代码收藏家技术教程 10天前

U-Boot启动流程详解（大白话版）

U-boot的官方网址：ftp://ftp.denx.de/pub/u-boot/
一般我们做开发的不会直接去官网下载u-boot，需要直接去官网下载的时bsp工程师

芯片结构图:

单片机：

如果是单片机，芯片内部有SRAM、ROM就可以了

跑操作系统的芯片

如果要跑linux操作系统，就需要外接emmc(Nand Flash)，emmc就是给Nand Flash穿的一层外套。

烧录的时候先是烧入的u-boot(u-boot只是Bootloader的一种，u-boot是当前比较通用的一个启动程序)

Bootloader的分类

u-boot里面的文件夹

随后uImage、rootfs，这三个只有u-boot是在开发板上的，其他两个都是在Ubuntu中需要都烧录到emmc中去，在emmc中的顺序是u-boot、参数区、kernel(uImage)、rootfs。
上电后，ROM里面一般都会有一段固化的代码，这段固化代码是用来判断到底是从emmc中启动，还是在SD卡上启动
假设从emmc中启动：
第一步：硬件会直接将u-boot的前16k的汇编启动代码拷贝到SRAM中的零地址，由于emmc不是内存，它无法在里面运行程序

为什么不是直接拷贝到`SDRAM`中呢？

因为SDRAM是需要初始化的，所以需要先在SRAM中先初始化，再拷贝到SDRAM中。

为什们只拷贝`u-boot`中的前16k？

因为一般SRAM是64k大小(已经很大了)，且无需初始化，由于u-boot编译过后大概有300k左右，一下子无法全拷贝进去，所以只先拷贝前16k(这16k是用汇编写的启动代码)。
上电硬件直接硬拷贝，先把汇编拷贝进去，随后从SRAM的零地址开始运行，零地址就是u-boot的前16k汇编代码，在执行这16k的汇编代码的过程中会初始化整个CPU、设置时钟频率，关闭看门狗、设置各种硬件参数。
u-boot启动后的工作:

1.初始化时钟\串口;
2.初始化SDRAM;
3.将u-boot拷贝到SDRAM;
4.加载内核;
5.u-boot传递参数给内核;

具体来说u-boot必须具备的功能如下：

①读写FLASH或SD卡;
②写SDRAM;
③从SDRAM中启动内核;
④初始化时钟;
⑤初始化串口甚至网口;

比如：
现有串口，我们要设置一下串口的波特率，一开机同时需要板子上的一个指示灯亮起来，就可在u-boot中先完成这些，做完之后最重要的一步就是初始化SDRAM，在运行前16k的汇编代码时，初始化SDRAM，设置内存控制器就可以了，在执行前16k的u-boot汇编代码的时候，会用汇编指令将整个初始化好的u-boot拷贝到SDRAM中去，在SRAM中执行完u-boot中的前16k汇编后，会紧接着在SDRAM中继续执行后续的C代码，此时C代码会做一些其他的初始化操作。这段C代码最重要的作用就是把Linux内核uImage从emmc中拷贝到SDRAM中去。
比如：
打开屏幕，初始化屏幕，让屏幕亮起来，我们可以观察板子一上电，Linux还没起来，屏幕上就显示了一个logo，这就是u-boot把屏幕驱动起来的，u-boot是一个单片机程序，所以u-boot的驱动就是单片机的驱动。

**uImage**就是zImage + 64字节的头，这64字节的头会告诉它当前是用的什么内核，是Linux内核还是vxbox内核以及我们的加载地址在哪，然后u-boot会去解析这段地址，识别内核的头，随后把这段64字节的头剪掉，再把 zImage重定位(拷贝)到Linux内核的加载地址中去，随后从u-boot执行完后，直接跳转到这个Linux内核的加载地址中去运行，此时就开始执行Linux内核的代码，u-boot就到此执行完毕了。

`Linux`内核中也有汇编启动代码，为什么还要`BootLoader`呢？

首先Linux内核包罗万象，不管什么平台都可，平台不一样，芯片不一样，故初始化代码也就不一样，最后启动时，启动地址也不一样，片内的SRAM在哪也不会固定，有的芯片的SRAM的零地址还需要映射。
总的一句话就是：不同的芯片它启动时，硬件操作也完全不一样
那如果没有u-boot，那就要把这样所有对硬件的操作都要放到Linux内核中去。这样会导致我们的Linux内核代码会越来越庞大，所以这就是为什么有u-boot的原因了。

因此，在Linux内核整个启动之前，首先要有一段针对当前芯片，当前板子的一段启动引导程序，这就是我们的BootLoader，然而BootLoader中最重要的、最通用的就是u-boot.
优点：小并且经典，代码也不是很复杂。

补充:内核的启动:
1.执行汇编代码(初始化工作);
2.执行C代码(内核中C起始位置:Start_kernel)