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前初始化

4 Dec 2024
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U-Boot 的前初始化是指执行代码重定位之前的初始化,此时 U-Boot 在 DRAM 的前端空间执行。

前初始化分为两个阶段:

  1. 芯片架构相关的初始化代码

  2. 板子相关的前初始化代码

阶段一: 芯片架构相关初始化

这个阶段主要是对 CPU 进行了基本的初始化,并且将上一级引导程序传递过来的参数保存起来。 ArtInChip 平台上实现了对应的 save_boot_params 处理函数,并且将调用现场的关键寄存器信息保存到 boot_params_stash 全局变量中。
_start // arch/riscv/cpu/start.S
|-> save_boot_params // arch/riscv/mach-artinchip/lowlevel_init.S
|   // BROM 或者 SPL 跳转到 U-Boot 执行的时候,传递了一些参数,这里首先将这
|   // 些参数保存起来。
|
|-> la  t0, trap_entry // 设置异常处理
|-> li  t1, CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR // 设置初始栈
|-> jal     board_init_f_alloc_reserve
|-> jal harts_early_init

后续的程序在需要了解当前的启动介质时,可以从中读取相关的信息。

阶段二: 板子相关的前初始化
_start // arch/riscv/cpu/start.S
|-> save_boot_params // arch/riscv/mach-artinchip/lowlevel_init.S
|-> ...
|-> la  t5, board_init_f
board_init_f() 函数内逐个调用初始化函数列表 init_sequence_f 中的函数:
static const init_fnc_t init_sequence_f[] = {
    setup_mon_len,
#ifdef CONFIG_OF_CONTROL
    fdtdec_setup,
#endif
    initf_malloc,
    log_init,
    initf_bootstage,        /* uses its own timer, so does not need DM */
    setup_spl_handoff,
    initf_console_record,
    arch_cpu_init,          /* basic arch cpu dependent setup */
    mach_cpu_init,          /* SoC/machine dependent CPU setup */
    initf_dm,
    arch_cpu_init_dm,
#if defined(CONFIG_BOARD_EARLY_INIT_F)
    board_early_init_f,
#endif
    env_init,               /* initialize environment */
    init_baud_rate,         /* initialze baudrate settings */
    serial_init,            /* serial communications setup */
    console_init_f,         /* stage 1 init of console */
    display_options,        /* say that we are here */
    display_text_info,      /* show debugging info if required */
    INIT_FUNC_WATCHDOG_INIT
#if defined(CONFIG_MISC_INIT_F)
    misc_init_f,
#endif
    INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
#if defined(CONFIG_SYS_I2C)
    init_func_i2c,
#endif
    announce_dram_init,
    dram_init,              /* configure available RAM banks */
    setup_dest_addr,
    reserve_round_4k,
#ifdef CONFIG_ARM
    reserve_mmu,
#endif
    reserve_video,
    reserve_trace,
    reserve_uboot,
    reserve_malloc,
    reserve_board,
    setup_machine,
    reserve_global_data,
    reserve_fdt,
    reserve_bootstage,
    reserve_bloblist,
    reserve_arch,
    reserve_stacks,
    dram_init_banksize,
    show_dram_config,
    display_new_sp,
#ifdef CONFIG_OF_BOARD_FIXUP
    fix_fdt,
#endif
    INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
    reloc_fdt,
    reloc_bootstage,
    reloc_bloblist,
    setup_reloc,
    NULL,
};

由于 DRAM 在 PBP 阶段已经初始化,这里的 dram_init 只是初始化 DRAM 驱动, 用于获取 DRAM 基本信息。

DTS 相关的流程可参考 fdtdec_setupinitf_dm
fdtdec_setup(); // lib/fdtdec.c
|-> gd->fdt_blob = board_fdt_blob_setup(); // lib/fdtdec.c
|   // 对于 U-Boot, DTB 的位置是 _end 开始的位置,此处加载 dtb
|-> fdtdec_prepare_fdt();
    |-> fdt_check_header(gd->fdt_blob);
initf_dm(); // common/board_f.c
|-> dm_init_and_scan(true); // drivers/core/root.c
     |-> dm_init(IS_ENABLED(CONFIG_OF_LIVE)); // drivers/core/root.c
     |-> dm_scan_platdata(pre_reloc_only=true);
     |-> dm_extended_scan_fdt(gd->fdt_blob, pre_reloc_only=true);
     |   |-> dm_scan_fdt(blob, pre_reloc_only);
     |   |   |-> dm_scan_fdt_node(gd->dm_root, blob, 0, true);
     |   |       |-> lists_bind_fdt(parent, offset_to_ofnode(offset), NULL,true);
     |   |           |   // drivers/core/lists.c
     |   |           |   // 此阶段仅处理设置了 "u-boot,dm-pre-reloc" 的并且
     |   |           |   // 对应驱动也是设置了 DM_FLAG_PRE_RELOC 的设备和驱动的绑定
     |   |           |
     |   |           |-> device_bind_with_driver_data(parent, entry, name,id->data,
     |   |               |                            node, &dev);
     |   |               |-> device_bind_common(...)
     |   |                   |   // dev = calloc(1, sizeof(struct udevice));
     |   |                   |   //
     |   |                   |   // dev->platdata = platdata;
     |   |                   |   // dev->driver_data = driver_data;
     |   |                   |   // dev->name = name;
     |   |                   |   // dev->node = node;
     |   |                   |   // dev->parent = parent;
     |   |                   |   // dev->driver = drv;
     |   |                   |   // dev->uclass = uc;
     |   |                   |   // 创建 udevice,并将 driver 挂上
     |   |                   |
     |   |                   |-> uclass_bind_device(dev);
     |   |-> dm_scan_fdt_ofnode_path("/clocks", pre_reloc_only);
     |   |-> dm_scan_fdt_ofnode_path("/firmware", pre_reloc_only);
     |-> dm_scan_other(pre_reloc_only);

此阶段并没有对 DTS 中列出的所有设备和驱动进行初始化处理,仅对标记了 “u-boot,dm-pre-reloc” 的设备, 以及驱动中标记了 DM_FLAG_PRE_RELOC 的驱动进行处理,以缩短这个阶段的处理时间。

注:

initf_dm 和 initr_dm 都会搜索一遍 DTB,花费的时间比较多,如果这里能够节省搜索的数量, 对于快速启动会有比较大的帮助。