U-boot的执行流程

1.概述

本文主要讲述了U-boot的执行流程。

U-boot版本：2022.10；硬件平台架构：ARMv8；操作系统：Linux。

2.分析思路

根据U-Boot使用的链接器脚本文件，确定程序入口。从程序入口开始，通过静态代码分析，结合实际打印的log，梳理程序的调用关系和执行流程，一直分析到U-Boot执行的最后阶段，即命令交互界面。

本文分析的执行流程仅限于U-Boot proper（非SPL），分析ARMv8架构SOC的单核或多核中的主核执行流程。对U-Boot的主体流程进行分析，不追求细节，使读者对U-Boot工作流程达到整体轮廓的理解，更多细节后续专题讨论。

3.程序入口

U-boot的程序入口由链接器脚本文件指定，链接器脚本文件的扩展名为.lds。U-boot当前使用的链接器脚本文件可通过menuconfig配置界面查看。下面是ARMv8架构芯片使用的链接器脚本文件示例，为arch/arm/cpu/armv8/u-boot.lds。

查看u-boot.lds可知，U-boot的程序入口为_start，位于arch/arm/cpu/armv8/start.S。

4.执行流程

4.1复位向量

在arch/arm/cpu/armv8/start.S中，从程序入口_start开始，最先执行的程序为复位向量reset，截取的起始部分代码如下。

复位向量reset的主要工作是存储启动参数、初始化硬件、执行勘误程序、执行spin-table多核启动处理程序等。

复位向量reset最后跳转到主核程序标号master_cpu，然后跳转到_main程序执行。

4.2_main程序

_main程序位于arch/arm/lib/crt0_64.S。

_main的主要执行流程如下：

（1）为调用board_init_f()建立初始运行环境；

（2）调用board_init_f()，该函数为在系统RAM（如DRAM、DDR）中执行程序准备硬件环境；

（3）调用relocate_code()，搬运U-Boot代码到新的地址空间；

（4）为调用board_init_r()建立最终运行环境；

（5）跳转到board_init_r()，完成板级初始化，启动cli命令交互功能。

4.3board_init_r()流程

board_init_r()程序位于common/board_r.c。

board_init_r()的核心代码是815行的initcall_run_list(init_sequence_r)，循环执行init_sequence_r[]函数数组的成员函数。init_sequence_r[]在common/board_r.c定义，截取的起始部分成员函数如下。

board_init_r()最后执行的代码即为init_sequence_r[]的最后一个成员函数run_main_loop。截取的init_sequence_r[]末尾部分成员函数如下。

4.4run_main_loop流程

run_main_loop()在common/board_r.c定义，循环执行main_loop()函数。

main_loop()函数在common/main.c定义，其主要功能包括：

（1）cli初始化。由cli_init()函数实现。

（2）boot倒计时处理。在自动运行bootcmd前等待设置的延时时长。由bootdelay_process()函数实现。

（3）执行autoboot命令。由void autoboot_command(const char *s)函数实现。该函数自动运行用户配置的bootcmd命令。例如：若通过SD卡启动Linux操作系统，将SD卡中镜像文件拷贝到内存，并通过boot命令启动Linux的工作就是由 autoboot_command函数完成的。

（4）cli命令交互功能。由cli_loop()函数实现。用户看到的U-boot命令交互界面就是该函数实现的。这是U-boot执行的最后阶段。

cli_loop()函数在common/cli.c定义。