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[站长推荐] linux uboot 与 kernel 之间传递参数

[站长推荐] linux uboot 与 kernel 之间传递参数

尽管uboot和kernel之间传递参数的问题属于开发过程中,一个一般了解的问题,但是还是有些人需要用到这个知识点,osboy给大家推荐一篇文章,大致了解下其工作原理吧,对一些初学者或许还有用。

U-boot会给Linux Kernel传递很多参数,如:串口,RAM,videofb等。而Linux kernel也会读取和处理这些参数。两者之间通过struct tag来传递参数。U-boot把要传递给kernel的东西保存在struct tag数据结构中,启动kernel时,把这个结构体的物理地址传给kernel;Linux kernel通过这个地址,用parse_tags分析出传递过来的参数。

本文主要以U-boot传递RAM和Linux kernel读取RAM参数为例进行说明。

1、u-boot给kernel传RAM参数

       ./common/cmd_bootm.c文件中(指Uboot的根目录),bootm命令对应的do_bootm函数,当分析uImage中信息发现OS是Linux时,调用./lib_arm/bootm.c文件中的do_bootm_linux函数来启动Linux kernel。

       在do_bootm_linux函数中:

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结构体开始

#ifdef CONFIG_SERIAL_TAG

                           setup_serial_tag (&params);

#endif

#ifdef CONFIG_REVISION_TAG

                            setup_revision_tag (&params);

#endif

#ifdef CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS

                           setup_memory_tags (bd);      //设置RAM参数

#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结构体结束

#endif

......

......

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

//传给Kernel的参数= (struct tag *)型的bd->bi_boot_params

//bd->bi_boot_params在board_init 函数中初始化,如对于at91rm9200,初始化在at91rm9200dk.c的board_init中进 行:bd->bi_boot_params=PHYS_SDRAM + 0x100;

//这个地址也是所有taglist的首地址,见下面的setup_start_tag函数

}

       对于setup_start_tag和setup_memory_tags函数说明如下。

       函数setup_start_tag也在此文件中定义,如下:

static void setup_start_tag (bd_t *bd)

{

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

//初始化(struct tag *)型的全局变量params为bd->bi_boot_params的地址,之后的setup tags相关函数如下面的setup_memory_tags就把其它tag的数据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相关参数在bootm.c中的函数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);

       }                   //初始化内存相关tag

}

2、Kernel读取U-boot传递的相关参数

对于Linux Kernel,ARM平台启动时,先执行arch/arm/kernel/head.S,此文件会调用arch/arm/kernel/head- common.S和arch/arm/mm/proc-arm920.S中的函数,并最后调用start_kernel:

......

b     start_kernel

......

init/main.c中的start_kernel函数中会调用setup_arch函数来处理各种平台相关的动作,包括了u-boot传递过来参数的分析和保存:

start_kernel()

{

......

       setup_arch(&command_line);

......

}

      

       其中,setup_arch函数在arch/arm/kernel/setup.c文件中实现,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)            

//指向各种tag起始位置的指针,定义如下:

//unsigned int __atags_pointer __initdata;

//此指针指向__initdata段,各种tag的信息保存在这个段中。

              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);

//处理各种tags,其中包括了RAM参数的处理。

//这个函数处理如下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); //处理编译内核时指定的cmdline或u-boot传递的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();

}

对于处理RAM的tag,调用了parse_tag_mem32函数:

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函数定义如下:

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);

}

       如上可见,parse_tag_mem32函数调用arm_add_memory函数把RAM的start和size等参数保存到了meminfo结构的meminfo结构体中。最后,在setup_arch中执行下面语句:

       paging_init(&meminfo, mdesc);

       对没有MMU的平台上调用arch/arm/mm/nommu.c中的paging_init,否则调用arch/arm/mm/mmu.c中的paging_init函数。这里暂不分析mmu.c中的paging_init函数。

3、关于U-boot中的bd和gd

U-boot中有一个用来保存很多有用信息的全局结构体 --gd_t(global data缩写),其中包括了bd变量,可以说gd_t结构体包括了u-boot中所有重要全局变量。最后传递给内核的参数,都是从gd和bd中来的,如上 述的setup_memory_tags函数的作用就是用bd中的值来初始化RAM相应的tag。

对于ARM平台这个结构体的定义大致如下:

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结构之前要用先用宏DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR来声明。这个宏的定义如下:

include/asm-arm/global_data.h

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

从这个宏的定义可以看出,gd是一个保存在ARM的r8寄存器中的gd_t结构体的指针。

说明:本文的版本为U-boot-1.3.4、Linux-2.6.28,平台是ARM。

尽管这里谈到的uboot和linux版本都比较老了,但是还是希望大家能够按着这个帖子提供的思路去了解下自己当前使用的uboot版本和kernel之间的参数传递,大家也可以试着写一些技术帖子,发到本站上来哦。
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