不同芯片的 uboot 不同#

I .MX6ULL 的最终可烧写文件组成#

①、 Image vector table，简称 IVT， IVT 里面包含了一系列的地址信息，这些地址信息在 ROM 中按照固定的地址存放着。

②、 Boot data，启动数据，包含了镜像要拷贝到哪个地址，拷贝的大小是多少等。

③、 Device configuration data，简称 DCD，设备配置信息，重点是 DDR 3 的初始化配置。

BootRom#

• 运行介质：CPU 片上 SRAM
  • 为什么: 在系统初始化时，cpu 只能访问可以直接寻址的存储器，如 ROM。而像 SPI FLASH 或 NAND FLASH 等外部存储器，都需要相应的驱动才可以访问，故在启动的最初阶段 cpu 无法访问。因此 cpu 执行的第一级启动镜像一般都是产商固化在 SOC 内部存储器（通常为 ROM）上。
• 功能：
  • imx6ull内部的BOOTROM程序会根据DCD表的内容打开时钟，初始化外部DDR。
    • ==因此NXP提供的uboot代码的汇编阶段没有初始化时钟和初始化DDR的相关汇编代码！====这也是NXP的uboot和传统的三星提供的uboot的重大区别。==
    • DCD中列出的是对某些寄存器的读写操作，我们可以在DCD中设置DDR控制器的寄存器值，可以在DCD中使用更优的参数设置必需的硬件。这样boot ROM程序就会帮我们初始化DDR和其他硬件，然后才可以把bin程序读到DDR中并运行。
  • IMX6ULL的BOOTROM程序会根据解析出来的链接起始地址在一开始就把整个Uboot源码读取到DDR中去，
    • 也就是说Uboot的第一行代码就运行在DDR中，这是不同于三星的传统Uboot的，传统Uboot的第一句代码是运行在片内SRAM上的。

BL1（汇编阶段）#

源码 U-boot/arch/arm/cpu/xxx(armv7)/start.S

• 运行介质：外部 DDR
  • 为什么: IMX6ULL 中板子上电后 boot ROM程序会从启动设备上读出DCD数据，根据DCD 初始化了 ddr
• 功能：
  • 用汇编, 是因为机器刚开始就从某个内存地址开始取值操作, 这个时候内存没有初始化好, 汇编不需要堆栈
  • 硬件设备初始化(关闭看门口, 关中断, 设置CPU的速度和时钟频率, RAM初始化)
  • 为加载第二阶段的 Bootloader 的代码准备 RAM 空间(初始化RAM芯片,使可用, 调用lowlevel_init使外接SDRAM可用)
  • 复制 Bootloader 的第二阶段代码到 RAM 空间
  • 设置好栈
  • 跳转到第二阶段代码的入口 C 处

BL2（C 语言阶段）#

源码 start.S 中, 初始化相关硬件之后, 会跳转 _main, 文件名: arch/arm/lib/crt0.S

• 运行介质：外部 DDR
  • 为什么: IMX 6 ULL 中板子上电后 boot ROM 程序会从启动设备上读出 DCD 数据，根据 DCD 初始化了 ddr
• 功能：
• 主要完成板级初始化、emmc初始化、控制台初始化、中断初始化及网络初始化等
  • 初始化本阶段要使用的硬件设备(CPU中断, 系统时钟,定时器, 检查flash, 串口初始化, 检测系统内存映射)
  • 检测系统内存映射
  • 将内核映像和根文件系统映像从 flash 上读到 RAM 空间中
  • 为内核设置启动参数
  • 调用内核, 至少初始化串口用于调试

BL0(BootRom)#

• 运行介质：CPU 片上SRAM
  • 为什么: 在系统初始化时，cpu 只能访问可以直接寻址的存储器，如 ROM。而像 SPI FLASH 或 NAND FLASH 等外部存储器，都需要相应的驱动才可以访问，故在启动的最初阶段 cpu 无法访问。因此 cpu 执行的第一级启动镜像一般都是产商固化在 SOC 内部存储器（通常为 ROM）上。
• 功能：主要负责加载 SPL (b1) 代码到芯片内部sram(Internal SRAM)中运行

BL1 (SPL)#

• 运行介质：CPU 片上 SRAM
• 功能：初始化一些基本硬件
  • 1）设置cpu的状态，如cache，mmu，大小端设置等
  • 2）准备c语言的执行环境，它包括设置栈指针和清空BSS段的内容
  • 3）为GD分配内存空间
  • 4）初始化RAM，并将BL2的代码拷贝到RAM中执行
  • 最关键的是初始化 ddr（外部 ram），然后加载 U-Boot(bl2) 到 ddr 上运行。

BL2(Uboot)#

• 运行介质：DDR 上

• 功能：Uboot 的完整功能，完成全面的硬件初始化和加载OS到内存中，接着运行OS.

一、设置 CPU 运行模式为 SVC 模式，关闭 FIQ 和 IRQ 中断。#

设置成 SVC 模式是为了让 CPU 可以使用 SoC 的各种资源。

关中断因为启动过程不允许被打断，否则可能发生错误。

二、设置 CP 15 协处理器的若干个寄存器，包括了设置异常向量表重定位并写入异常向量表的地址，失效 Cache，关闭 MMU，清除 Cache。#

重定位异常向量表是因为，我们知道异常向量表的地址是 0 x 00000000，而 Uboot 是在 DDR 中运行的，DDR 的起始地址肯定不是 0 x 00000000，那么异常向量表必须重定位，这里只是配置好了重定位所需要的寄存器内容，实际的向量表重定位由后续的 relocate_vector 函数完成。

关闭 MMU 是因为，MMU 负责虚拟地址到实际物理地址的转换，此时还没有加载操作系统，操作的都是实际物理地址，不需要 MMU 来转换。

清除 Cache 是因为，Cache 的内容是从 DDR 中缓存过来的，起始阶段 DDR 中还没有我们加载的内容，此时从 DDR 中缓存内容到 Cache 中，如果 CPU 从 Cache 中取数据可能导致错误。

三、设置芯片内部的 IRAM#

划分出一部分用来作为堆栈（方便后续调用 C 函数），划分一部分用来存储 uboot 中的重要变量：struct global_data，这个结构体中包含了 cpu 的时钟频率信息，总线的时钟频率，uboot 重定位的地址，外部 DDR 的大小，Uboot 本身的大小的起始地址与终止地址，malloc 内存池的大小和位置等等众多重要数据，这些结构体内部的变量是在后续的 board_init_f () 函数中被初始化的，这些变量被初始化完成以后，Uboot 会根据其值进行重定位和一系列对外设的操作。

上述就是 imx 6 ull 的 uboot 在汇编阶段做的事情，下面在 arch/arm/lib/crt 0. S 文件中的_main 函数中会调用若干个 C 函数。#

一、board_init_f_alloc_reserve，用于设置内部 IRAM，划分出 malloc 区和存储 global_data 变量的区域，并将这个变量的地址写入 R 9 寄存器中。

二、board_init_f_init_reserve，将上述函数划分的存储空间进行清零，把早期 malloc 区的地址写入到 global_data 结构体变量的 malloc_base 成员中去。

三、board_init_f，用于初始化部分外设和初始化 global_data，这个函数里面有一个函数数组，函数数组中的函数会被依次执行，以此来实现初始化部分外设和 global_data，这个函数数组在 common/board_f.c 文件中定义。这里初始化的外设主要是串口，定时器，初始化 global_data 主要是初始化其中的地址成员，比如 uboot 重定位以后的地址，malloc 区的基地址，新的 global_data 变量的地址（因为刚开始 global_data 是放在内部的 IRAM 中的）。这个函数执行以后，外部 DDR 由原本的一张白纸变成了一段一段划分好的区域，每一段用于存储不同的内容，如下图所示：

四、 relocate_code，就是重定位代码，这个重定位是从 DDR 到 DDR 的重定位，因为对于 imx 6 ull 来说，一开始 uboot 就被加载到了 DDR 上去运行，重定位就是为了把 DDR 前面的位置空出来以加载 Linux 内核，该函数定义在文件 arch/arm/lib/relocate. S 中。

五、 relocate_vectors，重定位向量表。

六、board_init_r 函数，该函数和 board_init_f 一样，其中有一个函数数组，其中的函数会依次执行，这个函数的作用也是初始化外设，初始化那些在 board_init_f 函数中没有初始化过的外设，比如该函数会初始化中断，网络信息，控制台以及存储设备等等。注意：函数数组中有一个叫 board_init 的函数，这个函数就是 imx 6 ull 的板级初始化函数，该函数定义在board/freescale/mx 6 ullevk/mx 6 ullevk. c文件中。我们进行 Uboot 移植的时候如果需要增减代码，基本就是在这个文件中进行代码的编辑。