uboot的启动流程分析（一）_armv8架构u-boot启动流程详细分析

前言

基于2017.09版本的uboot源码分析，首先分析的是启动部分的代码。各个功能函数细节放在后续，这里以ARMv8架构的源码作为主要分析对象。

u-boot.lds – uboot的入口函数

uboot.lds是一个链接脚本（linker script），用于告诉链接器如何将各个源文件（如汇编、C源文件）中的段（sections）组合成最终的可执行文件。
以armv8下的u-boot.lds为例，主要分为几个部分：
1.定义了输出格式为 ELF64 格式，指定了输出的架构为 aarch64（ARM64）
2.定义了程序的入口点 _start
3.标识了各个段的内容：

• .text 段：包含 U-Boot 的代码。先是从地址 .__image_copy_start 开始的数据，然后是 start.o 文件中的 .text* 段，最后是其他所有 .text* 段。
• .rodata 段：只读数据段。
• .data 段：包含已初始化的全局变量和静态变量。
• .u_boot_list 段：用于保留 U-Boot 链接时使用的列表信息。
• .efi_runtime 和 .efi_runtime_rel 段：存放 EFI 运行时环境相关的代码和数据。
• .image_copy_end 段：定义了 U-Boot 代码结束位置。
• .rel_dyn_start、.rela.dyn 和 .rel_dyn_end 段：定义了动态重定位表相关的信息。
• .bss_start、.bss 和 .bss_end 段：定义了未初始化数据（BSS）的起始地址和结束地址。

4.以下各段在链接过程中会被丢弃（DISCARD），因为它们在这个链接脚本中没有被使用：

• .dynsym：动态符号表。
• .dynstr*：动态字符串表。
• .dynamic*：动态段相关信息。
• .plt*：过程链接表。
• .interp*：动态链接器名称。
• .gnu*：GNU 特定的段。

#include <config.h>
#include <asm/psci.h>

OUTPUT_FORMAT("elf64-littleaarch64", "elf64-littleaarch64", "elf64-littleaarch64")
OUTPUT_ARCH(aarch64)
ENTRY(_start)
SECTIONS
{
#ifdef CONFIG_ARMV8_SECURE_BASE
	/DISCARD/ : { *(.rela._secure*) }
#endif
	. = 0x00000000;

	. = ALIGN(8);
	.text :
	{
		*(.__image_copy_start)
		CPUDIR/start.o (.text*)
		*(.text*)
	}
	/*
	.text 区域包含 U-Boot 的代码，先从 .__image_copy_start 开始的数据，
	然后是 start.o 文件中的 .text* 段，最后是其他所有 .text* 段。
	*/

#ifdef CONFIG_ARMV8_PSCI
	.__secure_start :
#ifndef CONFIG_ARMV8_SECURE_BASE
		ALIGN(CONSTANT(COMMONPAGESIZE))
#endif
	{
		KEEP(*(.__secure_start))
	}

#ifndef CONFIG_ARMV8_SECURE_BASE
#define CONFIG_ARMV8_SECURE_BASE
#define __ARMV8_PSCI_STACK_IN_RAM
#endif
	.secure_text CONFIG_ARMV8_SECURE_BASE :
		AT(ADDR(.__secure_start) + SIZEOF(.__secure_start))
	{
		*(._secure.text)
	}

	.secure_data : AT(LOADADDR(.secure_text) + SIZEOF(.secure_text))
	{
		*(._secure.data)
	}

	.secure_stack ALIGN(ADDR(.secure_data) + SIZEOF(.secure_data),
			    CONSTANT(COMMONPAGESIZE)) (NOLOAD) :
#ifdef __ARMV8_PSCI_STACK_IN_RAM
		AT(ADDR(.secure_stack))
#else
		AT(LOADADDR(.secure_data) + SIZEOF(.secure_data))
#endif
	{
		KEEP(*(.__secure_stack_start))

		. = . + CONFIG_ARMV8_PSCI_NR_CPUS * ARM_PSCI_STACK_SIZE;

		. = ALIGN(CONSTANT(COMMONPAGESIZE));

		KEEP(*(.__secure_stack_end))
	}

#ifndef __ARMV8_PSCI_STACK_IN_RAM
	. = LOADADDR(.secure_stack);
#endif

	.__secure_end : AT(ADDR(.__secure_end)) {
		KEEP(*(.__secure_end))
		LONG(0x1d1071c);	/* Must output something to reset LMA */
	}
#endif

	. = ALIGN(8);
	.rodata : { *(SORT_BY_ALIGNMENT(SORT_BY_NAME(.rodata*))) }

	. = ALIGN(8);
	.data : {
		*(.data*)
	}

	. = ALIGN(8);

	. = .;

	. = ALIGN(8);
	.u_boot_list : {
		KEEP(*(SORT(.u_boot_list*)));
		/*.u_boot_list 区域用于保留 U-Boot 链接时使用的列表信息。*/
	}

	. = ALIGN(8);
	/*.efi_runtime 和 .efi_runtime_rel 区域用于存放 EFI 运行时环境相关的代码和数据。*/
	.efi_runtime : {
                __efi_runtime_start = .;
		*(efi_runtime_text)
		*(efi_runtime_data)
                __efi_runtime_stop = .;
	}

	.efi_runtime_rel : {
                __efi_runtime_rel_start = .;
		*(.relaefi_runtime_text)
		*(.relaefi_runtime_data)
                __efi_runtime_rel_stop = .;
	}

	. = ALIGN(8);
	/*.image_copy_end 定义了 U-Boot 代码结束位置。*/
	.image_copy_end :
	{
		*(.__image_copy_end)
	}

	. = ALIGN(8);
	/*.rel_dyn_start、.rela.dyn 和 .rel_dyn_end 定义了动态重定位表相关的信息。*/
	.rel_dyn_start :
	{
		*(.__rel_dyn_start)
	}

	.rela.dyn : {
		*(.rela*)
	}

	.rel_dyn_end :
	{
		*(.__rel_dyn_end)
	}

	_end = .;

	. = ALIGN(8);
	/*.bss_start、.bss 和 .bss_end 定义了未初始化数据（BSS）的起始地址和结束地址。*/
	.bss_start : {
		KEEP(*(.__bss_start));
	}

	.bss : {
		*(.bss*)
		 . = ALIGN(8);
	}

	.bss_end : {
		KEEP(*(.__bss_end));
	}

	/DISCARD/ : { *(.dynsym) }
	/DISCARD/ : { *(.dynstr*) }
	/DISCARD/ : { *(.dynamic*) }
	/DISCARD/ : { *(.plt*) }
	/DISCARD/ : { *(.interp*) }
	/DISCARD/ : { *(.gnu*) }
}
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链接脚本的作用是告诉链接器如何组合各个源文件中的段，以及如何分配这些段在最终可执行文件中的内存位置。

start.S

通过lds文件知道_start是全局入口的位置，这部分被定义在start.s代码中，这是uboot的启动代码，主要负责初始化ARMv8架构下的硬件和系统环境，然后跳转到_main 函数启动 U-Boot 的主要功能。具体内容分为以下几个部分：

• 启动代码（reset vector）：
  • _start 标签是程序的入口点，在没有特殊需求时，会跳转到 reset 标签处。
  • reset 标签执行一些重要的初始化操作，包括保存重要寄存器数据，根据不同的异常级别（EL）进行初始化操作，并应用 ARM 核心的错误修复。
• 切换异常级别和初始化操作：
  • 使用 switch_el 指令切换到不同的异常级别，根据异常级别执行相应的初始化操作，包括设置向量表地址、设置系统控制寄存器等。
  • 启用 SMPEN 位以确保多核处理器的一致性。
• 应用 ARM 核心错误修复：
  • 应用 ARM 核心特定的错误修复，这些修复针对特定的硬件漏洞或设计缺陷进行处理。
• 清除 TLB 缓存：
  • 执行 TLB 缓存的清除操作，确保内存管理单元（MMU）的正常工作。
  • 执行 ARM 核心特定的错误修复和初始化操作：该部分针对 Cortex-A57 核心进行了一些特定的错误修复和初始化操作。
• lowlevel_init：
  • 执行系统的低级初始化工作，包括初始化 GIC（Generic Interrupt Controller）等硬件。
• 多核处理：
  • 如果系统启用了多核支持，会判断当前核是主核还是从核，并相应地执行不同的初始化和等待主核信号的操作。
• 跳转到主程序：
  • 最后跳转到 _main 函数，启动 U-Boot 的主要功能。

而_main函数是在crt0.S文件中定义的。这里不得不讨论两种定位的情况。

#include <asm-offsets.h>
#include <config.h>
#include <linux/linkage.h>
#include <asm/macro.h>
#include <asm/armv8/mmu.h>

/*************************************************************************
 *
 * Startup Code (reset vector)
 *
 *************************************************************************/

.globl	_start
_start:
#ifdef CONFIG_ENABLE_ARM_SOC_BOOT0_HOOK
/*
 * Various SoCs need something special and SoC-specific up front in
 * order to boot, allow them to set that in their boot0.h file and then
 * use it here.
 */
#include <asm/arch/boot0.h>
#else
	b	reset
#endif

	.align 3

.globl	_TEXT_BASE
_TEXT_BASE:
	.quad	CONFIG_SYS_TEXT_BASE

/*
 * These are defined in the linker script.
 */
.globl	_end_ofs
_end_ofs:
	.quad	_end - _start

.globl	_bss_start_ofs
_bss_start_ofs:
	.quad	__bss_start - _start

.globl	_bss_end_ofs
_bss_end_ofs:
	.quad	__bss_end - _start

reset:
	/* Allow the board to save important registers */
	/*保存重要的寄存器数据*/
	b	save_boot_params
.globl	save_boot_params_ret
save_boot_params_ret:

#ifdef CONFIG_SYS_RESET_SCTRL
	bl reset_sctrl
#endif
	/*
	 * Could be EL3/EL2/EL1, Initial State:
	 * Little Endian, MMU Disabled, i/dCache Disabled
	 */
	 /*
	 一系列的 switch_el 指令，用于切换执行状态到不同的异常级别（Exception Level，EL），
	 并设置相应的向量表（vector table）。在 ARMv8 架构中，异常级别包括 EL3、EL2 和 EL1。
	 根据不同的异常级别，执行相应的初始化操作，例如设置向量表地址、设置系统控制寄存器等。
	 */
	adr	x0, vectors
	switch_el x1, 3f, 2f, 1f
3:	msr	vbar_el3, x0
	mrs	x0, scr_el3
	orr	x0, x0, #0xf			/* SCR_EL3.NS|IRQ|FIQ|EA */
	msr	scr_el3, x0
	msr	cptr_el3, xzr			/* Enable FP/SIMD */
#ifdef COUNTER_FREQUENCY
	ldr	x0, =COUNTER_FREQUENCY
	msr	cntfrq_el0, x0			/* Initialize CNTFRQ */
#endif
	b	0f
2:	msr	vbar_el2, x0
	mov	x0, #0x33ff
	msr	cptr_el2, x0			/* Enable FP/SIMD */
	b	0f
1:	msr	vbar_el1, x0
	mov	x0, #3 << 20
	msr	cpacr_el1, x0			/* Enable FP/SIMD */
0:

	/*
	 * Enable SMPEN bit for coherency.
	 * This register is not architectural but at the moment
	 * this bit should be set for A53/A57/A72.
	 */
#ifdef CONFIG_ARMV8_SET_SMPEN
	switch_el x1, 3f, 1f, 1f
3:
	mrs     x0, S3_1_c15_c2_1               /* cpuectlr_el1 */
	orr     x0, x0, #0x40
	msr     S3_1_c15_c2_1, x0
1:
#endif

	/* Apply ARM core specific erratas */
	/*各种 ARM 核心的错误修复（errata）的函数调用
	这些错误修复函数会针对特定的硬件漏洞或设计缺陷进行处理。
	*/
	bl	apply_core_errata

	/*
	 * Cache/BPB/TLB Invalidate
	 * i-cache is invalidated before enabled in icache_enable()
	 * tlb is invalidated before mmu is enabled in dcache_enable()
	 * d-cache is invalidated before enabled in dcache_enable()
	 */

	/* Processor specific initialization */
	/*函数执行系统的低级初始化工作，
	例如初始化 GIC（Generic Interrupt Controller）等硬件。*/
	bl	lowlevel_init

#if defined(CONFIG_ARMV8_SPIN_TABLE) && !defined(CONFIG_SPL_BUILD)
	branch_if_master x0, x1, master_cpu
	b	spin_table_secondary_jump
	/* never return */
#elif defined(CONFIG_ARMV8_MULTIENTRY)
	branch_if_master x0, x1, master_cpu
/*
如果系统启用了多核（multi-core）支持，并且当前核是主核（master CPU），
则执行 _main 函数，否则进入 slave_cpu 循环等待主核的信号。
*/
	/*
	 * Slave CPUs
	 */
slave_cpu:
	wfe
	ldr	x1, =CPU_RELEASE_ADDR
	ldr	x0, [x1]
	cbz	x0, slave_cpu
	br	x0			/* branch to the given address */
#endif /* CONFIG_ARMV8_MULTIENTRY */
master_cpu:
	bl	_main
	/*_main 函数是 U-Boot 主程序的入口点，执行 U-Boot 的主要功能。*/

#ifdef CONFIG_SYS_RESET_SCTRL
reset_sctrl:
	switch_el x1, 3f, 2f, 1f
3:
	mrs	x0, sctlr_el3
	b	0f
2:
	mrs	x0, sctlr_el2
	b	0f
1:
	mrs	x0, sctlr_el1

0:
	ldr	x1, =0xfdfffffa
	and	x0, x0, x1

	switch_el x1, 6f, 5f, 4f
6:
	msr	sctlr_el3, x0
	b	7f
5:
	msr	sctlr_el2, x0
	b	7f
4:
	msr	sctlr_el1, x0

/*清除 TLB（Translation Lookaside Buffer）缓存*/
7:
	dsb	sy
	isb
	b	__asm_invalidate_tlb_all
	ret
#endif

/*-----------------------------------------------------------------------*/

WEAK(apply_core_errata)

	mov	x29, lr			/* Save LR */
	/* For now, we support Cortex-A57 specific errata only */

	/* Check if we are running on a Cortex-A57 core */
	branch_if_a57_core x0, apply_a57_core_errata
0:
	mov	lr, x29			/* Restore LR */
	ret

apply_a57_core_errata:

#ifdef CONFIG_ARM_ERRATA_828024
	mrs	x0, S3_1_c15_c2_0	/* cpuactlr_el1 */
	/* Disable non-allocate hint of w-b-n-a memory type */
	orr	x0, x0, #1 << 49
	/* Disable write streaming no L1-allocate threshold */
	orr	x0, x0, #3 << 25
	/* Disable write streaming no-allocate threshold */
	orr	x0, x0, #3 << 27
	msr	S3_1_c15_c2_0, x0	/* cpuactlr_el1 */
#endif

#ifdef CONFIG_ARM_ERRATA_826974
	mrs	x0, S3_1_c15_c2_0	/* cpuactlr_el1 */
	/* Disable speculative load execution ahead of a DMB */
	orr	x0, x0, #1 << 59
	msr	S3_1_c15_c2_0, x0	/* cpuactlr_el1 */
#endif

#ifdef CONFIG_ARM_ERRATA_833471
	mrs	x0, S3_1_c15_c2_0	/* cpuactlr_el1 */
	/* FPSCR write flush.
	 * Note that in some cases where a flush is unnecessary this
	    could impact performance. */
	orr	x0, x0, #1 << 38
	msr	S3_1_c15_c2_0, x0	/* cpuactlr_el1 */
#endif

#ifdef CONFIG_ARM_ERRATA_829520
	mrs	x0, S3_1_c15_c2_0	/* cpuactlr_el1 */
	/* Disable Indirect Predictor bit will prevent this erratum
	    from occurring
	 * Note that in some cases where a flush is unnecessary this
	    could impact performance. */
	orr	x0, x0, #1 << 4
	msr	S3_1_c15_c2_0, x0	/* cpuactlr_el1 */
#endif

#ifdef CONFIG_ARM_ERRATA_833069
	mrs	x0, S3_1_c15_c2_0	/* cpuactlr_el1 */
	/* Disable Enable Invalidates of BTB bit */
	and	x0, x0, #0xE
	msr	S3_1_c15_c2_0, x0	/* cpuactlr_el1 */
#endif
	b 0b
ENDPROC(apply_core_errata)

/*-----------------------------------------------------------------------*/

WEAK(lowlevel_init)
	mov	x29, lr			/* Save LR */

#if defined(CONFIG_GICV2) || defined(CONFIG_GICV3)
	branch_if_slave x0, 1f
	ldr	x0, =GICD_BASE
	bl	gic_init_secure
1:
#if defined(CONFIG_GICV3)
	ldr	x0, =GICR_BASE
	bl	gic_init_secure_percpu
#elif defined(CONFIG_GICV2)
	ldr	x0, =GICD_BASE
	ldr	x1, =GICC_BASE
	bl	gic_init_secure_percpu
#endif
#endif

#ifdef CONFIG_ARMV8_MULTIENTRY
	branch_if_master x0, x1, 2f

	/*
	 * Slave should wait for master clearing spin table.
	 * This sync prevent salves observing incorrect
	 * value of spin table and jumping to wrong place.
	 */
#if defined(CONFIG_GICV2) || defined(CONFIG_GICV3)
#ifdef CONFIG_GICV2
	ldr	x0, =GICC_BASE
#endif
	bl	gic_wait_for_interrupt
#endif

	/*
	 * All slaves will enter EL2 and optionally EL1.
	 */
	adr	x4, lowlevel_in_el2
	ldr	x5, =ES_TO_AARCH64
	bl	armv8_switch_to_el2

lowlevel_in_el2:
#ifdef CONFIG_ARMV8_SWITCH_TO_EL1
	adr	x4, lowlevel_in_el1
	ldr	x5, =ES_TO_AARCH64
	bl	armv8_switch_to_el1

lowlevel_in_el1:
#endif

#endif /* CONFIG_ARMV8_MULTIENTRY */

2:
	mov	lr, x29			/* Restore LR */
	ret
ENDPROC(lowlevel_init)

/*这个汇编函数的作用是根据系统配置，通过 GIC 向所有的CPU核心发送软中断信号，以唤醒它们*/
WEAK(smp_kick_all_cpus)
	/* Kick secondary cpus up by SGI 0 interrupt */
#if defined(CONFIG_GICV2) || defined(CONFIG_GICV3)
	ldr	x0, =GICD_BASE
	/*将GICD_BASE地址加载到寄存器X0中。GICD_BASE是指向GIC distributor（中断分发器）的基址*/
	b	gic_kick_secondary_cpus
	/*会向其他CPU核心发送软中断信号（SGI），以唤醒它们。*/
#endif
	ret
	/*这行指令用于返回到函数的调用者处。*/
ENDPROC(smp_kick_all_cpus)

/*-----------------------------------------------------------------------*/

ENTRY(c_runtime_cpu_setup)
	/* Relocate vBAR */
	adr	x0, vectors
	switch_el x1, 3f, 2f, 1f
3:	msr	vbar_el3, x0
	b	0f
2:	msr	vbar_el2, x0
	b	0f
1:	msr	vbar_el1, x0
0:

	ret
ENDPROC(c_runtime_cpu_setup)

WEAK(save_boot_params)
	b	save_boot_params_ret	/* back to my caller */
ENDPROC(save_boot_params)
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uboot中的重定向

通过下面的条件编译宏#if ! defined(CONFIG_SPL_BUILD)，对于正常的 U-Boot（非 SPL），调用 relocate_code()。此函数将 U-Boot 从当前位置重定位到由board_init_f()计算的重定位目标中。
而对于 SPL，board_init_f() 只是返回到 crt0.S中。在 SPL 中没有代码重定位。我们的ARMv8遵循这种方式。
最后跳转到 board_init_r()。
crt0.S是一个必不可少且重要的，是将整个初始化过程串起来的关键。

#include <config.h>
#include <asm-offsets.h>
#include <linux/linkage.h>
#ifdef CONFIG_CPU_V7M
#include <asm/armv7m.h>
#endif

/*
 * entry point of crt0 sequence
 */

ENTRY(_main)

/*
 * Set up initial C runtime environment and call board_init_f(0).
 */

#if defined(CONFIG_SPL_BUILD) && defined(CONFIG_SPL_STACK)
	ldr	r0, =(CONFIG_SPL_STACK)
#else
	ldr	r0, =(CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR)
#endif
	bic	r0, r0, #7	/* 8-byte alignment for ABI compliance */
	mov	sp, r0
	bl	board_init_f_alloc_reserve
	mov	sp, r0
	/* set up gd here, outside any C code */
	mov	r9, r0
	bl	board_init_f_init_reserve

	mov	r0, #0
	bl	board_init_f

#if ! defined(CONFIG_SPL_BUILD)

/*
 * Set up intermediate environment (new sp and gd) and call
 * relocate_code(addr_moni). Trick here is that we'll return
 * 'here' but relocated.
 */

	ldr	r0, [r9, #GD_START_ADDR_SP]	/* sp = gd->start_addr_sp */
	bic	r0, r0, #7	/* 8-byte alignment for ABI compliance */
	mov	sp, r0
	ldr	r9, [r9, #GD_BD]		/* r9 = gd->bd */
	sub	r9, r9, #GD_SIZE		/* new GD is below bd */

	adr	lr, here
	ldr	r0, [r9, #GD_RELOC_OFF]		/* r0 = gd->reloc_off */
	add	lr, lr, r0
#if defined(CONFIG_CPU_V7M)
	orr	lr, #1				/* As required by Thumb-only */
#endif
	ldr	r0, [r9, #GD_RELOCADDR]		/* r0 = gd->relocaddr */
	b	relocate_code
here:
/*
 * now relocate vectors
 */

	bl	relocate_vectors

/* Set up final (full) environment */

	bl	c_runtime_cpu_setup	/* we still call old routine here */
#endif
#if !defined(CONFIG_SPL_BUILD) || defined(CONFIG_SPL_FRAMEWORK)
# ifdef CONFIG_SPL_BUILD
	/* Use a DRAM stack for the rest of SPL, if requested */
	bl	spl_relocate_stack_gd
	cmp	r0, #0
	movne	sp, r0
	movne	r9, r0
# endif
	ldr	r0, =__bss_start	/* this is auto-relocated! */

#ifdef CONFIG_USE_ARCH_MEMSET
	ldr	r3, =__bss_end		/* this is auto-relocated! */
	mov	r1, #0x00000000		/* prepare zero to clear BSS */

	subs	r2, r3, r0		/* r2 = memset len */
	bl	memset
#else
	ldr	r1, =__bss_end		/* this is auto-relocated! */
	mov	r2, #0x00000000		/* prepare zero to clear BSS */

clbss_l:cmp	r0, r1			/* while not at end of BSS */
#if defined(CONFIG_CPU_V7M)
	itt	lo
#endif
	strlo	r2, [r0]		/* clear 32-bit BSS word */
	addlo	r0, r0, #4		/* move to next */
	blo	clbss_l
#endif

#if ! defined(CONFIG_SPL_BUILD)
	bl coloured_LED_init
	bl red_led_on
#endif
	/* call board_init_r(gd_t *id, ulong dest_addr) */
	mov     r0, r9                  /* gd_t */
	ldr	r1, [r9, #GD_RELOCADDR]	/* dest_addr */
	/* call board_init_r */
#if CONFIG_IS_ENABLED(SYS_THUMB_BUILD)
	ldr	lr, =board_init_r	/* this is auto-relocated! */
	bx	lr
#else
	ldr	pc, =board_init_r	/* this is auto-relocated! */
#endif
	/* we should not return here. */
#endif

ENDPROC(_main)

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board_init_f – 板级前置初始化

board_init_f里主要运行的初始化逻辑放在了init_sequence_f里进行初始化。而hang函数是一个死循环，永远不会从这里出去。

void board_init_f(ulong boot_flags)
{
	gd->flags = boot_flags;
	gd->have_console = 0;

	if (initcall_run_list(init_sequence_f))
		hang();

#if !defined(CONFIG_ARM) && !defined(CONFIG_SANDBOX) && \
		!defined(CONFIG_EFI_APP) && !CONFIG_IS_ENABLED(X86_64)
	/* NOTREACHED - jump_to_copy() does not return */
	hang();
#endif
}
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在init_sequence_f里定义的内容有很多，排除掉非ARM架构以及其他不重要的时序流程，这里主要的流程包括：

• initf_malloc：初始化动态内存分配。
• initf_bootstage：初始化启动阶段记录，它使用自己的计时器，因此不需要设备模型（Device Model，DM）。
• initf_console_record：初始化控制台记录。
• arch_cpu_init：基本的架构CPU相关的设置。
• mach_cpu_init：SoC/机器相关的CPU设置。
• initf_dm：初始化设备模型（Device Model，DM）。
• arch_cpu_init_dm：初始化设备模型（Device Model，DM）的CPU相关设置。
• timer_init：初始化定时器。
• env_init：初始化环境变量。
• init_baud_rate：初始化波特率设置。
• serial_init：串行通信设置。
• console_init_f：控制台的阶段1初始化。
• announce_dram_init：宣布DRAM初始化。
• dram_init：配置可用的RAM存储器。
• setup_dest_addr：设置目标地址。
• display_new_sp：显示新的堆栈指针。
• reloc_fdt：重定位设备树。
• reloc_bootstage：重定位启动阶段。
• setup_reloc：设置重定位。
• copy_uboot_to_ram：将U-Boot复制到RAM。
• do_elf_reloc_fixups：执行 ELF 重定位修复。
• clear_bss：清除未初始化数据段（BSS）。
• jump_to_copy：跳转到复制的代码。
• NULL：空指针，标志着初始化序列的结束。

static const init_fnc_t init_sequence_f[] = {
	setup_mon_len,
#ifdef CONFIG_OF_CONTROL
	fdtdec_setup,
#endif
#ifdef CONFIG_TRACE
	trace_early_init,
#endif
	initf_malloc,
	initf_bootstage,	/* uses its own timer, so does not need DM */
	initf_console_record,
#if defined(CONFIG_HAVE_FSP)
	arch_fsp_init,
#endif
	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
#if defined(CONFIG_PPC) || defined(CONFIG_SYS_FSL_CLK) || defined(CONFIG_M68K)
	/* get CPU and bus clocks according to the environment variable */
	get_clocks,		/* get CPU and bus clocks (etc.) */
#endif
#if !defined(CONFIG_M68K)
	timer_init,		/* initialize timer */
#endif
#if defined(CONFIG_BOARD_POSTCLK_INIT)
	board_postclk_init,
#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 */
#if defined(CONFIG_PPC) || defined(CONFIG_M68K) || defined(CONFIG_SH) || \
		defined(CONFIG_X86)
	checkcpu,
#endif
#if defined(CONFIG_DISPLAY_CPUINFO)
	print_cpuinfo,		/* display cpu info (and speed) */
#endif
#if defined(CONFIG_DTB_RESELECT)
	embedded_dtb_select,
#endif
#if defined(CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO)
	show_board_info,
#endif
	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
#if defined(CONFIG_HARD_SPI)
	init_func_spi,
#endif
	announce_dram_init,
	dram_init,		/* configure available RAM banks */
#ifdef CONFIG_POST
	post_init_f,
#endif
	INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
#if defined(CONFIG_SYS_DRAM_TEST)
	testdram,
#endif /* CONFIG_SYS_DRAM_TEST */
	INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET

#ifdef CONFIG_POST
	init_post,
#endif
	INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
	/*
	 * Now that we have DRAM mapped and working, we can
	 * relocate the code and continue running from DRAM.
	 *
	 * Reserve memory at end of RAM for (top down in that order):
	 *  - area that won't get touched by U-Boot and Linux (optional)
	 *  - kernel log buffer
	 *  - protected RAM
	 *  - LCD framebuffer
	 *  - monitor code
	 *  - board info struct
	 */
	setup_dest_addr,
#if defined(CONFIG_LOGBUFFER)
	reserve_logbuffer,
#endif
#ifdef CONFIG_PRAM
	reserve_pram,
#endif
	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_arch,
	reserve_stacks,
	dram_init_banksize,
	show_dram_config,
#if defined(CONFIG_M68K) || defined(CONFIG_MIPS) || defined(CONFIG_PPC) || \
	defined(CONFIG_SH)
	setup_board_part1,
#endif
#if defined(CONFIG_PPC) || defined(CONFIG_M68K)
	INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
	setup_board_part2,
#endif
	display_new_sp,
#ifdef CONFIG_OF_BOARD_FIXUP
	fix_fdt,
#endif
	INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
	reloc_fdt,
	reloc_bootstage,
	setup_reloc,
#if defined(CONFIG_X86) || defined(CONFIG_ARC)
	copy_uboot_to_ram,
	do_elf_reloc_fixups,
	clear_bss,
#endif
#if defined(CONFIG_XTENSA)
	clear_bss,
#endif
#if !defined(CONFIG_ARM) && !defined(CONFIG_SANDBOX) && \
		!CONFIG_IS_ENABLED(X86_64)
	jump_to_copy,
#endif
	NULL,
};

void board_init_f(ulong boot_flags)
{
	gd->flags = boot_flags;
	gd->have_console = 0;

	if (initcall_run_list(init_sequence_f))
		hang();

#if !defined(CONFIG_ARM) && !defined(CONFIG_SANDBOX) && \
		!defined(CONFIG_EFI_APP) && !CONFIG_IS_ENABLED(X86_64)
	/* NOTREACHED - jump_to_copy() does not return */
	hang();
#endif
}
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此函数为从系统 RAM（DRAM、DDR 等）执行准备硬件。由于系统RAM 可能尚不可用，因此board_init_f()必须使用当前 GD 来存储必须传递给后续阶段的任何数据。这些数据包括重定位目标、未来的栈和未来的 GD 位置。

总结：
board_init_f 主要完成的工作是：

• 设置机器准备运行 board_init_r()：即初始化 SDRAM 和串行 UART。
• 此时global_data 可用。
• 堆栈位于 SRAM 中。
• BSS 不可用，因此不能使用全局/静态变量，只能使用堆栈变量和 global_data。

board_init_r——板级后置初始化

后一阶段的初始化，主要看init_sequence_r中的定义。
包括：

• 初始化内存分配功能
• 各种外设的初始化，如PCI,NOR/NAND FLASH，SPI，网络等
• 环境变量初始化
• 中断初始化
• 日志缓冲区初始化

static int run_main_loop(void)
{
#ifdef CONFIG_SANDBOX
	sandbox_main_loop_init();
#endif
	/* main_loop() can return to retry autoboot, if so just run it again */
	for (;;)
		main_loop();
	return 0;
}

/*
 * Over time we hope to remove these functions with code fragments and
 * stub funtcions, and instead call the relevant function directly.
 *
 * We also hope to remove most of the driver-related init and do it if/when
 * the driver is later used.
 *
 * TODO: perhaps reset the watchdog in the initcall function after each call?
 */
static init_fnc_t init_sequence_r[] = {
	initr_trace,
	initr_reloc,
	/* TODO: could x86/PPC have this also perhaps? */
#ifdef CONFIG_ARM
	initr_caches,
	/* Note: For Freescale LS2 SoCs, new MMU table is created in DDR.
	 *	 A temporary mapping of IFC high region is since removed,
	 *	 so environmental variables in NOR flash is not availble
	 *	 until board_init() is called below to remap IFC to high
	 *	 region.
	 */
#endif
	initr_reloc_global_data,
#if defined(CONFIG_SYS_INIT_RAM_LOCK) && defined(CONFIG_E500)
	initr_unlock_ram_in_cache,
#endif
	initr_barrier,
	initr_malloc,
	initr_bootstage,	/* Needs malloc() but has its own timer */
	initr_console_record,
#ifdef CONFIG_SYS_NONCACHED_MEMORY
	initr_noncached,
#endif
	bootstage_relocate,
#ifdef CONFIG_OF_LIVE
	initr_of_live,
#endif
#ifdef CONFIG_DM
	initr_dm,
#endif
#if defined(CONFIG_ARM) || defined(CONFIG_NDS32)
	board_init,	/* Setup chipselects */
#endif
	/*
	 * TODO: printing of the clock inforamtion of the board is now
	 * implemented as part of bdinfo command. Currently only support for
	 * davinci SOC's is added. Remove this check once all the board
	 * implement this.
	 */
#ifdef CONFIG_CLOCKS
	set_cpu_clk_info, /* Setup clock information */
#endif
#ifdef CONFIG_EFI_LOADER
	efi_memory_init,
#endif
	stdio_init_tables,
	initr_serial,
	initr_announce,
	INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
#ifdef CONFIG_NEEDS_MANUAL_RELOC
	initr_manual_reloc_cmdtable,
#endif
#if defined(CONFIG_PPC) || defined(CONFIG_M68K) || defined(CONFIG_MIPS)
	initr_trap,
#endif
#ifdef CONFIG_ADDR_MAP
	initr_addr_map,
#endif
#if defined(CONFIG_BOARD_EARLY_INIT_R)
	board_early_init_r,
#endif
	INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
#ifdef CONFIG_LOGBUFFER
	initr_logbuffer,
#endif
#ifdef CONFIG_POST
	initr_post_backlog,
#endif
	INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
#if defined(CONFIG_PCI) && defined(CONFIG_SYS_EARLY_PCI_INIT)
	/*
	 * Do early PCI configuration _before_ the flash gets initialised,
	 * because PCU ressources are crucial for flash access on some boards.
	 */
	initr_pci,
#endif
#ifdef CONFIG_ARCH_EARLY_INIT_R
	arch_early_init_r,
#endif
	power_init_board,
#ifdef CONFIG_MTD_NOR_FLASH
	initr_flash,
#endif
	INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
#if defined(CONFIG_PPC) || defined(CONFIG_M68K) || defined(CONFIG_X86)
	/* initialize higher level parts of CPU like time base and timers */
	cpu_init_r,
#endif
#ifdef CONFIG_PPC
	initr_spi,
#endif
#ifdef CONFIG_CMD_NAND
	initr_nand,
#endif
#ifdef CONFIG_CMD_ONENAND
	initr_onenand,
#endif
#ifdef CONFIG_MMC
	initr_mmc,
#endif
#ifdef CONFIG_HAS_DATAFLASH
	initr_dataflash,
#endif
	initr_env,
#ifdef CONFIG_SYS_BOOTPARAMS_LEN
	initr_malloc_bootparams,
#endif
	INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
	initr_secondary_cpu,
#if defined(CONFIG_ID_EEPROM) || defined(CONFIG_SYS_I2C_MAC_OFFSET)
	mac_read_from_eeprom,
#endif
	INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
#if defined(CONFIG_PCI) && !defined(CONFIG_SYS_EARLY_PCI_INIT)
	/*
	 * Do pci configuration
	 */
	initr_pci,
#endif
	stdio_add_devices,
	initr_jumptable,
#ifdef CONFIG_API
	initr_api,
#endif
	console_init_r,		/* fully init console as a device */
#ifdef CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO_LATE
	console_announce_r,
	show_board_info,
#endif
#ifdef CONFIG_ARCH_MISC_INIT
	arch_misc_init,		/* miscellaneous arch-dependent init */
#endif
#ifdef CONFIG_MISC_INIT_R
	misc_init_r,		/* miscellaneous platform-dependent init */
#endif
	INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
#ifdef CONFIG_CMD_KGDB
	initr_kgdb,
#endif
	interrupt_init,
#ifdef CONFIG_ARM
	initr_enable_interrupts,
#endif
#if defined(CONFIG_MICROBLAZE) || defined(CONFIG_M68K)
	timer_init,		/* initialize timer */
#endif
#if defined(CONFIG_LED_STATUS)
	initr_status_led,
#endif
	/* PPC has a udelay(20) here dating from 2002. Why? */
#ifdef CONFIG_CMD_NET
	initr_ethaddr,
#endif
#ifdef CONFIG_BOARD_LATE_INIT
	board_late_init,
#endif
#if defined(CONFIG_SCSI) && !defined(CONFIG_DM_SCSI)
	INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
	initr_scsi,
#endif
#ifdef CONFIG_BITBANGMII
	initr_bbmii,
#endif
#ifdef CONFIG_CMD_NET
	INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
	initr_net,
#endif
#ifdef CONFIG_POST
	initr_post,
#endif
#if defined(CONFIG_CMD_PCMCIA) && !defined(CONFIG_IDE)
	initr_pcmcia,
#endif
#if defined(CONFIG_IDE)
	initr_ide,
#endif
#ifdef CONFIG_LAST_STAGE_INIT
	INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
	/*
	 * Some parts can be only initialized if all others (like
	 * Interrupts) are up and running (i.e. the PC-style ISA
	 * keyboard).
	 */
	last_stage_init,
#endif
#ifdef CONFIG_CMD_BEDBUG
	INIT_FUNC_WATCHDOG_RESET
	initr_bedbug,
#endif
#if defined(CONFIG_PRAM) || defined(CONFIG_LOGBUFFER)
	initr_mem,
#endif
#ifdef CONFIG_PS2KBD
	initr_kbd,
#endif
	run_main_loop,
};
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总结：
主要执行流程，位于公共代码

• global_data 可用
• SDRAM 可用
• BSS 可用，所有静态/全局变量都可以使用
• 执行最终到 main_loop()

总结

uboot启动流程如下:

1.设置CPU为管理模式
2.关看门狗
3.关中断
4.设置时钟频率
5.关mmu,初始化各个bank
6.进入board_init_f()函数 ，初始化时钟,SDRAM,串口等,划分内存区域
7.重定位，复制uboot，然后修改SDRAM上的uboot链接地址
8.清除bss
9.跳转到board_init_r()函数,启动流程结束