u-boot分析（3）-boot命令实现以及内核的启动
上片博文总结出了u-boot的工作流程，今天我们来分析，u-boot的两个比较重要的内容
1. U-boot命令的实现
2. U-boot如何启动内核
l 命令实现
我们的u-boot可以解析输入的命令，比如print、setenv、saveenv等命令，我们下来对其的实现进行分析。
我们昨天分析到BL2最后停在了main_loop处，那么我们输入的命令肯定也是在这个函数中实现的，我们找到该函数，在main_loop函数中run_command函数很容易引起我们的关注，跳到该函数进行分析，在该函数中有下面几个比较重要的点
1. 从注释我们很容易知道这段代码是在对命令进行分离，并且u-boot支持’;’分离命令。
1 /* 2 * Find separator, or string end 3 * Allow simple escape of ';' by writing "\;" 4 */ 5 for (inquotes = 0, sep = str; *sep; sep++) { 6 if ((*sep=='\'') && 7 (*(sep-1) != '\\')) 8 inquotes=!inquotes; 9 10 if (!inquotes && 11 (*sep == ';') && /* separator */ 12 ( sep != str) && /* past string start */ 13 (*(sep-1) != '\\')) /* and NOT escaped */ 14 break; 15 }
2. 分离参数
1 /* Extract arguments */ 2 if ((argc = parse_line (finaltoken, argv)) == 0) { 3 rc = -1; /* no command at all */ 4 continue; 5 }
3. 用第一个参数argv[0]在命令列表中寻找对应的命令，并返回一个cmd_tbl_t类型的实例。我们可以猜到这个结构体应该保函了有关命令的一系列内容。
1 /* Look up command in command table */ 2 if ((cmdtp = find_cmd(argv[0])) == NULL) { 3 printf ("Unknown command '%s' - try 'help'\n", argv[0]); 4 rc = -1; /* give up after bad command */ 5 continue; 6 }
n 我们先看find_cmd，通过代码跟踪我们会在find_cmd_tbl函数中找到核心代码
1 for (cmdtp = table; 2 cmdtp != table + table_len; 3 cmdtp++) { 4 if (strncmp (cmd, cmdtp->name, len) == 0) { 5 if (len == strlen (cmdtp->name)) 6 return cmdtp; /* full match */ 7 8 cmdtp_temp = cmdtp; /* abbreviated command ? */ 9 n_found++; 10 } 11 }
通过上面代码我们知道了其查找方法，但是相信很多人和我一样很疑惑这个命令表到底在什么地方。
按照我们对上面代码的阅读，和猜测我们可以知道这个表的开始地址是table，我们可以轻松的找到table的来源。
1 cmd_tbl_t *find_cmd (const char *cmd) 2 { 3 int len = &__u_boot_cmd_end - &__u_boot_cmd_start; 4 return find_cmd_tbl(cmd, &__u_boot_cmd_start, len); 5 }
通过上面代码我们知道table等于__u_boot_cmd_start，通过全局搜索，我们找到这个地址的来源是\arch\arm\cpu\armv7\u-boot.lds
1 __u_boot_cmd_start = .; 2 .u_boot_cmd : { *(.u_boot_cmd) } 3 __u_boot_cmd_end = .;
在__u_boot_cmd_start和__u_boot_cmd_end之间放了一个.u_boot_cmd段，我们再对这个段名进行搜索找到了下面的宏
1 #define Struct_Section __attribute__ ((unused,section (".u_boot_cmd")))//强制设置段属性为.u_boot_cmd
其肯定通过该宏又定义了什么东西，再经过搜索我们找到以下内容
1 #define U_BOOT_CMD_COMPLETE(name,maxargs,rep,cmd,usage,help,comp) \ 2 cmd_tbl_t __u_boot_cmd_##name Struct_Section = \ 3 U_BOOT_CMD_MKENT_COMPLETE(name,maxargs,rep,cmd,usage,help,comp)
其又定义了一个宏，通过对宏的阅读我们可以知道，通过U_BOOT_CMD_COMPLETE这个宏可以定义一个cmd_tbl_t类型的结构体，并且将该结构体的段属性强制设置为.u_boot_cmd，再对这个宏搜索，找到的只有几个命令，完全对不上，但是我们又找到下面的宏
1 #define U_BOOT_CMD(name,maxargs,rep,cmd,usage,help) \ 2 U_BOOT_CMD_COMPLETE(name,maxargs,rep,cmd,usage,help,NULL)
通过对U_BOOT_CMD的搜索我们找到了大量的命令定义。
至此我们可以完全清楚了这个命令表示怎么来的，其是通过U_BOOT_CMD这样一个宏去定义命令。随便可以找到例子：
1 U_BOOT_CMD( 2 help, CONFIG_SYS_MAXARGS, 1, do_help, 3 "print command description/usage", 4 "\n" 5 " - print brief description of all commands\n" 6 "help command ...\n" 7 " - print detailed usage of 'command'" 8 );
n 再来看cmd_tbl_t结构体，其中保函了命令名，最大参数，以及对应函数等内容。
1 struct cmd_tbl_s { 2 char *name; /* Command Name */ 3 int maxargs; /* maximum number of arguments */ 4 int repeatable; /* autorepeat allowed? */ 5 /* Implementation function */ 6 int (*cmd)(struct cmd_tbl_s *, int, int, char * const []); 7 char *usage; /* Usage message (short) */ 8 #ifdef CONFIG_SYS_LONGHELP 9 char *help; /* Help message (long) */ 10 #endif 11 #ifdef CONFIG_AUTO_COMPLETE 12 /* do auto completion on the arguments */ 13 int (*complete)(int argc, char * const argv[], char last_char, int maxv, char *cmdv[]); 14 #endif 15 };
至此我们可以通过上面的内容实现我们自己的简单u-boot命令，下面是我实现的hello命令
1 #include <common.h> 2 #include <command.h> 3 4 int do_hello(cmd_tbl_t * cmdtp, int flag, int argc, char * const argv[]) 5 { 6 printf("hello u-boot"); 7 return 0; 8 } 9 10 U_BOOT_CMD( 11 hello, CONFIG_SYS_MAXARGS, 1, do_hello, 12 "print hello",/*短帮助信息*/ 13 "\n hello cmd ............"//长帮帮助信息 14 );
加入上面内容，并且修改common目录下的makefile，然后重新编译u-boot，就会完成我们自己的u-boot命令，至此我们的u-boot命令实现分析完毕。
l 启动内核
我们的u-boot可以通过nand、tftp等方式，将我们的内核加载至内存，对于这个过程今天就不重点去分析了，今天我们重点分析从内存中如何启动内核，我们都知道启动内核的时候要用到bootm命令，按照我们上面分析命令实现的经验，可以猜出其必然会去运行do_bootm函数。下面我们主要分析这个函数的实现。
我们的bootm只能启动uImage，然而uImage = zImage（真正的内核） + 头信息。所以我们首先来看看头信息：
typedef struct image_header { uint32_t ih_magic; /* Image Header Magic Number */ uint32_t ih_hcrc; /* Image Header CRC Checksum */ uint32_t ih_time; /* Image Creation Timestamp */ uint32_t ih_size; /* Image Data Size */ uint32_t ih_load; /* Data Load Address */ uint32_t ih_ep; /* Entry Point Address */ uint32_t ih_dcrc; /* Image Data CRC Checksum */ uint8_t ih_os; /* Operating System */ uint8_t ih_arch; /* CPU architecture */ uint8_t ih_type; /* Image Type */ uint8_t ih_comp; /* Compression Type */ uint8_t ih_name[IH_NMLEN]; /* Image Name */ } image_header_t;
这里面存放了大量的内核信息，我们也可以找到do_bootm中用这些信息进行内核的校验，加载地址的校验等工作。
假设我们启动的是linux（u-boot支持多种系统启动，下面代码列出），我们的u-boot会执行到do_bootm_linux函数
1 static boot_os_fn *boot_os[] = { 2 #ifdef CONFIG_BOOTM_LINUX 3 [IH_OS_LINUX] = do_bootm_linux, 4 #endif 5 #ifdef CONFIG_BOOTM_NETBSD 6 [IH_OS_NETBSD] = do_bootm_netbsd, 7 #endif 8 #ifdef CONFIG_LYNXKDI 9 [IH_OS_LYNXOS] = do_bootm_lynxkdi, 10 #endif 11 #ifdef CONFIG_BOOTM_RTEMS 12 [IH_OS_RTEMS] = do_bootm_rtems, 13 #endif 14 #if defined(CONFIG_BOOTM_OSE) 15 [IH_OS_OSE] = do_bootm_ose, 16 #endif 17 #if defined(CONFIG_CMD_ELF) 18 [IH_OS_VXWORKS] = do_bootm_vxworks, 19 [IH_OS_QNX] = do_bootm_qnxelf, 20 #endif 21 #ifdef CONFIG_INTEGRITY 22 [IH_OS_INTEGRITY] = do_bootm_integrity, 23 #endif 24 };
下面我们来分析do_bootm_linux函数主要有以下内容
a) 和内核进行交接工作，为内核设置启动参数
#if defined (CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS) || \ defined (CONFIG_CMDLINE_TAG) || \ defined (CONFIG_INITRD_TAG) || \ defined (CONFIG_SERIAL_TAG) || \ defined (CONFIG_REVISION_TAG) setup_start_tag (bd); #ifdef CONFIG_SERIAL_TAG setup_serial_tag (¶ms); #endif #ifdef CONFIG_REVISION_TAG setup_revision_tag (¶ms); #endif #ifdef CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS setup_memory_tags (bd); #endif #ifdef CONFIG_CMDLINE_TAG setup_commandline_tag (bd, commandline); #endif #ifdef CONFIG_INITRD_TAG if (images->rd_start && images->rd_end) setup_initrd_tag (bd, images->rd_start, images->rd_end); #endif setup_end_tag(bd); #endif
这些代码主要是将参数，按照固定的格式写到固定的地方。内核启动后将会去这个地址读取参数。
b) 跳到入口地址，启动内核
1 kernel_entry = (void (*)(int, int, uint))images->ep; 2 kernel_entry(0, machid, bd->bi_boot_params);
machid：我们的机器ID
bd->bi_boot_params：刚才提到的参数的地址
至此我们今天的工作全部结束。