UBOOT_v2.0

nullUBOOTUBOOTwww.jsetc.com导航导航1.交叉编译工具链的使用与安装2. BootLoader介绍3. Uboot介绍4. Uboot命令5. Uboot工作流程6. Uboot移植交叉工具链交叉工具链为什么使用交叉工具链呢？交叉工具链交叉工具链交叉工具链的使用与安装 （演示） 概念概念什么是BootLoader？软件层次软件层次一个嵌入式系统从软件角度来看分为三个层次： 引导加载程序 包括固化在固件(firmware)中的 boot 程序(可 选)，和 BootLoader 两大部分。 Linux 内核 特定于嵌入式平台的定制内核。 文件系统 包括了系统命令和应用程序。 软件层次软件层次一个同时装有 BootLoader、内核的启动参数、内核映像和根文件系统映像的固态存储设备的典型空间分配结构图: 回忆PC回忆PCPC机中的引导加载程序由BIOS（其本质是一段固件程序）和GRUB或LILO一起组成。BIOS在完成硬件检测和资源分配后，将硬盘中的引导程序读到系统内存中然后将控制权交给引导程序。引导程序的主要任务是将内核从硬盘上读到内存中,然后跳转到内核的入口点去运行，即启动操作系统。 定义定义在嵌入式系统中，通常没有像BIOS那样的固件程序，因此整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader来完成。比如在一个基于 ARM7TDMI core的嵌入式系统中，系统在上电或复位时都从地址 0x00000000开始执行。而在这个地址处安排的通常就是系统的BootLoader程序。 定义定义简单地说，BootLoader就是在操作系统运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，可以初始化硬件设备，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统做好准备。 安装安装系统加电或复位后，所有的CPU通常都从CPU制造商预先安排地址开始执行。比如，S3C2440在复位后从地址0x00000000起开始执行。而嵌入式系统则将固态存储设备（比如：FLASH）安排在这个地址上，而bootloader程序又安排在固态存储器的最前端，这样就能保证在系统加电后，CPU首先执行BootLoader程序移植移植为什么需要进行bootloader移植？ 移植移植每种不同的CPU体系结构都有不同的BootLoader。除了依赖于CPU的体系结构外，BootLoader 还依赖于具体的嵌入式板级设备的配置，比如板卡的硬件地址分配，外设芯片的类型等。这也就是说，对于两块不同的开发板而言，即使它们是基于同一种CPU而构建的，但如果他们的硬件资源或配置不一致的话，要想在一块开发板上运行的BootLoader程序也能在另一块板子上运行，还是需要作修改。 流程流程BootLoader 的启动过程可分为单阶段（Single- Stage）和多阶段（Multi-Stage）两种，通常多 阶段的 BootLoader 具有更复杂的功能，更好的 可移植性。从固态存储设备上启动的 BootLoader 大多采用两阶段，即启动过程可以 分为 stage 1和 stage2：stage1完成初始化硬 件，为stage2准备内存空间，并将stage2复制到 内存中，设置堆栈，然后跳转到stage2。 流程流程BootLoader 的 stage1 通常包括以下步骤： 硬件设备初始化 为加载 BootLoader 的 stage2 准备 RAM 空间 拷贝 BootLoader 的 stage2 到 RAM 空间中 设置好堆栈（why??） 跳转到 stage2 的 C 入口点 流程流程BootLoader 的 stage2 通常包括以下步骤： 初始化本阶段要使用到的硬件设备 将内核映像和根文件系统映像从 flash 上读到 RAM 中 调用内核 内存分布内存分布导航导航 1.交叉编译工具链的使用与安装 2. BootLoader介绍3. Uboot介绍4. Uboot命令5. Uboot工作流程6. Uboot移植nullUboot是德国DENX小组开发的用于多种嵌入式CPU（ MIPS、x86、ARM、XScale等）的bootloader程序,UBoot不仅支持嵌入式Linux系统的引导，还支持VxWorks, QNX等多种嵌入式操作系统。 下载下载从下面地址可以下载到uboot的源代码： ftp://ftp.denx.de/pub/u-boot/ 目录结构目录结构进入到UBOOT目录，可以得到如下的目录结构： |­­ board |­­ common |­­ cpu |­­ disk |­­ doc |­­ drivers |­­ dtt |­­ examples |­­ fs |­­ include 目录结构目录结构|­­ lib_arm |­­ lib_generic |­­ lib_i386 |­­ lib_m68k |­­ lib_microblaze |­­ lib_mips |­­ lib_nios |­­ lib_nios2 |­­ lib_ppc |­­ net |­­ post |­­ rtc |­­ tools 目录结构目录结构Board 和开发板有关的文件。每一个开发板都以一个子目录出现在当前目录中，比如:SMDK2410,子目录中存放与开发板相关的文件。 Common 实现Uboot支持的命令。 Cpu 与特定CPU架构相关的代码，每一款Uboot下支持的CPU在该目录下对应一个子目录，比如有子目录arm920t等。 nullDisk 对磁盘的支持。 Doc 文档目录。Uboot有非常完善的文档，推荐大 家参考阅读。 Drivers Uboot支持的设备驱动程序都放在该目录，比 如各种网卡、支持CFI的Flash、串口和USB等。 目录结构目录结构Fs 文件系统的支持。 Include Uboot使用的头文件。该目录下configs目录有 与开发板相关的配置头文件，如smdk2410.h。 该目录下的asm目录有与CPU体系结构相关的头 文件。 目录结构目录结构Net 与网络 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 栈相关的代码，例如：TFTP协议、RARP协议的实现。 Tools 生成Uboot的工具，如：mkimage, crc等 等。 nullNet 与网络协议栈相关的代码，例如：TFTP协议、RARP协议的实现。 Tools 生成Uboot的工具，如：mkimage, crc等等。 编译编译Uboot的Makefile从功能上可以分成两个部分： 执行每种board相关的配置 编译生成uboot.bin文件 编译编译Uboot.bin的生成也分为两步，以smdk2410为例来说明，如下： 选择要使用的board： $make smdk2410_config 生成include/config.mk 编译生成u-boot.bin： $make CROSS_COMPILE=arm-linux- 导航导航 1.交叉编译工具链的使用与安装 2. BootLoader介绍3. Uboot介绍4. Uboot命令5. Uboot工作流程6. Uboot移植常用命令常用命令尽管UBOOT提供了丰富的命令集，但不同的单板所支持的命令并不一定一样（可配置，How?后面章节），help 命令可用于察看当前单板所支持的命令。 [2410] # help autoscr -run script from memory base -print or set address offset bdinfo -print Board Info structure bootm -boot application image from memory 环境变量相关环境变量相关printenv 查看环境变量 usage: printenv - print values of all environment variables printenv name ... - print value of environment variable 'name' Uboot> printenv ipaddr=192.168.1.1 ethaddr=12:34:56:78:9A:BC serverip=192.168.1.5 环境变量相关环境变量相关setenv 添加、修改、删除环境变量 setenv name value ... - set environment variable 'name' to 'value setenv name - delete environment variable 'name‘ Uboot> setenv myboard AT91RM9200DK Uboot> printenv serverip=192.168.1.5 myboard=AT91RM9200DK 环境变量相关环境变量相关saveenv 保存环境变量 将当前定义的所有变量及其值存入flash中。 文件下载文件下载tftp 通过网络下载文件 注意：使用tftp，需要先配置好网络 Uboot> setenv ethaddr 12:34:56:78:9A:BC Uboot> setenv ipaddr 192.168.1.1 Uboot> setenv serverip 192.168.1.254 （tftp服务器的地址） 例： Uboot> tftp 32000000 uImage 把server（IP=环境变量中设置的serverip）中服务目录 下的uImage通过TFTP读入到0x32000000处。 内存操作内存操作md 显示内存区的内容。 md采用十六进制和ASCII码两种形式来显示存储单元的内容。 这条命令还可以采用长度标识符 .l, .w和.b ： md [.b, .w, .l] address md.w 100000 00100000: 2705 1956 5050 4342 6f6f 7420 312e 312e 00100010: 3520 284d 6172 2032 3120 3230 3032 202d 内存操作内存操作mm 修改内存，地址自动递增。 mm [.b, .w, .l] address mm 提供了一种互动修改存储器内容的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。它会显示地址和当前值，然后提示用户输入。如果你输入了一个合法的十六进制数，这个新的值将会被写入该地址。然后提示下一个地址。如果你没有输入任何值，只是按了一下回车，那么该地址的内容保持不变。如果想结束输入，则输入空格，然后回车。 => mm 100000 00100000: 27051956 ? 0 00100004: 50504342 ? AABBCCDD Flash操作Flash操作flinfo 查看Flash扇区信息 Usage：Uboot> flinfo Flash操作Flash操作protect Flash写保护 打开或关闭扇区写保护 用法： protect off all 关闭所有扇区的写保护 protect on all 打开所有扇区的写保护 protect off start end 关闭从start 到 end 扇区的写保护(start为要关闭的第1个扇区的起始址，end为要关闭的最后一个扇区的结束地址) protect on start end 打开从start 到 end 扇区的写保护 Flash操作Flash操作erase 擦除flash扇区 用法： erase start end 擦除从start 到 end 的扇区，start 为要擦除的第 1个扇区的起始地址，end 为要擦除的最后一个扇区的结束地址(在使用cp命令向Nor型Flash写入数据之前必须先使用erase 命令擦除flash，因为nor flash 按字节写入时，无法写入1，所以必须通过擦除来写入1)。 例：erase 30000 1effff Flash操作Flash操作cp 数据拷贝。 cp [.b, .w, .l] saddress daddress len cp 提供了一种内存与内存，内存与Flash之间数据拷贝的方法。 例： cp.b 31000000 50000 d0000 将内存地址0x31000000处的数据（长度为 0xd0000）拷贝到地址0x50000处（Flash中） cp.b 32000000 120000 c0000 将内存地址0x32000000处的数据（长度为 0xc0000）拷贝到地址0x120000处（Flash中） 执行程序执行程序go 执行内存中的二进制代码，一个简单的跳转到指定地址 go addr [arg ...] - start application at address‘addr‘， passing 'arg' as arguments 执行程序执行程序bootm 执行内存中的二进制代码 bootm [addr [arg ...]] - boot application image stored in memory passing arguments 'arg ...'; when booting a Linux kernel, 'arg' can be the address of an initrd image 要求二进制代码有固定格式的文件头。 开发板信息开发板信息bdinfo – 显示开发板信息 bdinfo命令（简写为bdi）将在终端显示诸如内存地址和大小、时钟频率、MAC地址等信息。这些信息在传递给Linux内核一些参数时可能会用到。 自动启动自动启动设置自动启动 mini2440=>setenv bootcmd tftp 31000000 uImage \; bootm 31000000 mini2440 =>saveenv 实验实验Uboot命令 使用该小节介绍的命令导航导航 1.交叉编译工具链的使用与安装 2. BootLoader介绍3. Uboot介绍4. Uboot命令5. Uboot工作流程6. Uboot移植工作模式工作模式大多数BootLoader都包含两种不同的操作模式：“启动模式” 和“下载模式”，这种区别仅对于开发人员才有意义,但从最终用户的角度看,BootLoader的作用就是用来加载操作系统,而不存在所谓的启动模式与下载模式。 启动模式启动模式这种模式也称为“自主” 模式，是指BootLoader 从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统自动加载到 RAM 中运行,整个过程并没有用户的介入。这种模式是BootLoader 的正常工作模式，因此在嵌入式产品发布的时侯，BootLoader 显然必须工作在这种模式下。 下载模式下载模式在这种模式下，目标机上的BootLoader 将通过串口或网络等通信手段从主机（Host）下载文件 ，然后控制启动流程。 代码导读代码导读参考文档《uboot启动流程》导航导航 1.交叉编译工具链的使用与安装 2. BootLoader介绍3. Uboot介绍4. Uboot命令5. Uboot工作流程6. Uboot移植软硬件配置软硬件配置为什么需要对Uboot进行移植？ BootLoader 依赖于： 具体的CPU体系、具体的板级设备配置 (芯片级移植、板级移植） 软硬件配置软硬件配置具体的板级设备的配置在哪里？ 板级设备的配置文件位于 include/configs/.h 用相应的BOARD定义代替（例：smdk2410.h） Smdk2410.hSmdk2410.h#define CONFIG_ARM920T 1 /* CPU 类型 */ #define CONFIG_S3C2410 1 /* MCU类型 */ #define CONFIG_SMDK2410 1 /* 开发板型号 */ #define USE_920T_MMU 1 /* 使用MMU */ Smdk2410.hSmdk2410.h#undef CONFIG_USE_IRQ /* 不使用 IRQ/FIQ */ /* malloc 池大小*/ #define CFG_MALLOC_LEN (CFG_ENV_SIZE +128*1024) /* 数据段大小 128字节 */ #define CFG_GBL_DATA_SIZE 128 Smdk2410.hSmdk2410.h/* 使用 CS8900 网卡 */ #define CONFIG_DRIVER_CS8900 1 /* CS8900A 基地址 */ #define CS8900_BASE 0x19000300 /* 使用串口1 */ #define CONFIG_SERIAL1 1 /* 波特率 */ #define CONFIG_BAUDRATE 115200 Smdk2410.hSmdk2410.hSmdk2410.hSmdk2410.h /* 自动启动等待时间 */ #define CONFIG_BOOTDELAY 3 /* 内核启动参数 */ #define CONFIG_BOOTARGS "root=ramfs devfs=mount console=ttySA0,9600“ #define CONFIG_ETHADDR 08:00:3e:26:0a:5b #define CONFIG_NETMASK 255.255.255.0 #define CONFIG_IPADDR 10.0.0.110 #define CONFIG_SERVERIP 10.0.0.1 Smdk2410.hSmdk2410.h#define CONFIG_BOOTCOMMAND "tftp; bootm“ #define CFG_PROMPT "SMDK2410 # " #define PHYS_SDRAM_1 0x30000000 /* SDRAM Bank1 */ /* 64 MB */ #define PHYS_SDRAM_1_SIZE 0x04000000 #define CFG_LOAD_ADDR 0x33000000 /* 默认的启动地址 */ #define CFG_BAUDRATE_TABLE { 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 } /*可用的波特率*/ Smdk2410.hSmdk2410.h/* 有一片SDRAM */ #define CONFIG_NR_DRAM_BANKS 1 /* FLASH No1的基地址 */ #define PHYS_FLASH_1 0x00000000 /* FLASH 的基地址 */ #define CFG_FLASH_BASE PHYS_FLASH_1 移植移植怎么做Uboot的移植呢?移植方法移植方法开始移植之前，首先要分析U-Boot已经支持 的开发板，选择出硬件配置最接近的开发板。选择的原则是，首先选择MCU相同的开发板，如果没有，则选择MPU相同的开发板。 移植范例移植范例以mini2440开发板为例，该开发板采用s3c2440芯片。根据选择原则，首先选择MCU为s3c2440的开发板, 但 UBoot 各版本均不支持采用s3c2440芯片的开发板。因此根据第二原则，选择MPU相同，即ARM核为arm920T的开发板，Uboot支持SMDK2410开发板,并且SMDK2410采用s3c2410芯片，s3c2410采用的正好是arm920T,因此选取SMDK2410开发板作为移植参考板。 移植范例移植范例以mini2440开发板为例，该开发板采用s3c2440 芯片。根据选择原则，首先选择MCU为s3c2440 的开发板，但 UBoot 各版本均不支持采用 s3c2440芯片的开发板。因此根据第二原则，选 择MPU相同，即ARM核为arm920T的开发板， Uboot支持SMDK2410开发板,并且SMDK2410 采用s3c2410芯片，s3c2410采用的正好是 arm920T，因此选取SMDK2410开发板作为移植 参考板。 移植步骤移植步骤移植U-Boot的基本步骤如下: 在顶层Makefile中为开发板添加新的配置选项， 使用已有的配置项目为例 smdk2410_config:unconfig @./mkconfig $(@:_config=) arm arm920t Smdk2410 NULL s3c24x0 参考上面2行，添加下面2行: mini2440_config: unconfig @./mkconfig $(@:_config=) arm arm920t mini2440 NULL s3c24x0 移植步骤移植步骤arm: CPU 架构 arm920t: CPU 类型,对应cpu/arm920t目录 mini2440: 开发板型号,对应board/mini2440目录 NULL:开发者 s3c24x0: 片上系统(SOC) 移植步骤移植步骤在board目录中创建一个属于新开发板的目录， 并添加文件: mkdir –p board/mini2440 cp –rf board/smdk2410/* board/mini2440 为开发板添加新的配置文件 先复制参考开发板的配置文件,再修改。例如： $cp include/configs/smdk2410.h include/configs/mini2440.h 移植步骤移植步骤选择板级配置 $ make mini2440_config 编译U-Boot 执行make CROSS_COMPILE=arm- linux- 命令，编译成功可以得到U-Boot映像。移植步骤移植步骤烧写Uboot 参考<<友善之臂mini2440使用手册>> 实验一实验一移植Uboot 移植Uboot到mini2440板具备Ping命令 Nor flash写入支持 实验二实验二Uboot自主模式设置 将内核、ramdisk通过uboot写入flash修改uboot相关参数，将uboot设置为自主模式，能使用flash中的内核、ramdisk自动启动