记一次uboot升级过程的两个坑

uboot代码中用到了一个库,考虑到库本身跟uboot版本没什么关系,就直接把旧的库文件拷贝过来使用。结果编译链接是没问题,启动却会卡住。

消失的打印

为了明确卡住的位置,就去修改了库的源码,添加一些打印(此时还是在旧版本uboot下编译的),结果发现卡住的位置或随着添加打印的变化而变化,且有些打印语句,添加后未打印出来。

我决定先从这些神秘消失的打印入手。

分析下uboot中的printf实现,最底层就是写寄存器,是一个同步的函数,也没什么可疑的地方。

为了确认打印不出来的时候,到底有没有调用到printf,我决定给printf增加一个计数器,在gd结构体中,增加一个printf_count字段,初始化为0,每次打印时执行printf_count++并打印出值。

设计这个试验,本意是确认未打印出来时是否确实也调用到了printf,但却有了别的发现,实验结果中printf_count值会异常变化,不是按打印顺序递增,而是会突变成很大的异常值。

printf_count是gd结构体的成员,那就是gd的问题了。进一步将uboot全局结构体gd的地址打印出来。确认了原因是gd结构体的指针变化了。

这也可以解释部分打印消失的现象,原因是我们在gd中有另一个字段,用于控制打印等级。当gd被改动了,printf就可能解析出错,误以为打印等级为0而提前返回。

gd的实现

那么好端端的,gd为什么会被改了呢?这就要先看看gd到底是怎么实现的了。

uboot中维护了一个全局的结构体gd。在代码中加入

DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;

即可使用gd指针访问这个全局结构体,许多地方都会借助gd来保存传递信息。

进一步看看这个宏的定义

旧版本uboot: #define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR register volatile gd_t *gd asm ("r8") 新版本uboot: #define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR register volatile gd_t *gd asm ("r9")

居然不一样,一个是将gd的值放到r8寄存器,一个是放在r9寄存器。

那么就可以猜测到,库是在旧版本uboot中编译出来的,可能使用了r9,那么放到新版本uboot中去,就会破坏r9寄存器中保存的gd值,导致一系列依赖gd的代码不能正常工作。

验证改动

为了求证,将库反汇编出来,发现确实避开了r8寄存器,但使用了r9寄存器。

说明uboot在指定gd寄存器的同时,还有某种方法让其他代码不使用这个寄存器。

那是不是把旧uboot中的这个r8改成r9,重新编译库就可以了呢?试一下,还是不行。

那么禁止其他代码使用r8寄存器肯定就是通过别的方式实现的了。简单粗暴地在旧版本uboot下搜索r8,去掉.c .h等类型后,很容易发现了

./arch/arm/cpu/armv7/config.mk:24:PLATFORM_RELFLAGS += -fno-common -ffixed-r8 -msoft-floa

将-ffixed-r8修改为-ffixed-r9,重新编译出库,这回就可以正常工作了,打印正常,启动正常。反汇编出来也可以看到,新编译出来的库用了r8没有用r9。

当然更好的改法,是直接在新版本的uboot中编译,这是最可靠的。

追本溯源

话说回来,为什么两个版本的uboot,会使用不同的寄存器呢?难道有什么坑?

这就得去翻一下git记录了。

commit fe1378a961e508b31b1f29a2bb08ba1dac063155 Author: Jeroen Hofstee <jeroen@myspectrum.nl> Date: Sat Sep 21 14:04:41 2013 +0200 ARM: use r9 for gd To be more EABI compliant and as a preparation for building with clang, use the platform-specific r9 register for gd instead of r8. note: The FIQ is not updated since it is not used in u-boot, and under discussion for the time being. The following checkpatch warning is ignored: WARNING: Use of volatile is usually wrong: see Documentation/volatile-considered-harmful.txt Signed-off-by: Jeroen Hofstee <jeroen@myspectrum.nl> cc: Albert ARIBAUD <albert.u.boot@aribaud.net>

从git记录中,也可以确认完整地将r8切换到r9,都需要做哪些修改

diff --git a/arch/arm/config.mk b/arch/arm/config.mk index 16c2e3d1e0..d0cf43ff41 100644 --- a/arch/arm/config.mk +++ b/arch/arm/config.mk @@ -17,7 +17,7 @@ endif LDFLAGS_FINAL += --gc-sections PLATFORM_RELFLAGS += -ffunction-sections -fdata-sections \ - -fno-common -ffixed-r8 -msoft-float + -fno-common -ffixed-r9 -msoft-float # Support generic board on ARM __HAVE_ARCH_GENERIC_BOARD := y diff --git a/arch/arm/cpu/armv7/lowlevel_init.S b/arch/arm/cpu/armv7/lowlevel_init.S index 82b2b86520..69e3053a42 100644 --- a/arch/arm/cpu/armv7/lowlevel_init.S +++ b/arch/arm/cpu/armv7/lowlevel_init.S @@ -22,11 +22,11 @@ ENTRY(lowlevel_init) ldr sp, =CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */ #ifdef CONFIG_SPL_BUILD - ldr r8, =gdata + ldr r9, =gdata #else sub sp, #GD_SIZE bic sp, sp, #7 - mov r8, sp + mov r9, sp #endif /* * Save the old lr(passed in ip) and the current lr to stack diff --git a/arch/arm/include/asm/global_data.h b/arch/arm/include/asm/global_data.h index 79a9597419..e126436093 100644 --- a/arch/arm/include/asm/global_data.h +++ b/arch/arm/include/asm/global_data.h @@ -47,6 +47,6 @@ struct arch_global_data { #include <asm-generic/global_data.h> -#define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR register volatile gd_t *gd asm ("r8") +#define DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR register volatile gd_t *gd asm ("r9") #endif /* __ASM_GBL_DATA_H */ diff --git a/arch/arm/lib/crt0.S b/arch/arm/lib/crt0.S index 960d12e732..ac54b9359a 100644 --- a/arch/arm/lib/crt0.S +++ b/arch/arm/lib/crt0.S @@ -69,7 +69,7 @@ ENTRY(_main) bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */ sub sp, #GD_SIZE /* allocate one GD above SP */ bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */ - mov r8, sp /* GD is above SP */ + mov r9, sp /* GD is above SP */ mov r0, #0 bl board_init_f @@ -81,15 +81,15 @@ ENTRY(_main) * 'here' but relocated. */ - ldr sp, [r8, #GD_START_ADDR_SP] /* sp = gd->start_addr_sp */ + ldr sp, [r9, #GD_START_ADDR_SP] /* sp = gd->start_addr_sp */ bic sp, sp, #7 /* 8-byte alignment for ABI compliance */ - ldr r8, [r8, #GD_BD] /* r8 = gd->bd */ - sub r8, r8, #GD_SIZE /* new GD is below bd */ + ldr r9, [r9, #GD_BD] /* r9 = gd->bd */ + sub r9, r9, #GD_SIZE /* new GD is below bd */ adr lr, here - ldr r0, [r8, #GD_RELOC_OFF] /* r0 = gd->reloc_off */ + ldr r0, [r9, #GD_RELOC_OFF] /* r0 = gd->reloc_off */ add lr, lr, r0 - ldr r0, [r8, #GD_RELOCADDR] /* r0 = gd->relocaddr */ + ldr r0, [r9, #GD_RELOCADDR] /* r0 = gd->relocaddr */ b relocate_code here: @@ -111,8 +111,8 @@ clbss_l:cmp r0, r1 /* while not at end of BSS */ bl red_led_on /* call board_init_r(gd_t *id, ulong dest_addr) */ - mov r0, r8 /* gd_t */ - ldr r1, [r8, #GD_RELOCADDR] /* dest_addr */ + mov r0, r9 /* gd_t */ + ldr r1, [r9, #GD_RELOCADDR] /* dest_addr */ /* call board_init_r */ ldr pc, =board_init_r /* this is auto-relocated! */ 启动慢问题 问题简述

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