1uboot移植要点[原创☆☆]
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一:我们先来了解下实际内存:
nand、nor、ram。
所以从CPU是从那部分启动的呢?
答:要看主控芯片的boot如何设置(正如分的启动方式和下载方式一样)。
uboot:sd卡→iRAM(DDR3)
作用简述:
他的作用就是硬件→OS;相当于OS和硬件的一个桥梁
Boot Loader 就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序,我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图,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内核做好一切准备。
Boot Loader有若干种,其中Grub、Lilo和spfdisk是常见的Loader。
我们以Grub为例来讲解吧,毕竟用lilo和spfdisk的人并不多。
系统读取内存中的grub配置信息(一般为menu.lst或grub.lst),并依照此配置信息来启动不同的操作系统。
移植方略:
1.1 uboot的介绍
Uboot是德国DENX小组的开发用于多种嵌入式CPU的bootloader程序, UBoot不仅仅支持嵌入式Linux系统的引导,当前,它还支持NetBSD, VxWorks, QNX, RTEMS, ARTOS, LynxOS嵌入式操作系统。UBoot除了支持PowerPC系列的处理器外,还能支持MIPS、 x86、ARM、NIOS、XScale等诸多常用系列的处理器。
1.2 uboot的体系结构
目录树
|--board
|--common
|--cpu
|--disk
|--doc
|--drivers
|--dtt
|--examples
|--fs
|--include
|--lib_arm
|--lib_generic
|--net
|--post
|--rtc
|--tools
2. board:和一些已有开发板有关的文件. 每一个开发板都以一个子目录出现在当前目录中,比如说: leopard2a子目录中存放与我们开发板相关的配置文件.
3. common:实现uboot命令行下支持的命令,每一条命令都对应一个文件。例如bootm命令对应就是cmd_bootm.c。
4. cpu:与特定CPU架构相关目录,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arm926ejs就是我们开发板上使用的cpu架构目录。
5. disk:对磁盘的支持。
5. doc:文档目录。Uboot有非常完善的文档,推荐大家参考阅读。
6. 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。
7. fs: 支持的文件系统,Uboot现在支持cramfs、fat、fdos、jffs2和registerfs。
8. include:Uboot使用的头文件,还有对各种硬件平台支持的汇编文件,系统的配置文件和对文件系统支持的文件。该目录耤onfigs目录有与开发 板相关的配置头文件,如leopard2a.h。该目录下的asm目录有与CPU体系结构相关的头文件,asm对应的是asmarm.
9. lib_xxxx: 与体系结构相关的库文件。如与ARM相关的库放在lib_arm中。
10. net:与网络协议栈相关的代码,BOOTP协议、TFTP协议、RARP协议和NFS文件系统的实现。
11. tools:生成Uboot
的工具,如:mkimage, crc等等。
2. uboot的运行过程分析
2.1 启动模式介绍
大多数 Boot Loader 都包含两种不同的操作模式:"启动加载"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,Boot Loader 的作用就是用来加载操作系统,而并不存在所谓的启动加载模式与下载工作模式的区别。
启动加载(Boot loading)模式:这种模式也称为"自主"(Autonomous)模式。也即 Boot Loader 从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统加载到 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,Boot Loader 显然必须工作在这种模式下。
下载(Downloading)模式:在这种模式下,目标机上的 Boot Loader 将通过串口连接或网络连接等通信手段从主机(Host)下载文件,比如:下载内核映像和根文件系统映像等。从主机下载的文件通常首先被 BootLoader 保存到目标机的 RAM 中,然后再被 BootLoader 写到目标机上的FLASH 类固态存储设备中。BootLoader 的这种模式通常在第一次安装内核与根文件系统时被使用;此外,以后的系统更新也会使用 BootLoader 的这种工作模式。工作于这种模式下的 Boot Loader 通常都会向它的终端用户提供一个简单的命令行接口。
UBoot这样功能强大的 Boot Loader 同时支持这两种工作模式,而且允许用户在这两种工作模式之间进行切换。
2.2 运行过程
大多数bootloader都分为阶段1(stage1)和阶段2(stage2)两大部分,uboot也不例外。依赖于CPU体系结构的代码(如CPU 初始化代码等)通常都放在阶段1中且通常用汇编语言实现,而阶段2则通常用C语言来实现,这样可以实现复杂的功能,而且有更好的可读性和移植性。
U - Boot 编译后的代码定义一般不超过100kB ,并且这100 kB 又分成两个阶段来执行. 第一阶段的代码在start . s 中定义,大小不超过10 kB ,它包括从系统上电后在0x00000000 地址开始执行的部分. 这部分代码运行在Flash 中,它包括对arm926ejs的一些寄存器的初始化和将U - Boot 的第二阶段代码从Flash 拷贝到SDRAM 中. 除去第一阶段的代码,剩下的部分都是第二阶段的代码. 第二阶段的起始地址是在第一阶段代码中指定的,被复制到SDRAM后,就从第一阶段跳到这个入口地址开始执行剩余部分代码. 第二阶段主要是进行一些BSS 段设置,堆栈的初始化等工作,最后会跳转到main -loop 函数中,接受命令并进行命令处理. 图1 给出了U - Boot 的详细的运行过程包括对内核的设置、装载及调用过程.
系统复位进入u-boot stage l的入口点 |
硬件设备的初始化 |
为加载uboot stage 2准备ram空间 |
设置好堆栈 |
跳转到stage 2的C入口点 |
初始化本阶段要用到的设备 |
检查内存映射 |
将kernel映像和文件映像从flash中读到ram中 |
为内核设定启动参数 |
调用内核 |
2.3 本开发板的地址分布(leopard2a)
可以根据变换后的分区结构,设置
uboot_addr,uboot_addr_end,kernel_addr,kernel_addr_end,rootfs_addr,rootfs_addr_end,
config_addr, config_addr_end等环境变量,调整bootloader。
SDRAM的调整修改linux-2.4.20_mvl31/drivers/mtd/maps/physmap.c
2.4 运行代码分析
2.4.1 stage 1
uboot的stage1代码通常放在start.s文件中,它用汇编语言写成,其主要代码包括定义入口,设置异常向量,设置cpu的模式和频率,配置内存区控制寄存器,安装uboot的栈空间,关闭看门狗等。由于本人对ram的汇编不太熟悉,所以这一部分不作具体分析。
2.4.2 stage 2
lib_arm/board.c中的start armboot是C语言开始的函数,也是整个启动代码中C语言的主函数,同时还是整个uboot(armboot)的主函数,该函数主要完成如下操作:
2.4.2.1 调用一系列初始化函数
1. 指定初始函数表:
init_fnc_t *init_sequence[] = {
cpu_init, /* cpu的基本设置 */
board_init, /* 开发板的基本初始化 */
interrupt_init, /* 初始化中断 */
env_init, /* 初始化环境变量 */
init_baudrate, /* 初始化波特率 */
serial_init, /* 串口通讯初始化 */
console_init_f, /* 控制台初始化第一阶段 */
display_banner, /* 通知代码已经运行到该处 */
dram_init, /* 配制可用的内存区 */
display_dram_config,
#if defined(CONFIG_VCMA9) || defined (CONFIG_CMC_PU2)
checkboard,
#endif
NULL,
};
执行初始化函数的代码如下:
for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) {
if ((*init_fnc_ptr)() != 0) {
hang ();
}
}
2. 配置可用的Flash区
flash_init ()
3. 初始化内存分配函数
mem_malloc_init()
4. nand flash初始化
#if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NAND)
puts ("NAND:");
nand_init(); /* go init the NAND */
#endif
5. 初始化环境变量
env_relocate ();
6. 外围设备初始化
devices_init()
7. I2C总线初始化
i2c_init();
8. LCD初始化
drv_lcd_init();
9. VIDEO初始化
drv_video_init();
10. 键盘初始化
drv_keyboard_init();
11. 系统初始化
drv_system_init();
2.4.2.2初始化网络设备
初始化相关网络设备,填写IP、MAC地址等。
1. 设置IP地址
gd->bd->bi_ip_addr = getenv_IPaddr ("ipaddr");
2. 设置mac地址
{
int i;
ulong reg;
char *s, *e;
uchar tmp[64];
i = getenv_r ((uchar*)("ethaddr"), tmp, sizeof (tmp));
s = (i > 0) ? (char*)tmp : NULL;
for (reg = 0; reg < 6; ++reg) {
gd->bd->bi_enetaddr[reg] = s ? simple_strtoul (s, &e, 16) : 0;
if (s)
s = (*e) ? e + 1 : e;
}
}
2.4.2.3进入主UBOOT 命令行
进入命令循环(即整个boot的工作循环),接受用户从串口输入的命令,然后进行相应的工作。
for (;;) {
main_loop ();
}}
3. uboot的移植和测试
3.1 移植的过程
① 在宿主机上建立交叉编译开发环境
② 修改cpu/arm926ejst目录中的文件内容,
主要包含cpu.C,start.S,interrupts.C以及seria1.C,speed.C等文件
③ 在board目录下创建自己的目标板(开发板)目录leopard2a
在目录下创建leopard2a.C,flash.C,memsetup.S
以及Makefile,u-bot.1ds,config.mk文件
④在include/configs目录下创建leopard2a.h
⑤ 打开u-bot目录下Makefile文件,加入如下两行:
leopard2a_config : unconfig
@./mkconfig $(@:_config=) arm arm926ejs leopard2a
⑨ 编译。运行命令:
1. make leopard2a_config
2. make
编译成功.生成基本的u—b00t.
⑦ 烧写.把编译成的u-bot.bin
至此移植u-bot过程结束.
3.2 移植主要修改的文件
移植u—boot到开发板上只需要修改和硬件相关的代码即可。这首先就联想到cpu目录下的启动代码,另外参考u—boot/readme文件可知其他还需要修改的主要文件有:
Makefile文件,和include目录下的目标板.h头文件(leopard2a.h),board目录下的目标板.C文件(leopard2a.c),flash.C文件,u-boot.1ds链接文件,以及cpu目录下的串口驱动文件。
具体修改如下:
① cpu/arm926ejst目录下
◆ start.S启动代码。
② board/leopard2a
◆ leopard2a.C文件。这个文件主要是SDRAM 的驱动程
序,主要完成SDRAM 的UPM 表设置,上电初始化。暂时不
改。
◆ flash.C文件。Flash的驱动程序就在此文件中。
◆ memsetup.S文件。
◆ config.mk文件.此文件用于设置程序链接的起始地
址.
◆u-boot.Ids文件。
③ include/configs目录下leopard2a.h文件.此文件是
leopard2a目标板头文件,大多数寄存器参数是在这一文件中
设置完成的.
3.3 uboot网络下载功能的添加和RAM调试
在commom/main.c 中的main_loop函数中添加tftp下载的函数,可以通过按钮触发下载rimage,kimage。
在烧录u-boot.bin之前,需要进行ram调试,保证uboot可以在EVB上正常运行。
先下載U-boot 到SDRAM上, 然後執行SDRAM 上的U-boot 程序, 以確認U-boot可以正常執行,
Command 如下:
1. “tftp a00000 u-boot.bin” <= 下載程序到SDRAM
2. “go a00000” <= 從SDRAM 執行程序
如果U-boot 可以相容於目前的硬件, 5VT EVB 會重新正常啟動
要是不能正常啟動,表示U-boot 不相容於目前的硬件, 請更換新的u-boot.
再重新測試, 直到被測試的U-boot可以正常啟動。
① 获得发布的最新版本U-Boot源码,与Linux内核源码类似,也是 bzip2的压缩格式。可从U-Boot的官方网站http://sourceforge.net/projects/U-Boot上获得;
② 阅读相关文档,主要是U-Boot源码根目录下的README文档和U-Boot官方网站的DULG(The DENX U-Boot and Linux Guide)文档http://www.denx.de/twiki/bin/view/DULG/Manual。尤其是DULG文档,从如何安装建立交叉开发环境和解决U-Boot移植中常见问题都一一给出详尽的说明;
③ 订阅U-Boot用户邮件列表http://lists.sourceforge.net/lists/listinfo/u-boot-users。在移植U-Boot过程中遇有问题,在参考相关文档和搜索U-Boot-User邮件档案库http://sourceforge.net/mailarchive/forum.php?forum_id=12898仍不能解决的情况下,第一时间提交所遇到的这些问题,众多热心的U-Boot开发人员会乐于迅速排查问题,而且很有可能,W.D本人会直接参与指导;
④ 在建立的开发环境下进行移植工作。绝大多数的开发环境是交叉开发环境。在这方面,DENX 和MontaVista均提供了完整的开发工具集;
参考资料:
http://www.cnblogs.com/Ph-one/p/4282124.html
http://www.cnblogs.com/Ph-one/p/4547395.html
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