imx8mq - bootloader编译过程
一. bootloader源码准备和编译
先准备以下几个压缩包，可以独立下载压缩包，也可以通过yocto工程获取
l@l:/work/imx8mq-sdk/bootloader$ ll
总用量 18480
drwxr-xr-x 4 l l 4096 6月 7 2018 firmware-imx-7.4/
-rwxrwxrwx 1 l l 2613383 5月 10 09:55 firmware-imx-7.4.tar.bz2*
drwxr-xr-x 24 l l 4096 5月 24 23:17 imx8m-uboot-imx-2017.03-r0/
-rwxrwxrwx 1 l l 13974645 5月 10 09:55 imx8m-uboot-imx-2017.03-r0.tar.bz2*
drwxr-xr-x 19 l l 4096 5月 18 12:22 imx-atf-1.4.1/
-rwxrwxrwx 1 l l 2212964 5月 10 09:55 imx-atf-1.4.1.tar.bz2*
drwxrwxr-x 7 l l 4096 5月 24 23:17 imx-mkimage/
-rwxrwxrwx 1 l l 82828 5月 10 09:55 imx-mkimage.tar.bz2*
-rwxrwxr-x 1 l l 682 5月 18 14:06 remake.sh*
1. firmware-imx-7.4
firmware-imx-7.4是一些初始化的bin格式文件，由spl或者uboot调用，用以初始化ddr和hdmi
l@l:/work/imx8mq-sdk/bootloader/firmware-imx-7.4/firmware$ ls ddr/synopsys/lpddr4_pmu_train_* hdmi/cadence/signed_hdmi_imx8m.bin -l
-rw-r--r-- 1 l l 1668 6月 7 2018 ddr/synopsys/lpddr4_pmu_train_1d_dmem.bin
-rw-r--r-- 1 l l 32244 6月 7 2018 ddr/synopsys/lpddr4_pmu_train_1d_imem.bin
-rw-r--r-- 1 l l 1380 6月 7 2018 ddr/synopsys/lpddr4_pmu_train_2d_dmem.bin
-rw-r--r-- 1 l l 23232 6月 7 2018 ddr/synopsys/lpddr4_pmu_train_2d_imem.bin
-rw-r--r-- 1 l l 105304 6月 7 2018 hdmi/cadence/signed_hdmi_imx8m.bin
2. atf
atf: ARM Trusted Firmware；进行一些cortex-A8相关的初始化。提供源码，需要自己重新编译。
编译脚本：
#!/bin/bash
source /opt/fsl-imx-x11/4.9.51-mx8-beta/environment-setup-aarch64-poky-linux
cd imx-atf-1.4.1
make PLAT=imx8mq bl31 -j4
3. imx8m-uboot-imx-2017.03-r0
此部分包括u-boot-spl.bin 和 u-boot-nodtb.bin
编译脚本：
cd imx8m-uboot-imx-2017.03-r0/
source /opt/fsl-imx-x11/4.9.51-mx8-beta/environment-setup-aarch64-poky-linux
make mrproper
make imx8mq_evk_defconfig
unset LDFLAGS
make -j4
cp u-boot-nodtb.bin spl/u-boot-spl.bin arch/arm/dts/fsl-imx8mq-evk.dtb ../imx-mkimage/iMX8M/
cp tools/mkimage ../imx-mkimage/iMX8M/mkimage_uboot
4. 修改imx-mkimage编译脚本
独立编译，没有git版本控制信息。所以屏蔽git相关信息
# 顶层Makefile
35 buildinfo:
36 @echo -n '#define MKIMAGE_COMMIT 0x12345678' > src/build_info.h
37# @git rev-parse --short=8 HEAD >> src/build_info.h
38 @echo ' ' >> src/build_info.h
5. 整个bootloader编译脚本
直接输出bootloader的编译镜像文件flash.bin文件。
#!/bin/bash
cd imx8m-uboot-imx-2017.03-r0/
source /opt/fsl-imx-x11/4.9.51-mx8-beta/environment-setup-aarch64-poky-linux
make mrproper
make imx8mq_evk_defconfig
unset LDFLAGS
make -j4
cp u-boot-nodtb.bin spl/u-boot-spl.bin arch/arm/dts/fsl-imx8mq-evk.dtb ../imx-mkimage/iMX8M/
cp tools/mkimage ../imx-mkimage/iMX8M/mkimage_uboot
cd ../imx-atf-1.4.1/
make PLAT=imx8mq bl31 -j4
cp build/imx8mq/release/bl31.bin ../imx-mkimage/iMX8M/
cd ../firmware-imx-7.4/
cp firmware/ddr/synopsys/lpddr4_pmu_train_* ../imx-mkimage/iMX8M/
cp firmware/hdmi/cadence/signed_hdmi_imx8m.bin ../imx-mkimage/iMX8M/
cd ../imx-mkimage/
make SOC=iMX8M flash_hdmi_spl_uboot
cp iMX8M/flash.bin ../
二. imx-mkimage编译过程分析
flash.bin文件由imx-mkimage工具生成，在编译前，先把所需文件拷贝到对应SOC文件夹下
## 已删除原有文件，下面为需要准备的文件
l@l:/work/imx8mq-sdk/bootloader/imx-mkimage$ ls iMX8M/ -l
总用量 2992
-rwxrwxr-x 1 l l 50840 5月 24 23:17 bl31.bin
-rw-rw-r-- 1 l l 28997 5月 24 23:17 fsl-imx8mq-evk.dtb
-rw-r--r-- 1 l l 1668 5月 24 23:17 lpddr4_pmu_train_1d_dmem.bin
-rw-r--r-- 1 l l 32244 5月 24 23:17 lpddr4_pmu_train_1d_imem.bin
-rw-r--r-- 1 l l 1380 5月 24 23:17 lpddr4_pmu_train_2d_dmem.bin
-rw-r--r-- 1 l l 23232 5月 24 23:17 lpddr4_pmu_train_2d_imem.bin
-rwxrwxr-x 1 l l 168496 5月 24 23:17 mkimage_uboot
-rw-r--r-- 1 l l 105304 5月 24 23:17 signed_hdmi_imx8m.bin
-rwxrwxr-x 1 l l 590072 5月 24 23:17 u-boot-nodtb.bin
-rwxrwxr-x 1 l l 72632 5月 24 23:17 u-boot-spl.bin
1、分析flash.bin编译流程的顶层Makefile
执行
make SOC=iMX8M flash_hdmi_spl_uboot
传入目标为：flash_hdmi_spl_uboot
在Makefile中找不到flash_hdmi_spl_uboot，所以使用DEFAULT目标：
.DEFAULT:
@$(MAKE) -s --no-print-directory bin
@$(MAKE) --no-print-directory -C $(SOC) -f soc.mak $@
其中：@$(MAKE) -s --no-print-directory bin
@$(MAKE)：${MAKE}就是预设的 make 这个命令的名称（或者路径）。-s --no-print-directory：就是静默编译，不输出编译信息。- bin：Makefile中，通过下面分析，顶层的mkimage_imx8工具是由src/build_info.h，src/imx8qm.c src/imx8qx.c src/mkimage_imx8.c编译生成的
bin: $(MKIMG)
MKIMG = $(PWD)/mkimage_imx8
SRCS = src/imx8qm.c src/imx8qx.c src/mkimage_imx8.c
$(MKIMG): buildinfo $(SRCS)
@echo "Compiling mkimage_imx8"
$(CC) $(CFLAGS) $(SRCS) -o $(MKIMG) -I src
接下来，@$(MAKE) --no-print-directory -C $(SOC) -f soc.mak $@
-C $(SOC)：指定下层Makefile，指定完之后调用下层的Makefile文件。-f soc.mak：从soc.mak读入Makefile。也即，使用soc.mak的make规则
Makefile的文件名 默认的情况下，make命令会在当前目录下按顺序找寻文件名为“GNUmakefile”、“makefile”、“Makefile”的文件，找到了解释这个文件。在这三个文件名中，最好使用“Makefile”这个文件名，因为，这个文件名第一个字符为大写，这样有一种显目的感觉。最好 不要用 “GNUmakefile”，这个文件是GNU的make识别的。有另外一些make只对全小写的“ makefile”文件名敏感，但是基本上来说，大多数的make都支持“makefile”和“Makefile”这两种默认文件名。
当然，你可以使用别的文件名来书写Makefile，比如：“Make.Linux”，“Make.Solaris”，“Make.AIX”等，
如果要指定特定的Makefile，你可以使用make的“- f”和“–file”参数
如：make -f Make.Linux或make --file Make.AIX。
$(SOC)下@$(MAKE)动作
执行`@$(MAKE) --no-print-directory -C iMX8M -f soc.mak flash_hdmi_spl_uboot`
进入iMX8M子目录，make目标flash_hdmi_spl_uboot
解析soc.mak：
flash_hdmi_spl_uboot: flash_evk
flash_evk: $(MKIMG) signed_hdmi_imx8m.bin u-boot-spl-ddr.bin u-boot.itb
./mkimage_imx8 -fit -signed_hdmi signed_hdmi_imx8m.bin -loader u-boot-spl-ddr.bin 0x7E1000 -second_loader u-boot.itb 0x40200000 0x60000 -out $(OUTIMG)
上面的几个依赖，还有$(MKIMG)、u-boot-spl-ddr.bin 和 u-boot.itb 没有
第一个依赖：$(MKIMG)
编译$(MKIMG)工具，该工具用于生成最终的flash.bin文件；
$(MKIMG): mkimage_imx8.c
@echo "Compiling mkimage_imx8"
$(CC) $(CFLAGS) mkimage_imx8.c -o $(MKIMG) -lz
$(CC)：gcc命令$(CFLAGS)：-O2 -Wall -std=c99 -static$(MKIMG)：MKIMAGE = mkimage_imx8-lz：连接libz库
第二个依赖：u-boot-spl-ddr.bin
u-boot-spl-ddr.bin: u-boot-spl.bin lpddr4_pmu_train_1d_imem.bin lpddr4_pmu_train_1d_dmem.bin lpddr4_pmu_train_2d_imem.bin lpddr4_pmu_train_2d_dmem.bin
@objcopy -I binary -O binary --pad-to 0x8000 --gap-fill=0x0 lpddr4_pmu_train_1d_imem.bin lpddr4_pmu_train_1d_imem_pad.bin
@objcopy -I binary -O binary --pad-to 0x4000 --gap-fill=0x0 lpddr4_pmu_train_1d_dmem.bin lpddr4_pmu_train_1d_dmem_pad.bin
@objcopy -I binary -O binary --pad-to 0x8000 --gap-fill=0x0 lpddr4_pmu_train_2d_imem.bin lpddr4_pmu_train_2d_imem_pad.bin
@cat lpddr4_pmu_train_1d_imem_pad.bin lpddr4_pmu_train_1d_dmem_pad.bin > lpddr4_pmu_train_1d_fw.bin
@cat lpddr4_pmu_train_2d_imem_pad.bin lpddr4_pmu_train_2d_dmem.bin > lpddr4_pmu_train_2d_fw.bin
@cat u-boot-spl.bin lpddr4_pmu_train_1d_fw.bin lpddr4_pmu_train_2d_fw.bin > u-boot-spl-ddr.bin
@rm -f lpddr4_pmu_train_1d_fw.bin lpddr4_pmu_train_2d_fw.bin lpddr4_pmu_train_1d_imem_pad.bin lpddr4_pmu_train_1d_dmem_pad.bin lpddr4_pmu_train_2d_imem_pad.bin
依赖全都有了，直接执行下面指令
objcopy·：将目标文件的一部分或者全部内容拷贝到另外一个目标文件中，或者实现目标文件的格式转换。-I binary -O binary：指定输入输出格式，binary为二进制格式--pad-to 0x8000 --gap-fill=0x0：从bin文件末开始，用--gap-fill=0x0，一直填充到--pad-to 0x8000，作用就是把bin文件设定为0x8000 = 32KB大小
所以，生成的u-boot-spl-ddr.bin二进制文件image map就是
| 文件 | 大小 |
|---|---|
| u-boot-spl.bin | 实际大小 |
| lpddr4_pmu_train_1d_imem.bin | 0x8000固定大小 |
| lpddr4_pmu_train_1d_dmem.bin | 0x4000固定大小 |
| lpddr4_pmu_train_2d_imem.bin | 0x8000固定大小 |
| lpddr4_pmu_train_2d_dmem.bin | 实际大小 |
第三个依赖：u-boot.itb
u-boot.itb: $(dtbs)
./mkimage_fit_atf.sh $(dtbs) > u-boot.its
./mkimage_uboot -E -p 0x3000 -f u-boot.its u-boot.itb
@rm -f u-boot.its
$(dtbs)： fsl-imx8mq-evk.dtb./mkimage_fit_atf.sh $(dtbs) > u-boot.its：输出的 u-boot.its参考下面TAG-u-boot.its，该文件被mkimage_uboot使用，mkimage_uboot来源于uboot/tools/mkimage-f：指定FIT(flattenned image tree)的文件名./mkimage_uboot -E -p 0x3000 -f u-boot.its u-boot.itb：的作用就是把u-boot.its设备树格式的文本编译成设备树，然后放在u-boot.itb的开始位置，然后用0x0填充到0x3000字节。接着，根据传入设备树描述信息，开始填充u-boot.itb
最后，u-boot.itb的内存映象为：
| map | size | content |
|---|---|---|
| 0000_0000 0000_0370 | 0x370 | FIT |
| 0000_0370 0000_3000 | 0x2C90 | 0 |
| 0000_3000 0009_3140 | 0x90140 | u-boot-nodtb.bin |
| 0009_3140 0009_F7D8 | 0xC698 | bl31.bin |
| 0009_F7D8 000A_691D | 0x7145 | fsl-imx8mq-evk.dtb |
通过mkimage_imx8生成flash.bin
执行mkimage_imx8，从iMX8M/mkimage_imx8.c的main函数开始分析
./mkimage_imx8 -fit -signed_hdmi signed_hdmi_imx8m.bin -loader u-boot-spl-ddr.bin 0x7E1000 -second_loader u-boot.itb 0x40200000 0x60000 -out $(OUTIMG)
最后，flash.bin的内存映象为：
| map | size | content |
|---|---|---|
| 0000_0000 0001_9758 | 0x19758 | signed_hdmi_imx8m.bin |
| 0001_A000 0001_A030 | 0x30 | image ivt header |
| 0001_A030 0004_09B4 | 0x26984 | u-boot-spl-ddr.bin |
| 0004_0A00 0004_2A00 | 0x2000 | CSF:0 |
| 0005_7C00 000F_E520 | 0xA6920 | u-boot.itb |
TAG-u-boot.its:
/dts-v1/;
/ {
description = "Configuration to load ATF before U-Boot";
images {
uboot@1 {
description = "U-Boot (64-bit)";
data = /incbin/("u-boot-nodtb.bin");
type = "standalone";
arch = "arm64";
compression = "none";
load = <0x40200000>;
};
atf@1 {
description = "ARM Trusted Firmware";
data = /incbin/("bl31.bin");
type = "firmware";
arch = "arm64";
compression = "none";
load = <0x00910000>;
entry = <0x00910000>;
};
fdt@1 {
description = "fsl-imx8mq-evk";
data = /incbin/("fsl-imx8mq-evk.dtb");
type = "flat_dt";
compression = "none";
};
};
configurations {
default = "config@1";
config@1 {
description = "fsl-imx8mq-evk";
firmware = "uboot@1";
loadables = "atf@1";
fdt = "fdt@1";
};
};
};
END-TAG
TAG-u-boot.itb:
l@l:/work/imx8mq-sdk/uboot/imx-mkimage/iMX8M$ mkimage -l u-boot.itb
FIT description: Configuration to load ATF before U-Boot
Created: Sun May 19 00:52:57 2019
Image 0 (uboot@1)
Description: U-Boot (64-bit)
Created: Sun May 19 00:52:57 2019
Type: Standalone Program
Compression: uncompressed
Data Size: unavailable
Architecture: AArch64
Load Address: 0x40200000
Entry Point: 0xffffffff
Image 1 (atf@1)
Description: ARM Trusted Firmware
Created: Sun May 19 00:52:57 2019
Type: Firmware
Compression: uncompressed
Data Size: unavailable
Architecture: AArch64
Load Address: 0x00910000
Image 2 (fdt@1)
Description: fsl-imx8mq-evk
Created: Sun May 19 00:52:57 2019
Type: Flat Device Tree
Compression: uncompressed
Data Size: unavailable
Architecture: Unknown Architecture
Default Configuration: 'config@1'
Configuration 0 (config@1)
Description: fsl-imx8mq-evk
Kernel: unavailable
FDT: fdt@1
Loadables: atf@1
END-TAG