小咖解说2024年10月11日日发布:Bootloader引导过程分析

一、Bootloader基本架构

大致可以分为三部分：

1. 固件部分。这部分即为stage1，为加电或复位后CPU执行的最开始的指令地址。它不会被加载进RAM，只初始化硬件，以及将mini_loader加载进内存。

2. mini_loader部分。这部份主要任务是将CFE加载进内存，并且解压。

3. CFE部分。这部分进行硬件环境初始化，并进行image的更新，以及加载kernel。

Bootloader在flash上的布局如下图所示：

二、 Broadcom Bootloader引导过程代码分析

1） 加载mini_loader

Broadcom Bootloader在系统加电以后从src\shared\boot.S中的第一行代码开始执行。boot.S文件的主要任务有：

1.判断芯片类型

2.设置时钟

3.缓存的初始化

4.把Mini-loader加载进RAM

5.C跳转，即进入Mini-loader中执行c_main函数

2） 执行mini_loader

文件：src\shared\load.c

函数名：c_main()

{

...系统初始化…

lode();//加载CFE，并解压缩；

……..

((void(*)(void))LOADADDR)();//跳转到CFE中执行cfe_main()

}

3） 执行CFE

文件：src\cfe\cfe\main\cfe_main.c

函数名：cfe_main()

主要功能：完成硬件的初始化，包括ether driver，PCI，console等外部设备的初始化，image更新，引导kernel等。

void cfe_main(int a,int b)

{

……

board_console_init(); //硬件初始化，包括LED的初始化

cfe_say_hello(); //CFE开始信息

board_device_init(); //设备初始化，包括ether driver等设备

cfe_startup_info(); //输出环境信息，例如存储空间使用情况

cfe_init_ui(); //UI接口的初始化，包括console命令行初始化

board_final_init(); //硬件部分初始化

cfe_autostart(); //image更新，加载kernel

cfe_command_loop(); //如果上一步按了Ctrl-c，则在此循环执行

……

}

4） ether driver

ether driver相关结构体

struct cfe_driver_s {

char *drv_description;// Description of device for SHOW commands

char *drv_bootname; // Devices name prefix for open() */

int drv_class;

const cfe_devdisp_t *drv_dispatch;

void (*drv_probe)(struct cfe_driver_s *drv,unsigned long probe_a,unsigned long probe_b, void *probe_ptr);

} cfe_driver_t;

5） image更新与kernel引导

一个完整的image可能的格式

struct trx_header {

uint32 magic; /* "HDR0" */

uint32 len; /* Length of file including header */

uint32 crc32; /* 32-bit CRC from flag_version to end of file */

uint32 flag_version; /* 0:15 flags, 16:31 version */

uint32 offsets[TRX_MAX_OFFSET]; /* Offsets of partitions from start of header */

};

Kernel的引导过程

三、 Broadcom cfe下操作

# 在 CFE commands获取帮助

CFE>help

#在CFE >状态下修改网络配置

设定MAC地址：

CFE>macprog 97405 1027 8 //芯片类型，序列号，修正版本号

或者

CFE>macprog2 00-10-18-04-22-03

你可以输入CFE>help macprog 或者CFE>help macprog2 获得更多信息

设定IP地址：

自动获取时输入：

CFE>ifconfig eth0 –auto

手动设置时：

CFE>ifconfig eth0 down

CFE>ifconfig eth0 192.168.10.64

CFE>ifconfig eth0 hw ether 00:AA:BB:CC:DD:EE

CFE>ifconfig eth0 up

# 在 CFE >状态下通过TFTP存储kernel到flash

CFE>ifconfig eth0 –auto 或者 CFE>ifconfig eth0 192.168.10.64

CFE>flash -noheader 192.168.10.115:vmlinuz-7405b0 flash0.kernel

# 在 CFE >状态下通过TFTP更新到新的cfe程序

CFE>ifconfig eth0 –auto 或者 CFE>ifconfig eth0 192.168.10.64

CFE>flash –noheader 192.168.10.115:cfe_le_400.bin flash0.cfe

# 在 CFE >状态下通过TFTP导入initrd kernel

CFE>ifconfig eth0 –auto 或者 CFE>ifconfig eth0 192.168.10.64

CFE>boot –z –elf 192.168.10.115:vmlinuz-initrd-7405b0

显示Login:时输入root

# 在 CFE >状态下通过TFTP导入常规kernel (可以理解为是initrd kernel 的精简版本)

CFE>ifconfig eth0 –auto 或者 CFE>ifconfig eth0 192.168.10.64

CFE>boot -z -elf 192.168.10.115:vmlinuz-7405b0 rootfstype=jffs2 root=/dev/mtdblock0 ro

# 在 CFE >状态下从flash分区中导入压缩的内核

CFE>boot -z –elf flash0.kernel: rootfstype=jffs2 root=/dev/mtdblock0 ro

显示Login:时输入root

# 在 CFE >状态下设置为开机自动从flash分区中导入内核

CFE>setenv -p STARTUP “boot -z -elf flash0.kernel: rootfstype=jffs2 root=/dev/mtdblock0 ro”

# 取消自动从flash分区中导入内核（重启板子后会停止在CFE >状态）

CFE>unsetenv STARTUP

# 在 CFE >状态下从磁盘加载跟文件系统

CFE>boot –z –elf 192.168.10.115:vmlinuz-initrd-7405b0

stbutil 192.168.10.115:

Select option 3 // Install root filesystem on harddisk

CFE>ifconfig eth0 -auto

CFE>boot -z -elf 192.168.10.115:vmlinuz-7405b0 rootfstype=ext2 root=/dev/hda1 rw

# 在 CFE >状态下显示FLASH中的可用分区（也可以显示其他设备分区）

CFE>show devices

# 在 CFE >状态下存储文件到一个可用的FALSH分区

CFE>flash -noheader IPADDRESS:filename FLASHPARTITON (可用的FLASHPARTITON 可以通过show devices 命令查看)

# 在 CFE >状态下进入vmlinuz-initrd内核后，通过TFTP安装根文件系统到flash

CFE>boot –z –elf 192.168.10.115:vmlinuz-initrd-7405b0

stbutil 192.168.10.115:

Select option 2 // Install RW JFFS2 rootfs on flash with no special setup 注意此操作执行后,会擦除flash!

# 安装应用软件到平台

如果是只读的文件系统，线先设置为读写权限（平台端）：

mount -o remount,rw/

复制编译生成的应用软件包到NFS根目录（linux服务器端）：

cd /home/ray/bcm/BSEAV/bin/refsw-20100514.97405-linux-uclibc.bin.tgz /opt/nfsroot/

挂载linux服务器的目录（平台端）：

mount 192.168.10.115:/opt/nfsroot /mnt/nfs

然后建立brutus目录，解压/保存软件包，安装，执行（平台端）：

mkdir /home/brutus

cd /home/brutus

tar zxvf /mnt/nfs/refsw-20100514.97405-linux-uclibc.bin.tgz

settop install

settop brutus 或者 nexus brutus