uboot启动流程

U-Boot（Universal Boot Loader）是一个广泛使用的开源引导加载程序，通常用于嵌入式系统。其主要功能是初始化硬件设备并加载操作系统内核。在了解U-Boot的启动流程之前，首先需要理解U-Boot的基本架构和主要步骤。以下是U-Boot启动流程的详细说明：

U-Boot 启动流程

1. ROM Code（第一阶段引导加载程序）

   • 处理器上电复位后，从固化在片内ROM中的代码开始执行。
   • ROM代码负责初始化最基本的硬件，如设置时钟、配置内存控制器等。
   • 根据配置，从预定义的启动介质（如NAND、NOR、SD卡等）加载第二阶段引导加载程序，即U-Boot。

2. SPL（Secondary Program Loader）或TPL（Third Program Loader）

   • SPL是一个精简版的U-Boot，用于初始化更多硬件，并加载完整的U-Boot到RAM中运行。
   • 如果系统存储器较小，可能会有一个额外的TPL阶段，TPL会进一步初始化硬件环境，为加载SPL做好准备。
   • SPL主要职责包括初始化DRAM控制器、复制U-Boot到DRAM以及跳转到U-Boot的起始地址。

3. U-Boot 主体

   • U-Boot分为两个主要阶段：前期初始化和主引导过程。

   前期初始化（Pre-initialization）

   • 板级初始化（board_init_f）：
     • 初始化UART串口，用于输出调试信息。
     • 初始化早期内存分配器。
     • 设置全局数据结构（gd），存储U-Boot运行时的全局信息。

   内存初始化（Memory Initialization）

   • 初始化DRAM，使得U-Boot能在DRAM中运行。
   • 将全局数据结构从片上SRAM复制到DRAM中。

   主引导过程

   • 板级初始化（board_init_r）：
     • 完成剩余设备的初始化，如I2C、SPI、USB等。
     • 初始化文件系统（如FAT、ext4等）。
     • 加载环境变量（环境变量存储在非易失性存储器中，如EEPROM、Flash等）。
   • 自动启动脚本（Boot Script）
     • 检查并执行启动命令，这些命令可以存储在环境变量中。
     • 典型的启动命令包括加载操作系统内核、设备树文件（DTB）和根文件系统（Root Filesystem）。

4. 加载操作系统

   • U-Boot根据环境变量中的启动命令，加载操作系统内核镜像到内存中。
   • 通常还会加载设备树文件（DTB）和初始RAM盘（Initramfs）。
   • 跳转到操作系统内核的入口点，并将控制权交给操作系统内核。

U-Boot 启动过程示例

下面是一个典型的U-Boot启动命令：

setenv bootcmd 'mmc dev 0; fatload mmc 0:1 $loadaddr uImage; bootm $loadaddr'
saveenv
boot

• setenv bootcmd ...：设置启动命令，内容为从MMC设备0加载uImage文件到内存，然后启动内核。
• saveenv：保存环境变量。
• boot：执行启动命令。

关键点总结

• ROM Code负责最基本的硬件初始化，并加载SPL/TPL。
• SPL/TPL初始化更多硬件，并将U-Boot主体加载到RAM中。
• U-Boot 主体负责全面初始化硬件设备，加载并执行操作系统内核。
• 环境变量在U-Boot中起着关键作用，决定了启动行为和参数。

通过了解这些步骤，可以更好地调试和定制U-Boot，以满足特定的嵌入式系统需求。