U-Boot启动Linux过程

U-boot会给Linux Kernel传递很多参数，如：串口，RAM，videofb、MAC地址等。而Linux kernel也会读取和处理这些参数。两者之间通过struct tag来传递参数。U-boot把要传递给kernel的东西保存在struct tag数据结构中，启动kernel时，把这个结构体的物理地址传给kernel；Linux kernel通过这个地址，用parse_tags分析出传递过来的参数。

U-Boot启动Linux过程

[align=left]       U-Boot使用标记列表（tagged list）的方式向Linux传递参数。标记的数据结构式是tag，在U-Boot源代码目录include/asm-arm/setup.h中定义如下：[/align]
[align=left]struct tag_header {[/align]
[align=left]       u32 size;       /* 表示tag数据结构的联合u实质存放的数据的大小*/[/align]
[align=left]       u32 tag;        /* 表示标记的类型 */[/align]
[align=left]};[/align]
[align=left][/align]
[align=left]struct tag {[/align]
[align=left]       struct tag_header hdr;[/align]
[align=left]       union {[/align]
[align=left]              struct tag_core           core;[/align]
[align=left]              struct tag_mem32      mem;[/align]
[align=left]              struct tag_videotext   videotext;[/align]
[align=left]              struct tag_ramdisk     ramdisk;[/align]
[align=left]              struct tag_initrd  initrd;[/align]
[align=left]              struct tag_serialnr       serialnr;[/align]
[align=left]              struct tag_revision      revision;[/align]
[align=left]              struct tag_videolfb     videolfb;[/align]
[align=left]              struct tag_cmdline     cmdline;[/align]
[align=left][/align]
[align=left]              /*[/align]
[align=left]               * Acorn specific[/align]
[align=left]               */[/align]
[align=left]              struct tag_acorn  acorn;[/align]
[align=left]              /*[/align]
[align=left]               * DC21285 specific[/align]
[align=left]               */[/align]
[align=left]              struct tag_memclk      memclk;[/align]
[align=left]       } u;[/align]
[align=left]};[/align]
       U-Boot使用命令bootm来启动已经加载到内存中的内核。而bootm命令实际上调用的是do_bootm函数。对于Linux内核，do_bootm函数会调用do_bootm_linux函数来设置标记列表和启动内核。do_bootm_linux函数在lib_arm/bootm.c
中定义如下：
[align=left]59   int do_bootm_linux(int flag, int argc, char *argv[], bootm_headers_t *images)[/align]
[align=left]60   {[/align]
[align=left]61       bd_t       *bd = gd->bd;[/align]
[align=left]62       char       *s;[/align]
[align=left]63       int   machid = bd->bi_arch_number;[/align]
[align=left]64       void       (*theKernel)(int zero, int arch, uint params);[/align]
[align=left]65  [/align]
[align=left]66   #ifdef CONFIG_CMDLINE_TAG[/align]
[align=left]67       char *commandline = getenv ("bootargs");   /* U-Boot环境变量bootargs */[/align]
[align=left]68   #endif[/align]
[align=left]       … …[/align]
[align=left]73       theKernel = (void (*)(int, int, uint))images->ep; /* 获取内核入口地址 */[/align]
[align=left]       … …[/align]
[align=left]86   #if defined (CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS) || \[/align]
[align=left]87       defined (CONFIG_CMDLINE_TAG) || \[/align]
[align=left]88       defined (CONFIG_INITRD_TAG) || \[/align]
[align=left]89       defined (CONFIG_SERIAL_TAG) || \[/align]
[align=left]90       defined (CONFIG_REVISION_TAG) || \[/align]
[align=left]91       defined (CONFIG_LCD) || \[/align]
[align=left]92       defined (CONFIG_VFD)[/align]
93       setup_start_tag (bd);                                     /* 设置ATAG_CORE标志
*/
[align=left]       … …[/align]
[align=left]100  #ifdef CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS[/align]
[align=left]101      setup_memory_tags (bd);                             /* 设置内存标记 */[/align]
[align=left]102  #endif[/align]
[align=left]103  #ifdef CONFIG_CMDLINE_TAG[/align]
[align=left]104      setup_commandline_tag (bd, commandline);      /* 设置命令行标记 */[/align]
[align=left]105  #endif[/align]
[align=left]       … …[/align]
113      setup_end_tag (bd);                               /* 设置ATAG_NONE标志*/ 
       
[align=left]114  #endif[/align]
[align=left]115[/align]
[align=left]116      /* we assume that the kernel is in place */[/align]
[align=left]117      printf ("\nStarting kernel ...\n\n");[/align]
[align=left]       … …[/align]
[align=left]126      cleanup_before_linux ();          /* 启动内核前对CPU作最后的设置 */[/align]
[align=left]127[/align]
[align=left]128      theKernel (0, machid, bd->bi_boot_params);      /* 调用内核 */[/align]
[align=left]129      /* does not return */[/align]
[align=left]130[/align]
[align=left]131      return 1;[/align]
[align=left]132  }[/align]
[align=left]       其中的setup_start_tag，setup_memory_tags，setup_end_tag函数在lib_arm/bootm.c中定义如下：[/align]
[align=left]       （1）setup_start_tag函数[/align]
[align=left]static void setup_start_tag (bd_t *bd)[/align]
[align=left]{[/align]
[align=left]       params = (struct tag *) bd->bi_boot_params;  /* 内核的参数的开始地址 */[/align]
[align=left][/align]
[align=left]       params->hdr.tag = ATAG_CORE;[/align]
[align=left]       params->hdr.size = tag_size (tag_core);[/align]
[align=left][/align]
[align=left]       params->u.core.flags = 0;[/align]
[align=left]       params->u.core.pagesize = 0;[/align]
[align=left]       params->u.core.rootdev = 0;[/align]
[align=left][/align]
[align=left]       params = tag_next (params);[/align]
[align=left]}[/align]
[align=left]       标记列表必须以ATAG_CORE开始，setup_start_tag函数在内核的参数的开始地址设置了一个ATAG_CORE标记。[/align]
[align=left]       （2）setup_memory_tags函数[/align]
[align=left]static void setup_memory_tags (bd_t *bd)[/align]
[align=left]{[/align]
[align=left]       int i;[/align]
[align=left]/*设置一个内存标记 */[/align]
[align=left]       for (i = 0; i < CONFIG_NR_DRAM_BANKS; i++) {   [/align]
[align=left]              params->hdr.tag = ATAG_MEM;[/align]
[align=left]              params->hdr.size = tag_size (tag_mem32);[/align]
[align=left][/align]
[align=left]              params->u.mem.start = bd->bi_dram.start;[/align]
[align=left]              params->u.mem.size = bd->bi_dram.size;[/align]
[align=left][/align]
       
      params = tag_next (params);
      
}
[align=left]}[/align]
      
setup_memory_tags函数设置了一个ATAG_MEM标记，该标记包含内存起始地址，内存大小这两个参数。
      
（3）setup_end_tag函数
static
void setup_end_tag (bd_t *bd)
[align=left]{[/align]
      
params->hdr.tag = ATAG_NONE;
      
params->hdr.size = 0;
[align=left]}[/align]
      
标记列表必须以标记ATAG_NONE结束，setup_end_tag函数设置了一个ATAG_NONE标记，表示标记列表的结束。
      
U-Boot设置好标记列表后就要调用内核了。但调用内核前，CPU必须满足下面的条件：
（1）   
CPU寄存器的设置
[align=left]?  r0=0[/align]
[align=left]?  r1=机器码[/align]
[align=left]?  r2=内核参数标记列表在RAM中的起始地址[/align]
（2）   
CPU工作模式
[align=left]?  禁止IRQ与FIQ中断[/align]
[align=left]?  CPU为SVC模式[/align]
（3）   
使数据Cache与指令Cache失效
      
do_bootm_linux中调用的cleanup_before_linux函数完成了禁止中断和使Cache失效的功能。cleanup_before_linux函数在cpu/arm920t/cpu.中定义：
int cleanup_before_linux
(void)
[align=left]{[/align]
      
/*
        *
this is called just before we call linux
        *
it prepares the processor for linux
[align=left]        *[/align]
        *
we turn off caches etc ...
[align=left]        */[/align]
[align=left][/align]
      
disable_interrupts ();         /* 禁止FIQ/IRQ中断 */
[align=left][/align]
      
/* turn off I/D-cache */
      
icache_disable();               /* 使指令Cache失效 */
      
dcache_disable();              /* 使数据Cache失效 */
      
/* flush I/D-cache */
      
cache_flush();                    /* 刷新Cache */
[align=left][/align]
      
return 0;
[align=left]}[/align]
      
由于U-Boot启动以来就一直工作在SVC模式，因此CPU的工作模式就无需设置了。
[align=left]do_bootm_linux中：[/align]
64    
  void       (*theKernel)(int zero, int arch, uint params);
[align=left]… …[/align]
73    
  theKernel = (void (*)(int, int, uint))images->ep;
[align=left]… …[/align]
128    
 theKernel (0, machid, bd->bi_boot_params);
      
第73行代码将内核的入口地址“images->ep”强制类型转换为函数指针。根据ATPCS规则，函数的参数个数不超过4个时，使用r0~r3这4个寄存器来传递参数。因此第128行的函数调用则会将0放入r0，机器码machid放入r1，内核参数地址bd->bi_boot_params放入r2，从而完成了寄存器的设置，最后转到内核的入口地址。
      
到这里，U-Boot的工作就结束了，系统跳转到Linux内核代码执行。