導讀：嵌入式Linux系統(tǒng)搭建，bootloader是必不可少的一環(huán)，而U-Boot已成嵌入式Linux事實標準。所以較為深入的分析U-Boot的設計，對于更好的理解U-Boot的工作原理有著重要意義。

　　1. U-Boot簡介

　　Das U-Boot 是一個主要用于嵌入式系統(tǒng)的引導加載程序，可以支持多種不同的計算機系統(tǒng)結構，包括PPC、ARM、AVR32、MIPS、x86、68k、Nios與MicroBlaze。這也是一套在GNU通用公共許可證之下發(fā)布的自由軟件。《百度百科》

　　見http://www.denx.de/wiki/U-Boot

　　如其官網(wǎng)上所述，具有十大黃金法則：小巧、快速、簡單、可移植、可配置、可調試、易用、可維護、優(yōu)雅、開源。

　　（1. Keep it Small，2. Keep it Fast，3. Keep it Simple，4. Keep it Portable;5. Keep it Configurable;6. Keep it Debuggable;7. Keep it Usable;8. Keep it Maintainable;9. Keep it Beautiful;10. Keep it Open）

　　所以本文試圖從其設計的角度進行分析這些黃金法則，以期自己在軟件工程思想的角度能有所獲，同時也將自己筆記分享（Keep it open），方便與人交流，以期獲得更為深入的理解與體悟。

　　廢話說了蠻多，Let‘s go：

　　2. U-Boot文件夾拓撲結構

　　基于u-boot-u-boot-2016.09.y的文件夾結構如下：

　　arch 體系架構依賴

　　api 機器架構獨立API，外部調用接口

　　實現(xiàn)I/O，如標準化輸入輸出，顯示，網(wǎng)絡API、存儲API等，為cmd提供支持

　　board 板級依賴實現(xiàn)。

　　cmd shell命令實現(xiàn)

　　common 與架構無關的雜項獨立功能

　　configs 板級配置文件

　　disk 磁盤分區(qū)實現(xiàn)

　　doc 文檔

　　drivers 通用設備驅動程序

　　examples 應用示例代碼

　　fs 文件系統(tǒng)實現(xiàn)（cramfs，ext2，jffs等）

　　include 頭文件

　　lib 通用庫

　　license

　　net 網(wǎng)絡通訊實現(xiàn)

　　post 上電自檢是實現(xiàn)

　　scripts 構建腳本以及Makefile

　　tests 各種單元測試

　　tools 生成S-Record或U-Boot映像的工具等。

　　3. 項目管理

　　U-Boot采用Kconfig進行項目管理，實現(xiàn)可裁剪可配置，新版U-Boot已支持make menuconfig功能，實現(xiàn)了易用的設計目標。其配置界面與內核一樣。

　　4. 模塊層次架構分析

　　arch 實現(xiàn)了不同體系結構的CPU，指令集、設備樹底層抽象，利用鏈接綁定實現(xiàn)了符號入口相對位置保持不變，故才能實現(xiàn)將內核鏡像拷貝到內存然后進行引導的功能。lib實現(xiàn)了初始化C運行時環(huán)境（棧/堆指針等的初始化），dts實現(xiàn)了設備樹的底層體系架構依賴的具體抽象剝離。

　　machine ，由于同樣的內核相同，各家芯片外設都不盡相同，所以將各自個性實現(xiàn)剝離實現(xiàn)于此，這主要體系在ARM體系的芯片，由于ARM公司售賣IP，各家芯片廠商在內核的基礎上延伸出各自不同的芯片，所以需要將差異性剝離實現(xiàn)。

　　board， 實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)鏈下游，設備廠商的差異性，對于產(chǎn)品設計而言，需要將各自在boot階段需要嚴格初始化的實現(xiàn)放在這里，比如IO口的初始化，產(chǎn)品中大部分IO口必須顯式設置其初始狀態(tài)。

　　driver 這里實現(xiàn)了boot階段必要的設備驅動，如網(wǎng)口、顯示等。

　　dts 實現(xiàn)了設備樹

　　api 實現(xiàn)了基本的IO，如標準化輸入輸出，顯示，網(wǎng)絡API、存儲API等，為cmd提供支持。

　　disk 實現(xiàn)了輕量級磁盤管理

　　fs 文件系統(tǒng)實現(xiàn)（cramfs，ext2，jffs等）

　　lib 通用庫，比如CRC算法，加密算法，壓縮算法，字符串操作等

　　cmd 實現(xiàn)了U-Boot命令集。

　　net 實現(xiàn)網(wǎng)絡協(xié)議層

　　cmd shell命令集，調用下層實現(xiàn)用戶接口功能，如下載，引導，存儲環(huán)境變量，打印信息等。

　　common 是U-Boot 主體，如系統(tǒng)停留在U-Boot階段，CPU始終在執(zhí)行一個死循環(huán)，run_main_loop（）。

　　5.基于armv8無SPL的啟動流程分析

　　5.1 匯編程序執(zhí)行階段

　　5.2 C執(zhí)行階段

　　board_init_r的調用，進入C執(zhí)行階段，如下：

　　至此，粗淺的將U-Boot的架構設計分析了一下。還有很多設計細節(jié)有待深挖。文中僅代表個人理解觀點，錯誤在所難免，歡迎交流。