U-boot傳遞RAM和Linux kernel讀取RAM參數(shù)的解析

U-boot會給Linux Kernel傳遞很多參數(shù)，如：串口，RAM，videofb等。而Linux kernel也會讀取和處理這些參數(shù)。兩者之間通過struct tag來傳遞參數(shù)。U-boot把要傳遞給kernel的東西保存在struct tag數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，啟動kernel時，把這個結(jié)構(gòu)體的物理地址傳給kernel；Linux kernel通過這個地址，用parse_tags分析出傳遞過來的參數(shù)。

這里主要以U-boot傳遞RAM和Linux kernel讀取RAM參數(shù)為例進行說明。

1、u-boot給kernel傳RAM參數(shù)

./common/cmd_bootm.c文件中（指Uboot的根目錄），bootm命令對應(yīng)的do_bootm函數(shù)，當(dāng)分析uImage中信息發(fā)現(xiàn)OS是Linux時，調(diào)用./lib_arm/bootm.c文件中的do_bootm_linux函數(shù)來啟動Linux kernel。

在do_bootm_linux函數(shù)中：

void do_bootm_linux (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[],\

ulong addr, ulong *len_ptr, int verify)

{

......

#if defined (CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS) || \

defined (CONFIG_CMDLINE_TAG) || \

defined (CONFIG_INITRD_TAG) || \

defined (CONFIG_SERIAL_TAG) || \

defined (CONFIG_REVISION_TAG) || \

defined (CONFIG_LCD) || \

defined (CONFIG_VFD)

setup_start_tag (bd); //初始化tag結(jié)構(gòu)體開始

#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); //設(shè)置RAM參數(shù)

#endif

#ifdef CONFIG_CMDLINE_TAG

setup_commandline_tag (bd, commandline);

#endif

#ifdef CONFIG_INITRD_TAG

if (initrd_start && initrd_end)

setup_initrd_tag (bd, initrd_start, initrd_end);

#endif

#if defined (CONFIG_VFD) || defined (CONFIG_LCD)

setup_videolfb_tag ((gd_t *) gd);

#endif

setup_end_tag (bd); //初始化tag結(jié)構(gòu)體結(jié)束

#endif

......

......

theKernel (0, machid, bd->bi_boot_params);

//傳給Kernel的參數(shù)＝ (struct tag *)型的bd->bi_boot_params

//bd->bi_boot_params在board_init函數(shù)中初始化，如對于at91rm9200，初始化在at91rm9200dk.c的board_init中進行：bd->bi_boot_params=PHYS_SDRAM + 0x100;

//這個地址也是所有taglist的首地址，見下面的setup_start_tag函數(shù)

}

對于setup_start_tag和setup_memory_tags函數(shù)說明如下。

函數(shù)setup_start_tag也在此文件中定義，如下：

static void setup_start_tag (bd_t *bd)

{

params = (struct tag *) bd->bi_boot_params;

//初始化(struct tag *)型的全局變量params為bd->bi_boot_params的地址，之后的setup tags相關(guān)函數(shù)如下面的setup_memory_tags就把其它tag的數(shù)據(jù)放在此地址的偏移地址上。

params->hdr.tag = ATAG_CORE;

params->hdr.size = tag_size (tag_core);

params->u.core.flags = 0;

params->u.core.pagesize = 0;

params->u.core.rootdev = 0;

params = tag_next (params);

}

RAM相關(guān)參數(shù)在bootm.c中的函數(shù)setup_memory_tags中初始化：

static void setup_memory_tags (bd_t *bd)

{

int i;

for (i = 0; i < CONFIG_NR_DRAM_BANKS; i++) {

params->hdr.tag = ATAG_MEM;

params->hdr.size = tag_size (tag_mem32);

params->u.mem.start = bd->bi_dram[i].start;

params->u.mem.size = bd->bi_dram[i].size;

params = tag_next (params);

} //初始化內(nèi)存相關(guān)tag

}

2、Kernel讀取U-boot傳遞的相關(guān)參數(shù)

對于Linux Kernel，ARM平臺啟動時，先執(zhí)行arch/arm/kernel/head.S，此文件會調(diào)用arch/arm/kernel/head-common.S和arch/arm/mm/proc-arm920.S中的函數(shù)，并最后調(diào)用start_kernel：

......

b start_kernel

......

init/main.c中的start_kernel函數(shù)中會調(diào)用setup_arch函數(shù)來處理各種平臺相關(guān)的動作，包括了u-boot傳遞過來參數(shù)的分析和保存：

start_kernel()

{

......

setup_arch(&command_line);

......

}

其中，setup_arch函數(shù)在arch/arm/kernel/setup.c文件中實現(xiàn)，如下：

void __init setup_arch(char **cmdline_p)

{

struct tag *tags = (struct tag *)&init_tags;

struct machine_desc *mdesc;

char *from = default_command_line;

setup_processor();

mdesc = setup_machine(machine_arch_type);

machine_name = mdesc->name;

if (mdesc->soft_reboot)

reboot_setup("s");

if(__atags_pointer)

//指向各種tag起始位置的指針，定義如下：

//unsigned int __atags_pointer __initdata;

//此指針指向__initdata段，各種tag的信息保存在這個段中。

tags = phys_to_virt(__atags_pointer);

else if (mdesc->boot_params)

tags = phys_to_virt(mdesc->boot_params);

if (tags->hdr.tag != ATAG_CORE)

convert_to_tag_list(tags);

if (tags->hdr.tag != ATAG_CORE)

tags = (struct tag *)&init_tags;

if (mdesc->fixup)

mdesc->fixup(mdesc, tags, &from, &meminfo);

if (tags->hdr.tag == ATAG_CORE) {

if (meminfo.nr_banks != 0)

squash_mem_tags(tags);

save_atags(tags);

parse_tags(tags);

//處理各種tags，其中包括了RAM參數(shù)的處理。

//這個函數(shù)處理如下tags：

__tagtable(ATAG_MEM, parse_tag_mem32);

__tagtable(ATAG_VIDEOTEXT, parse_tag_videotext);

__tagtable(ATAG_RAMDISK, parse_tag_ramdisk);

__tagtable(ATAG_SERIAL, parse_tag_serialnr);

__tagtable(ATAG_REVISION, parse_tag_revision);

__tagtable(ATAG_CMDLINE, parse_tag_cmdline);

}

init_mm.start_code = (unsigned long) &_text;

init_mm.end_code = (unsigned long) &_etext;

init_mm.end_data = (unsigned long) &_edata;

init_mm.brk = (unsigned long) &_end;

memcpy(boot_command_line, from, COMMAND_LINE_SIZE);

boot_command_line[COMMAND_LINE_SIZE-1] = '\0';

parse_cmdline(cmdline_p, from);//處理編譯內(nèi)核時指定的cmdline或u-boot傳遞的cmdline

paging_init(&meminfo, mdesc);

request_standard_resources(&meminfo, mdesc);

#ifdef CONFIG_SMP

smp_init_cpus();

#endif

cpu_init();

init_arch_irq = mdesc->init_irq;

system_timer = mdesc->timer;

init_machine = mdesc->init_machine;

#ifdef CONFIG_VT

#if defined(CONFIG_VGA_CONSOLE)

conswitchp = &vga_con;

#elif defined(CONFIG_DUMMY_CONSOLE)

conswitchp = &dummy_con;

#endif

#endif

early_trap_init();

}

對于處理RAM的tag，調(diào)用了parse_tag_mem32函數(shù)：

static int __init parse_tag_mem32(const struct tag *tag)

{

......

arm_add_memory(tag->u.mem.start, tag->u.mem.size);

......

}

__tagtable(ATAG_MEM, parse_tag_mem32);

上述的arm_add_memory函數(shù)定義如下：

static void __init arm_add_memory(unsigned long start, unsigned long size)

{

struct membank *bank;

size -= start & ~PAGE_MASK;

bank = &meminfo.bank[meminfo.nr_banks++];

bank->start = PAGE_ALIGN(start);

bank->size = size & PAGE_MASK;

bank->node = PHYS_TO_NID(start);

}

如上可見，parse_tag_mem32函數(shù)調(diào)用arm_add_memory函數(shù)把RAM的start和size等參數(shù)保存到了meminfo結(jié)構(gòu)的meminfo結(jié)構(gòu)體中。最后，在setup_arch中執(zhí)行下面語句：

paging_init(&meminfo, mdesc);

對沒有MMU的平臺上調(diào)用arch/arm/mm/nommu.c中的paging_init，否則調(diào)用arch/arm/mm/mmu.c中的paging_init函數(shù)。這里暫不分析mmu.c中的paging_init函數(shù)。

3、關(guān)于U-boot中的bd和gd

U-boot中有一個用來保存很多有用信息的全局結(jié)構(gòu)體－－gd_t（global data縮寫），其中包括了bd變量，可以說gd_t結(jié)構(gòu)體包括了u-boot中所有重要全局變量。最后傳遞給內(nèi)核的參數(shù)，都是從gd和bd中來的，如上述的setup_memory_tags函數(shù)的作用就是用bd中的值來初始化RAM相應(yīng)的tag。

對于ARM平臺這個結(jié)構(gòu)體的定義大致如下：

include/asm-arm/global_data.h

typedef struct global_data {

bd_t *bd;

unsigned long flags;

unsigned long baudrate;

unsigned long have_console; /* serial_init() was called */

unsigned long reloc_off; /* Relocation Offset */

unsigned long env_addr; /* Address of Environment struct */

unsigned long env_valid; /* Checksum of Environment valid? */

unsigned long fb_base; /* base address of frame buffer */

void **jt; /* jump table */

} gd_t;

在U-boot中使用gd結(jié)構(gòu)之前要用先用宏DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR來聲明。這個宏的定義如下：

include/asm-arm/global_data.h

#define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR register volatile gd_t *gd asm ("r8")

從這個宏的定義可以看出，gd是一個保存在ARM的r8寄存器中的gd_t結(jié)構(gòu)體的指針。

本文的版本為U-boot-1.3.4、Linux-2.6.28，平臺是ARM。