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。

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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

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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。

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????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

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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

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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。

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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

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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

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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。

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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

技术分享

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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>

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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;

}

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U_BOOT_CMD(

????hello,????CONFIG_SYS_MAXARGS,????1,????do_hello,

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

????"hello,long help ......\n"

????);

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  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

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  1. 重新make编译 u-boot

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