot 需要的命令，如果要添加一個命令，必須添加相應的命令選項。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)
定義這個選項主要是為了編譯命令需要的原始檔案，大部分命令都在common資料夾下對應一個原始檔案 cmd_*.c，如cmd_cache.c實現cache命令。
檔開頭就有一行編譯條件：
#if(CONFIG_COMMANDS&CFG_CMD_CACHE) 也就是說，如果配置標頭檔中CONFIG_COMMANDS不或上相應命令的選項，這裡就不會被編譯。
2）定義命令結構體變數，如：
U_BOOT_CMD( dcache, 2, 1, do_dcache, "dcache - enable or disable data cache\n", "[on, off]\n" " - enable or disable data (writethrough) cache\n" );
其實就是定義了一個cmd_tbl_t類型的結構體變數，這個結構體變數名為__u_boot_cmd_dcache。 其中變數的五個域初始化為括弧的內容。分別指明了命令名，參數個數，重複數，執行命令的函數，命令提示。 每個命令都對應這樣一個變數，同時這個結構體變數的section屬性為.u_boot_cmd.也就是說每個變數編譯結束 在目的檔案中都會有一個.u_boot_cmd的section.一個section是連接時的一個輸入段，如.text,.bss,.data等都是section名。 最後由連結程式把所有的.u_boot_cmd段連接在一起，這樣就組成了一個命令結構體陣列。 u-boot.lds中相應腳本如下: . = .; __u_boot_cmd_start = .; .u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) } __u_boot_cmd_end = .; 可以看到所有的命令結構體變數集中在__u_boot_cmd_start開始到__u_boot_cmd_end結束的連續位址範圍內， 這樣形成一個cmd_tbl_t類型的陣列，run_command函數就是在這個陣列中查找命令的。
3）實現命令處理函數。命令處理函數的格式： void function (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[]) 總體來說，如果要實現自己的命令，應該在include/com_confdefs.h中定義一個命令選項標誌位元。 在板子的設定檔中添加命令自己的選項。按照u-boot的風格，可以在common/下面添加自己的cmd_*.c，並且定義自己的命令結構體變數，如U_BOOT_CMD( mycommand, 2, 1, do_mycommand, "my command!\n", "...\n" " ..\n" ); 然後實現自己的命令處理函數do_mycommand(cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[])。
四、U-boot在ST2410的移植，基於NOR FLASH和NAND FLASH啟動。
1、從smdk2410到ST2410: ST2410板子的核心板與FS2410是一樣的。我沒有整到smdk2410的原理圖，從網上得知的結論總結如下， fs2410與smdk2410 RAM位址空間大小一致(0x30000000~0x34000000=64MB); NOR FLASH型號不一樣，FS2410用SST39VF1601系列的，smdk2410用AMD產LV系列的; 網路晶片型號和在記憶體中映射的位址完全一致(CS8900，IO方式基底位址0x19000300)
2、移植過程： 移植u-boot的基本步驟如下
(1) 在頂層Makefile中為開發板添加新的配置選項，使用已有的配置專案為例。 smdk2410_config : unconfig @./mkconfig $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 NULL s3c24×0 參考上面2行，添加下面2行。 fs2410_config : unconfig @./mkconfig $(@:_config=) arm arm920t fs2410 NULL s3c24×0
(2) 創建一個新目錄存放開發板相關的代碼，並且添加檔。 board/fs2410/config.mk board/fs2410/flash.c board/fs2410/fs2410.c board/fs2410/Makefile board/fs2410/memsetup.S board/fs2410/u-boot.lds 注意將board/fs2410/Makefile中smdk2410.o全部改為fs2410.o
(3) 為開發板添加新的設定檔 可以先複製參考開發板的設定檔，再修改。例如： $cp include/configs/smdk2410.h include/configs/fs2410.h 如果是為一顆新的CPU移植，還要創建一個新的目錄存放CPU相關的代碼。
(4) 配置開發板 $ make fs2410_config
3、移植要考慮的問題：
從smdk2410到ST2410移植要考慮的主要問題就是NOR flash。從上述分析知道，u-boot啟動時要執行flash_init() 檢測flash的ID號，大小，secotor起始位址表和保護狀態表,這些資訊全部保存在flash_info_t flash_info[CFG_MAX_FLASH_BANKS]中。
另外，u-boot中有一些命令如saveenvt需要要擦寫flash，間接調用兩個函數：flash_erase和write_buff。在board/smdk2410/flash.c 實現了與smdk2410板子相關的nor flash函數操作。由於write_buffer中調用了write_hword去具體寫入一個字到flash中，這個函數本身是與硬體無關的， 所以與硬體密切相關的三個需要重寫的函數是flash_init, flash_erase,write_hword；
4、SST39VF1601: FS2410板nor flash型號是SST39VF1601，根據data sheet,其主要特性如下： 16bit字為訪問單位。2MBTYE大小。 sector大小2kword=4KB,block大小32Kword=64KB;這裡我按block為單位管理flash,即flash_info結構體變數中的sector_count是block數，起始位址表保存也是所有block的起始位址。 SST Manufacturer ID = 00BFH ; SST39VF1601 Device ID = 234BH； 軟體命令序列如最上面圖。
5、我實現的flash.c主要部分： //相關定義：
# define CFG_FLASH_WORD_SIZE unsigned short //訪問單位為16b字
#define MEM_FLASH_ADDR1 (*(volatile CFG_FLASH_WORD_SIZE *)(CFG_FLASH_BASE + 0x000005555<<1>
#define MEM_FLASH_ADDR2 (*(volatile CFG_FLASH_WORD_SIZE *)(CFG_FLASH_BASE + 0x000002AAA<<1 i =" 0;" flash_id="FLASH_UNKNOWN;" info="(flash_info_t" mem_flash_addr1="(CFG_FLASH_WORD_SIZE)(0x00AA);" mem_flash_addr2="(CFG_FLASH_WORD_SIZE)(0x0055);" mem_flash_addr1="(CFG_FLASH_WORD_SIZE)(0x0090);" value="READ_ADDR0;" value="=">flash_id = FLASH_MAN_SST;
else
{
panic("NOT expected FLASH FOUND!\n");return 0;
}
value=READ_ADDR1; //read device ID
if(value==(CFG_FLASH_WORD_SIZE)SST_ID_xF1601)
{
info->flash_id += FLASH_SST1601;
info->sector_count = 32; //32 block
info->size = 0x00200000; // 2M=32*64K
}
else
{
panic("NOT expected FLASH FOUND!\n");return 0;
}
//建立sector起始地址表。
if ((info->flash_id & FLASH_VENDMASK) == FLASH_MAN_SST )
{
for (i = 0; i <>sector_count; i++)
info->start[i] = CFG_FLASH_BASE + (i * 0x00010000);
}
//設置sector保護資訊，對於SST生產的FLASH，全部設為0。
for (i = 0; i <>sector_count; i++)
{
if((info->flash_id & FLASH_VENDMASK) == FLASH_MAN_SST)
info->protect[i] = 0;
}
//結束讀ID狀態：
*((CFG_FLASH_WORD_SIZE *)&info->start[0])= (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x00F0;
//設置保護，將u-boot鏡像和環境參數所在的block的proctect標誌置1
flash_protect (FLAG_PROTECT_SET,
CFG_FLASH_BASE,
CFG_FLASH_BASE + monitor_flash_len - 1,
&flash_info[0]);
flash_protect (FLAG_PROTECT_SET,
CFG_ENV_ADDR,
CFG_ENV_ADDR + CFG_ENV_SIZE - 1, &flash_info[0]);
return info->size;
}
//flash_erase實現
這裡給出修改的部分，s_first，s_last是要擦除的block的起始和終止block號.對於protect[]置位的block不進行擦除。
擦除一個block命令時序按照上面圖示的Block-Erase進行。
for (sect = s_first; sect<=s_last; sect++) { if (info->protect[sect] == 0)
{ /* not protected */
addr = (CFG_FLASH_WORD_SIZE *)(info->start[sect]);
if ((info->flash_id & FLASH_VENDMASK) == FLASH_MAN_SST)
{
MEM_FLASH_ADDR1 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x00AA;
MEM_FLASH_ADDR2 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0055;
MEM_FLASH_ADDR1 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0080;
MEM_FLASH_ADDR1 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x00AA;
MEM_FLASH_ADDR2 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0055;
addr[0] = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0050; /* block erase */
for (i=0; i<50; start =" get_timer" last =" start;" addr =" (CFG_FLASH_WORD_SIZE">start[l_sect]);//查詢DQ7是否為1，DQ7=1表明擦除完畢
while ((addr[0] & (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0080) != (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0080) {
if ((now = get_timer(start)) > CFG_FLASH_ERASE_TOUT) {
printf ("Timeout\n");
return 1;
}
................
//write_word操作，這個函數由write_buff一調用，完成寫入一個word的操作，其操作命令序列由上圖中Word-Program指定。
static int write_word (flash_info_t *info, ulong dest, ulong data)
{
volatile CFG_FLASH_WORD_SIZE *dest2 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE *)dest;
volatile CFG_FLASH_WORD_SIZE *data2 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE *)&data;
ulong start;
int flag;
int i;
/* Check if Flash is (sufficiently) erased */
if ((*((volatile ulong *)dest) & data) != data) {
return (2);
}
/* Disable interrupts which might cause a timeout here */
flag = disable_interrupts();
for (i=0; i<4/sizeof(cfg_flash_word_size); mem_flash_addr1 =" (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x00AA;" mem_flash_addr2 =" (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0055;" mem_flash_addr1 =" (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x00A0;" start =" get_timer"> CFG_FLASH_WRITE_TOUT) {
return (1);
}
}
}
return (0);
}
這些代碼在與nor flash相關的命令中都會間接被調用。所以u-boot可攜性的另一個方面就是規定一些函式呼叫介面和全域變數，這些函數的實現是硬體相關的，移植時只需要實現這些函數。
而全域變數是具體硬體無關的。u-boot在通用目錄中實現其餘與硬體無關的函數，這些函數就只與全域變數和函數介面打交道了。 通過編譯選項設置來靈活控制是否需要編譯通用部分。
6、增加從Nand 啟動的代碼：
FS2410板有跳線，跳線短路時從NAND啟動，否則從NOR啟動。根據FS2410 BIOS源碼，我修改了start.s加入了可以從兩種FLASH中啟動u-boot的
代碼。原理在於：在重定位之前先讀BWSCON寄存器，判斷OM0位是0（有跳線，NAND啟動）還是1（無跳線，NOR啟動），採取不同的重定位代碼
分別從nand或nor中拷貝u-boot鏡像到RAM中。這裡面也有問題，比如從Nand啟動後，nor flash的初始化代碼和與它相關的命令都是不能使用的。
這裡我採用比較簡單的方法，定義一個全域變數標誌_boot_flash保存當前啟動FLASH標誌，_boot_flash=0則表明是NOR啟動，否則是從NAND。
在每個與nor flash 相關的命令執行函數一開始就判斷這個變數，如果為1立即返回。flash_init()也必須放在這個if(!_boot_flash)條件中。
這裡方法比較笨，主要是為了能在跳線處於任意狀態時都能啟動u-boot。
修改後的start.s如下。
.......
//修改1
.globl _boot_flash
_boot_flash: //定義全域標誌變數，0:NOR FLASH啟動，1：NAND FLASH啟動。
.word 0x00000000
.........
///修改2：
ldr r0,=BWSCON
ldr r0,[r0]
ands r0,r0,#6
beq nand_boot //OM0=0,有跳線，從Nand啟動。nand_boot在後面定義。
............
//修改4,這裡在全域變數_boot_flash中設置當前啟動flash設備是NOR還是NAND
//這裡已經完成搬運到RAM的工作，即將跳轉到RAM中_start_armboot函數中執行。
adr r1,_boot_flash //取_boot_flash的當前位址，這時還在NOR FLASH或者NAND 4KB緩衝中。
ldr r2,_TEXT_BASE
add r1,r1,r2 //得到_boot_flash重定位後的地址，這個地址在RAM中。
ldr r0,=BWSCON
ldr r0,[r0]
ands r0,r0,#6 //
mov r2,#0x00000001
streq r2,[r1] //如果當前是從NAND啟動，置_boot_flash為1
ldr pc, _start_armboot
_start_armboot: .word start_armboot
........
//////// 修改4，從NAND拷貝U-boot鏡像（最大128KB），這段代碼由fs2410 BIOS修改得來。
nand_boot:
mov r5, #NFCONF
ldr r0, =(1<<15)|(1<<12)|(1<<11)|(7<<8)|(7<<4)|(7) block="32" block="32" 512="128KB。" id =" RdNFDat()<<8;" r1 =" RdNFDat();">>8)
strb r1,[r5,#8]
cmp r6,#0 //if(NandAddr)
movne r0,r0,lsr #16 //WrNFAddr(addr>>16)
strneb r0,[r5,#8]
bl WaitNandBusy //WaitNFBusy()
ldrb r0, [r5,#0xc] //RdNFDat()
sub r0, r0, #0xff
mov r1,#0 //WrNFCmd(READCMD0)
strb r1,[r5,#4]
ldr r1,[r5,#0] //NFChipDs()
orr r1,r1,#0x800
str r1,[r5,#0]
mov pc, r7
ReadNandPage:
mov r7,lr
mov r4,r1
mov r5,#NFCONF
ldr r1,[r5,#0] //NFChipEn()
bic r1,r1,#0x800
str r1,[r5,#0]
mov r1,#0 //WrNFCmd(READCMD0)
strb r1,[r5,#4]
strb r1,[r5,#8] //WrNFAddr(0)
strb r0,[r5,#8] //WrNFAddr(addr)
mov r1,r0,lsr #8 //WrNFAddr(addr>>8)
strb r1,[r5,#8]
cmp r6,#0 //if(NandAddr)
movne r0,r0,lsr #16 //WrNFAddr(addr>>16)
strneb r0,[r5,#8]
ldr r0,[r5,#0] //InitEcc()
orr r0,r0,#0x1000
str r0,[r5,#0]
bl WaitNandBusy //WaitNFBusy()
mov r0,#0 //for(i=0; i<512;>
