uboot架构 uboot代码结构

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gulaotou 2023-07-30 19:59:33

文章标签 uboot架构 uboot源码赏析 #define SYS ci 文章分类 架构后端开发

Uboot优美代码赏析1：目录结构和malkefile分析

2011-07-25

关于Uboot自己选的版本是目前最新的2011.06，官方网址为：http://www.denx.de/wiki/U-Boot/WebHome，下面的一些内容主要翻译自顶层目录的 README 。

U-Boot是一种基于PowerPC, ARM, MIPS 或者其他处理器架构的嵌入式开发板的启动引导程序(boot loader)，boot loader是可以被安装在作为引导的ROM上，实现初始化和测试硬件，和下载与运行应用的代码。

U-Boot的开发与Linux紧密相连：部分代码是取自Linux的源代码，比如我们使用共同的头文件定义，同时特别提供了可以用于启动Linux内核的功能。

DENX注重于去使这个软件很容易去配置和拓展。比如，为了便于用户增加新的命令，所以的监视命令都是用同样的接口和架构实现的。另外，很少使用的命令可以动态地进行加载执行，比如硬件测试功能。

下面介绍目录结构：

/arch /存放特定架构的实现文件，系统的启动代码一般在这里的start.S中

/Arm架构

/CPU相关文件

/ARM 720 CPUs

/ARM 920 CPUs

/at91rm9200 /Atmel AT91RM9200 CPU

/imx /Freescale MC9328 i.MX CPUs

/s3c24x0 /Samsung S3C24X0 CPUs

/ARM 925 CPUs

/ARM 926 CPUs

/ARM 1136 CPUs

/Intel XScale IXP CPUs

/Intel XScale PXA CPUs

/Samsung S3C44B0 CPUs

/Intel StrongARM SA1100 CPUs

/CPU library files

/AVR32架构

/CPU specific files

/CPU library files

/Blackfin架构

/x86 架构

/m68k 架构

/microblaze 架构

/MIPS 架构

/NIOS2 架构

/PowerPC 架构

/SH 架构

/SPARC 架构

/api /为拓展应用准备的，与硬件和架构无关的接口定义文件

/board /常用主板的文件，我们增加的主板文件也需要在这里新增目录后进行开发

/common /与架构无关的通用接口

/disk /实现磁盘分区的接口

/doc /常见功能和问题的说明文档

/drivers /常用的设备驱动程序

/examples /Demo Example code

/fs /文件系统(cramfs, ext2, jffs2, etc.)

/include /全局需要的头文件定义在这儿

/lib /所以架构通用的ib

Library files to support flattened device trees

Library files to support LZMA decompression

Library files to support LZO decompression

/net /网络相关代码

/post /Power On Self Test 开机自检

/rtc /实时时钟驱动

/tools /Tools to build S-Record or U-Boot images, etc.

README再往下就是介绍各个功能宏，便于我们进行裁剪。

下面通过smdk2410的编译来分析MAKEFILE关系。

我们知道编译smdk2410要先执行make smdk2410_config,然后执行make，生成该主板的u-boot.bin,

如果不先进行配置，直接make会报错：System not configured - see README

所以主makefile有如下大的框架：

ifeq ($(obj)include/config.mk,$(wildcard $(obj)include/config.mk)) #line 145 include/config.mk文件存在 wildcard : 扩展通配符，找到所有通配的文件并返回

else # !config.mk #line 530 include/config.mk文件不存在

@echo "System not configured - see README" >&2

@ exit 1

所以我们先看如何执行make smdk2410_config,要先找到目标smdk2410_config定义的地方，makefile中定义很多配置的目标，但没有这个目标，所以我们注意到

%_config:: unconfig

@$(MKCONFIG) -A $(@:_config=)

sinclude $(obj).boards.depend

$(obj).boards.depend: boards.cfg #读取boards.cfg，生成所有XXXX_config,SMDK2410_Config就在这里产生

awk '(NF && $$1 !~ /^#/) { print $$1 ": " $$1 "_config; $$(MAKE)" }' $< > $@

注意到主目录下的.boards.depend文件和boards.cfg文件，MKCONFIG由

MKCONFIG := $(SRCTREE)/mkconfig

export MKCONFIG

定义

所以主目录下mkconfig文件来生成include下config.mk和config.h，注意里面有一个 cd ./include，来进入include文件夹的。

进行到此，例如生成了如下config.mk:

ARCH = arm
CPU = arm920t
BOARD = smdk2410
VENDOR = samsung
SOC = s3c24x0
生成了如下config.h:
/* Automatically generated - do not edit */
#define CONFIG_BOADDIR board/samsung/smdk2410 //  BOARDDIR=${vendor}/${board}
#include <config_cmd_defaults.h>
#include <config_default.h>
#include <configs/smdk2410.h>
#include <asm/config.h> // ln -s ${SRCTREE}/arch/${arch}/include/asm asm

config.h约束了全局使用到的功能。

下面分析make命令：

先创建两个实目标(非.PHONY )：

TIMESTAMP_FILE = $(obj)include/timestamp_autogenerated.h
$(TIMESTAMP_FILE):
@LC_ALL=C date +'#define U_BOOT_DATE "%b %d %C%y"' > $@
@LC_ALL=C date +'#define U_BOOT_TIME "%T"' >> $@
VERSION_FILE = $(obj)include/version_autogenerated.h
$(VERSION_FILE):
@( localvers='$(shell $(TOPDIR)/tools/setlocalversion $(TOPDIR))' ; \

"$(U_BOOT_VERSION)" "$${localvers}" ; \

"$(U_BOOT_VERSION)" "$${localvers}" ; \
) > $@.tmp
@( printf '#define CC_VERSION_STRING "%s"\n' \
'$(shell $(CC) --version | head -n 1)' )>>  $@.tmp
@( printf '#define LD_VERSION_STRING "%s"\n' \
'$(shell $(LD) -v | head -n 1)' )>>  $@.tmp
@cmp -s $@ $@.tmp && rm -f $@.tmp || mv -f $@.tmp $@

然后执行第一个目标：

all: $(ALL)

ALL目标又依赖与：

# Always append ALL so that arch config.mk's can add custom ones
ALL += $(obj)u-boot.srec $(obj)u-boot.bin $(obj)System.map
ifeq ($(CONFIG_NAND_U_BOOT),y)
ALL += $(obj)u-boot-nand.bin
endif
ifeq ($(CONFIG_ONENAND_U_BOOT),y)
ALL += $(obj)u-boot-onenand.bin
ONENAND_BIN ?= $(obj)onenand_ipl/onenand-ipl-2k.bin
endif
ifeq ($(CONFIG_MMC_U_BOOT),y)
ALL += $(obj)mmc_spl/u-boot-mmc-spl.bin
endif

各目标又依赖与：

$(obj)u-boot.hex: $(obj)u-boot
$(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O ihex $< $@
$(obj)u-boot.srec: $(obj)u-boot
$(OBJCOPY) -O srec $< $@
$(obj)u-boot.bin: $(obj)u-boot
$(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O binary $< $@
$(BOARD_SIZE_CHECK)
$(obj)u-boot.ldr: $(obj)u-boot
$(CREATE_LDR_ENV)
$(LDR) -T $(CONFIG_BFIN_CPU) -c $@ $< $(LDR_FLAGS)
$(BOARD_SIZE_CHECK)
$(obj)u-boot.ldr.hex: $(obj)u-boot.ldr
$(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O ihex $< $@ -I binary
$(obj)u-boot.ldr.srec: $(obj)u-boot.ldr
$(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O srec $< $@ -I binary
$(obj)u-boot.img: $(obj)u-boot.bin
$(obj)tools/mkimage -A $(ARCH) -T firmware -C none \
-a $(CONFIG_SYS_TEXT_BASE) -e 0 \
-n $(shell sed -n -e 's/.*U_BOOT_VERSION//p' $(VERSION_FILE) | \
sed -e 's/"[ ]*$$/ for $(BOARD) board"/') \
-d $< $@
$(obj)u-boot.imx:       $(obj)u-boot.bin
$(obj)tools/mkimage -n  $(CONFIG_IMX_CONFIG) -T imximage \
-e $(CONFIG_SYS_TEXT_BASE) -d $< $@
$(obj)u-boot.kwb:       $(obj)u-boot.bin
$(obj)tools/mkimage -n $(CONFIG_SYS_KWD_CONFIG) -T kwbimage \
-a $(CONFIG_SYS_TEXT_BASE) -e $(CONFIG_SYS_TEXT_BASE) -d $< $@
$(obj)u-boot.sha1: $(obj)u-boot.bin
$(obj)tools/ubsha1 $(obj)u-boot.bin
$(obj)u-boot.dis: $(obj)u-boot
$(OBJDUMP) -d $< > $@
$(obj)u-boot目标又依赖与：
$(obj)u-boot: depend \
$(SUBDIRS) $(OBJS) $(LIBBOARD) $(LIBS) $(LDSCRIPT) $(obj)u-boot.lds
$(GEN_UBOOT)

SUBDIRS目标：

# The "tools" are needed early, so put this first
# Don't include stuff already done in $(LIBS)
SUBDIRS = tools \


$(SUBDIRS): depend
$(MAKE) -C $@ all

OBJS目标：

OBJS  = $(CPUDIR)/start.o #这个是系统总入口
ifeq ($(CPU),x86)
OBJS += $(CPUDIR)/start16.o
OBJS += $(CPUDIR)/resetvec.o
endif
ifeq ($(CPU),ppc4xx)
OBJS += $(CPUDIR)/resetvec.o
endif
ifeq ($(CPU),mpc85xx)
OBJS += $(CPUDIR)/resetvec.o
endif
OBJS := $(addprefix $(obj),$(OBJS))
$(OBJS): depend
$(MAKE) -C $(CPUDIR) $(if $(REMOTE_BUILD),$@,$(notdir $@)) #编译notdir OBJS各项

LIBBOARD目标：

LIBBOARD = board/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).o

LIBBOARD := $(addprefix $(obj),$(LIBBOARD))

$(LIBBOARD): depend $(LIBS)

$(MAKE) -C $(dir $(subst $(obj),,$@)) #将$(obj)和LIBBOARD联合后取目录编译

LIBS目标：

LIBS  = lib/libgeneric.o
LIBS += lib/lzma/liblzma.o
LIBS += lib/lzo/liblzo.o
LIBS += lib/zlib/libz.o
LIBS += $(shell if [ -f board/$(VENDOR)/common/Makefile ]; then echo \
"board/$(VENDOR)/common/lib$(VENDOR).o"; fi)
LIBS += $(CPUDIR)/lib$(CPU).o
ifdef SOC
LIBS += $(CPUDIR)/$(SOC)/lib$(SOC).o
endif
ifeq ($(CPU),ixp)
LIBS += arch/arm/cpu/ixp/npe/libnpe.o
endif
LIBS += arch/$(ARCH)/lib/lib$(ARCH).o
LIBS += fs/cramfs/libcramfs.o fs/fat/libfat.o fs/fdos/libfdos.o fs/jffs2/libjffs2.o \
fs/reiserfs/libreiserfs.o fs/ext2/libext2fs.o fs/yaffs2/libyaffs2.o \
fs/ubifs/libubifs.o
LIBS += net/libnet.o
LIBS += disk/libdisk.o
LIBS += drivers/bios_emulator/libatibiosemu.o
LIBS += drivers/block/libblock.o
LIBS += drivers/dma/libdma.o
LIBS += drivers/fpga/libfpga.o
LIBS += drivers/gpio/libgpio.o
LIBS += drivers/hwmon/libhwmon.o
LIBS += drivers/i2c/libi2c.o
LIBS += drivers/input/libinput.o
LIBS += drivers/misc/libmisc.o
LIBS += drivers/mmc/libmmc.o
LIBS += drivers/mtd/libmtd.o
LIBS += drivers/mtd/nand/libnand.o
LIBS += drivers/mtd/onenand/libonenand.o
LIBS += drivers/mtd/ubi/libubi.o
LIBS += drivers/mtd/spi/libspi_flash.o
LIBS += drivers/net/libnet.o
LIBS += drivers/net/phy/libphy.o
LIBS += drivers/pci/libpci.o
LIBS += drivers/pcmcia/libpcmcia.o
LIBS += drivers/power/libpower.o
LIBS += drivers/spi/libspi.o
ifeq ($(CPU),mpc83xx)
LIBS += drivers/qe/libqe.o
LIBS += arch/powerpc/cpu/mpc8xxx/lib8xxx.o
endif
ifeq ($(CPU),mpc85xx)
LIBS += drivers/qe/libqe.o
LIBS += arch/powerpc/cpu/mpc8xxx/ddr/libddr.o
LIBS += arch/powerpc/cpu/mpc8xxx/lib8xxx.o
endif
ifeq ($(CPU),mpc86xx)
LIBS += arch/powerpc/cpu/mpc8xxx/ddr/libddr.o
LIBS += arch/powerpc/cpu/mpc8xxx/lib8xxx.o
endif
LIBS += drivers/rtc/librtc.o
LIBS += drivers/serial/libserial.o
LIBS += drivers/twserial/libtws.o
LIBS += drivers/usb/eth/libusb_eth.o
LIBS += drivers/usb/gadget/libusb_gadget.o
LIBS += drivers/usb/host/libusb_host.o
LIBS += drivers/usb/musb/libusb_musb.o
LIBS += drivers/usb/phy/libusb_phy.o
LIBS += drivers/video/libvideo.o
LIBS += drivers/watchdog/libwatchdog.o
LIBS += common/libcommon.o
LIBS += lib/libfdt/libfdt.o
LIBS += api/libapi.o
LIBS += post/libpost.o
ifeq ($(SOC),omap3)
LIBS += $(CPUDIR)/omap-common/libomap-common.o
endif
ifeq ($(SOC),omap4)
LIBS += $(CPUDIR)/omap-common/libomap-common.o
endif
ifeq ($(SOC),s5pc1xx)
LIBS += $(CPUDIR)/s5p-common/libs5p-common.o
endif
ifeq ($(SOC),s5pc2xx)
LIBS += $(CPUDIR)/s5p-common/libs5p-common.o
endif
LIBS := $(addprefix $(obj),$(sort $(LIBS)))
$(LIBS): depend $(SUBDIRS)
$(MAKE) -C $(dir $(subst $(obj),,$@)) #将$(obj)和LIBS联合后取目录编译

其他的目标比较好找。

依此往上，最后生成u-boot.bin

后续希望自己能完成：

Uboot硬件启动 u-boot-2011.06\arch\arm\cpu\arm920t\start.S

Uboot系统各模块初始化

各模块Command交互

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