linux移植u-boot(一)——U-Boot详解+自定义命令实战

linux移植u-boot(一)——U-Boot详解+自定义命令实战

2015-02-07

一、Bootloader

    简单地说：Bootloader主要功能就是 在系统上电时开始执行，初始化硬件和设备，准备好软件环境，最后调用操作系统。

    具体的包含：关闭你看门狗WATCHDOG，改变系统时钟，初始化存储控制器

，将操作系统内核代码复制到内存中去运行。

    为了开发方便，可以增加网络功能，从PC上通过串口或者网络下载文件，烧写文件，将flash上的内核代码解压后运行等。

Bootloader分为两种模式：

（1）：启动加载模式：上电后，Bootloader在板子上的某个固态存储设备上将操作系统加载到RAM中运行，没有用户的介入

（2）：下载模式：开发人员可以使用各种命令，允许在各种工作模式之间切换，通过串口或者网络来下载内核文件，并将他们直接放在内存中运行，这就是我们我们所说的U-BOOT。

 

嵌入式linux操作系统从软件角度可以分为四个层次：

1. 引导加载程序bootloader
2. linux内核
3. 文件系统
4. 用户应用程序

 

一般的u-boot分为单阶段，多阶段两种：

多阶段u-boot具有更好的可移植性，可以用两个阶段来概括；

第一阶段：使用汇编来实现，完成一些依赖于CPU体系结构的初始化，包括光比WATCHDOG，关中断，设置CPU的速度和时钟频率，RAM初始化。

    硬件设备初始化 => 为加载Bootloader的第二阶段代码准备RAM空间 => 复制Bootloader的第二阶段代码到RAM空间中 => 设置好栈 => 跳转到第二阶段代码的C入口。

第二阶段：使用C语言来实现，可以实现更为复杂的功能。

    初始化本阶段要使用的硬件设备 => 检测系统内存映射 => 将内核映像和根文件系统映像从Flash上读到RAM空间中 => 为内核设置启动参数 => 调用内核。

 

    Bootlaoder与内核的交互（参数传递的标记方式）

1. 设置标记ATAG_CORE, 已标记此为开始。
2. 设置内核标记
3. 设置命令行标记，就是一个字符串，用来控制内核的一些行为
4. 设置标记ATAG_NONE，标记列表以其结束

    

常用的bootloader包括LILO, GRUB, loadlin, ROLO, Etherboot, BLOB, U-Boot, RedBoot, Vivi等，此处我们研究U-Boot；

二、U-Boot分析与移植

U-Boot，全称Universal Boot Loader, 遵循GPL条款的开业代码项目。

U-Boot下面有26个子目录：分为四类：

1. 平台相关的或者开发板相关的 board、cpu、lib_i386类似
2. 通用的函数 include、lib_generic、common
3. 通用设备驱动程序 disk、drivers、dtt、fs、nand_spl、net、post、rtc
4. U-Boot工具，示例程序，文档 doc、examples、tools

 

U-Boot 的配置、编译、链接过程

配置过程：

    配置文件为根目录下的mkconfig,

    例如，执行make smdk2410_config 实际上就是执行如下命令

        ./mkconfig smdk2410 arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0

    结果：

1. 开发板名称BOARD_NAME 等于 $1
2. 创建到平台/开发板的相关的头文件的链接
3. 创建顶层Makefile包含的文件include/config.mk
4. 创建开发板相关的头文件include/config.h $include <configs/$1.h>

编译、链接

    make all

总结一下U-Boot的编译流程

1. 首先编译cpu/$(CPU)/start.S ,对不同的CPU，还可能编译cpu/$(CPU)下的其他文件。
2. 然后，对平台/开发板相关的每个目录，每个通用目录都使用它们各自的Makefile生成的相应的库
3. 将1、2步骤生成的.0、.a文件按照board/$(BOARDDIR)/config.mk 文件中制定的代码段起始地址，board/$(BOARDDIR)/U-Boot.lds 链接脚本进行链接
4. 第3步得到的ELF格式的U-Boot，然后Makefile还会将其转化成二进制格式文件，S-Record格式。

 

烧写内核映像文件uImage

将uImage放在主机的上的tftp或nfs目录下，确保已经开启tftp或nfs服务。

然后运行命令下载文件，擦除，烧写NAND Flash

tftp 0x80800000 uImage

nand erase 0x0 0x00200000

nand write.jffs2 0x80800000 0x0 $(filesize)

注：nand write.jffs2不要求文件的长度是页对齐（512字节对齐）

也可以使用nand wirte 但是长度要是512字节对齐

 

烧写文件系统映像

tftp 080800000 yaffs.img

nand erase 0xa00000 0x3600000

nand write.yaffs 0x80800000 0xa00000 $(filesize)

使用U-Boot 来烧写程序

tftp 0x30000000 test.bin

go 0x30000000

 

 

注意：生成适用于EasyARM-iMX257的U-Boot文件需要按如下步骤进行操作：

首先，进入u-boot-2009.08目录，清除原有的编译文件，其对应的终端命令如下：

$ cd u-boot-2009.08

$ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabi- distclean

其次，需要配置U-Boot的平台为mx25_3stack_config，对应的终端命令如下：

$ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabi- mx25_3stack_config

Configuring for mx25_3stack board...

然后，执行编译，对应的终端命令如下：

$ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabi-

编译完成后将在u-boot-2009.08目录下得到u-boot.bin文件。

 

 

Loadb 0x80800000 -将uImage从串口发送到davinci的ddr2中0x80800000处。

Protect off all -去掉写保护

Erase 0x200000 0x204ffff -擦除nor flash中uImage占用的空间

Cp.b 0x80800000 0x2050000 0x14b008 -将传送到ddr2中的uImage文件拷贝到flash中

Save -保存flash的内容

补充说明：

如果板卡上已经有u-boot，需要升级为新版的u-boot时，则可以操作如下：

使用超级终端的利用串口发送u-boot到davinci板卡，然后利用在线更新的方式完成u-boot烧写，具体步骤：

1）Protect off all -去掉写保护

2）Erase 0x2000000 0x204ffff -擦除nor flash中u-boot占用的空间

3）Loadb 0x80800000 -将u-boot文件通过串口发送到davinci的ddr2

4)Cp.b 0x80800000 0x2000000 0x17398 -将传送到ddr2中

u-boot文件拷贝到flash中

5)Save -保存flash的内容

 

 

 

三、U-Boot增加自定义命令实例

我们在u-boot下增加我们自定义hello命令。

1. 首先我们在u-boot的common目录下增加一个cmd_hello.c文件

   参照其他命令的书写方式，代码如下

#include <image.h>

#include <malloc.h>

#include <u-boot/zlib.h>

#include <bzlib.h>

#include <environment.h>

#include <lmb.h>

#include <linux/ctype.h>

#include <asm/byteorder.h>

 

int do_hello (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[])

{

    int i = 0;

    printf("hello,Lover雪!!!\nthe argcs are \n");

    for(i = 0 ; i<argc ; i++)

        printf("argv[%d]: %s\n",i,argv[i]);

    return 0;

}

 

U_BOOT_CMD(

    hello,    CONFIG_SYS_MAXARGS,    1,    do_hello,

    "This is a user defined command hello,Lover雪!!!",

    "hello,long help ......\n"

    );

 

1. 修改common下面的makefile文件，告诉U-Boot编译我们自定义的C文件

参考Makefile中其他文件的定义，加入一句

COBJS-y += cmd_hello.o

 

1. 重新make编译 u-boot