嵌入式linux-系统移植，U-Boot编译，BootLoader介绍，uboot命令，uboot目录结构
文章目录
- 1，Bootloader介绍
- 1.1，什么是Bootloader
- 1.2，Bootloader的特点
- 1.3，Bootloader的操作模式
- 1.4，常用Bootloader介绍
- 1.5，u-boot介绍
- 2，U-boot命令介绍
- 2.1，printenv 显示所有环境变量
- 2.2，setenv 设置新的环境变量
- 2.3，saveenv 将当前定义的所有的环境变量值存入flash中
- 2.4，tftp 通过网络下载程序
- 2.4，protect 对Nor Flash写保护
- 2.5，erase 擦除Nor FLASH
- 2.6，Nand相关命令
- 2.7，movi 命令
- 2.8，bootcmd 自启动命令
- 2.8.1，bootm kernel-addr ramdisk-addr dtb-addr
- 2.9，go addr 执行内存中的二进制代码，简单的跳转到指定地址（运行裸机程序）
- 3，U-BOOT 配置编译
- 3.1，U-Boot目录结构
- 3.2，配置编译
- 3.2.1，拷贝移植好的uboot,并解压
- 3.2.2，进入解压好的目录，使用Makefile或build.sh编译
- 3.2.2.1，使用build.sh编译
- 3.2.2.2，编译出错
- 3.2.2.2.1，解决
- 3.2.3，U-BOOT编译生成的映像文件
- 3.2.3.1，u-boot-fs4412.bin
1，Bootloader介绍
1.1，什么是Bootloader
Bootloader是硬件启动的引导程序，是运行操作系统的前提；
在操作系统内核或用户应用程序运行之前运行的一小段代码。对软硬件进行相应的初始化和设定，为最终运行操作系统准备好环境；
在嵌入式系统中，整个系统的启动加载任务通常由Bootloader来完成。
- 板子上电运行的第一个程序
- 只做两件事情：1、板子上电对硬件进行初始化；2、启动引导，加载内核
1.2，Bootloader的特点
Bootloader不属于操作系统，一般采用汇编语言和C语言开发。需要针对特定的硬件平台编写。
在移植系统时，首先为开发板移植Bootloader。
Bootloader不但依赖于CPU的体系结构，而且依赖于嵌入式系统板级设备的配置。
1.3，Bootloader的操作模式
自启动模式：在这种模式下，Bootloader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。
交互模式：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开发主机（Host）上下载内核映像和根文件系统映像等到RAM中。可以被 Bootloader写到目标机上的固态存储媒质中，或者直接进行系统的引导。也可以通过串口接收用户的命令。（板子上电后，在3，2，1倒计时之内敲键盘enter键，后进入进入该模式）
1.4，常用Bootloader介绍
1.5，u-boot介绍
u-boot(Universal Boot Loader)是德国DENX小组开发的用于多种嵌入式CPU的bootloader程序。遵循GPL条款。
从FADSROM、8xxROM 、PPCBOOT、Armboot逐步发展演化而来；
当前版本号：参考Makefile。
http://www.denx.de/wiki/U-Boot/WebHome
U-boot的特点：
代码结构清晰、易于移植（见目录结构）
支持多种处理器体系结构（见arch目录）
支持众多开发板（目前官方包中有200多种，见board目录）
命令丰富、有监控功能
支持网络协议、USB、SD等多种协议和设备
支持文件系统
更新较活跃，使用者多，有助于解决问题
2，U-boot命令介绍
命令分类
环境设置、数据传输、存储器访问、加载运行
2.1，printenv 显示所有环境变量
2.2，setenv 设置新的环境变量
U-boot # setenv myboard FS4412
2.3，saveenv 将当前定义的所有的环境变量值存入flash中
2.4，tftp 通过网络下载程序
U-boot # setenv ethaddr 11:22:33:44:55:66 //设置开发板的物理地址
U-boot # setenv ipaddr 192.168.1.100
U-boot # setenv serverip 192.168.1.10
U-boot # tftp 41000000 application.bin
U-boot # tftp 41000000 zImage
2.4，protect 对Nor Flash写保护
protect on 0 10000 对区间[0x0, 0x10000]进行写保护
protect off 0 10000 对上述区间取消写保护
2.5，erase 擦除Nor FLASH
erase all 擦除FLASH所有的扇区
erase 0 10000 把FLASH区间 [0x0, 0x10000]擦除
2.6，Nand相关命令
nand read addr off size
nand write addr off size
nand erase [clean] [off size]
NAND flash和NOR flash的区别详解 https://zhidao.baidu.com/question/1993729068599410707.html
NAND flash按块访问和NOR flash按字节访问
NAND flash必须先擦出后写
2.7，movi 命令
movi init —初始化eMMC并显示相关信息
movi read u-boot/kernel addr //读u-boot或读kernel，可以选择
movi write u-boot/kernel addr
movi read rootfs addr size
movi write rootfs addr size
2.8，bootcmd 自启动命令
如果定义了该变量，在自启动模式下将会执行该环境变量中的命令。
将文件通过tftp自动下载到指定的地址
U-boot # setenv bootcmd tftp 41000000 uImage; bootm 41000000
U-boot # saveenv
bootargs 是uboot传递给内核到启动参数，是一个字符串
console=xxx： 告诉内核启动时候到调试信息是从哪个设备输出，这里是串口2
init=xxx: 告诉内核linux到第一个用户进程是什么
root=xxx : 告诉内核根文件系统在哪里
root=/dev/nfs 表示根文件系统在网路远端
nfsroot=(开发板)ip:path rw 其中rw表示可读可写
ip=xxx :（Ubuntu ip）告诉内核开机的时候内核的ip地址是多少(静态分配ip)
2.8.1，bootm kernel-addr ramdisk-addr dtb-addr
引导内核为内核传参，其中内核和ramdisk通常为mkimage处理过的二进制文件。
从这个地址处自动启动程序
2.9，go addr 执行内存中的二进制代码，简单的跳转到指定地址（运行裸机程序）
3，U-BOOT 配置编译
3.1，U-Boot目录结构
平台相关
arch, board, include…
平台无关
common, net, fs, drivers…
工具和文档
tools, doc
3.2，配置编译
3.2.1，拷贝移植好的uboot,并解压
linux@linux:~$ cp /mnt/hgfs/Linuxsharexiaomei/u-boot-2013.01-fs4412.tar.xz
linux@linux:~$ tar -vxf u-boot-2013.01-fs4412.tar.xz
linux@linux:~$ cd u-boot-2013.01-fs4412/
linux@linux:~/u-boot-2013.01-fs4412$ ls
api common drivers lib net spl
arch config.mk dts MAINTAINERS post test
board COPYING examples MAKEALL README tools
boards.cfg CREDITS fs Makefile rules.mk
build.sh disk helper.mk mkconfig sdfuse_q
CodeSign4SecureBoot doc include nand_spl snapshot.commit
3.2.2，进入解压好的目录，使用Makefile或build.sh编译
- U-boot的编译
整个工程通过Makefile来组织编译。顶层目录下的Makefile中包含了开发板的配置信息。从顶层目录开始递归地调用各级子目录下的Makefile，最后链接成u-boot映像。 - 顶层目录下的 Makefile
它负责u-boot整体配置和编译
在Makefile中指定使用的交叉工具链
配置u-boot: make origen_config （先指定是哪个平台，再使用make命令编译）
编译： make
linux@linux:~/u-boot-2013.01-fs4412$ make
System not configured - see README
make: *** [all] Error 1
linux@linux:~/u-boot-2013.01-fs4412$ make origen_config
Configuring for origen board...
linux@linux:~/u-boot-2013.01-fs4412$ make
或通过脚本执行Makefile
./build.sh
build.sh如下所示
linux@linux:~/u-boot-2013.01-fs4412$ cat build.sh
#!/bin/sh
sec_path="CodeSign4SecureBoot/"
CPU_JOB_NUM=$(grep processor /proc/cpuinfo | awk '{field=$NF};END{print field+1}')
ROOT_DIR=$(pwd)
CUR_DIR=${ROOT_DIR##*/}
case "$1" in
clean)
echo make clean
make mrproper
;;
*)
if [ ! -d $sec_path ]
then
echo "**********************************************"
echo "[ERR]please get the CodeSign4SecureBoot first"
echo "**********************************************"
return
fi
make fs4412_config
make -j$CPU_JOB_NUM
if [ ! -f checksum_bl2_14k.bin ]
then
echo "!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"
echo "There are some error(s) while building uboot, please use command make to check."
echo "!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"
exit 0
fi
cp -rf checksum_bl2_14k.bin $sec_path
cp -rf u-boot.bin $sec_path
rm checksum_bl2_14k.bin
cd $sec_path
cat E4412_N.bl1.SCP2G.bin bl2.bin all00_padding.bin u-boot.bin tzsw_SMDK4412_SCP_2GB.bin > u-boot-fs4412.bin
mv u-boot-fs4412.bin $ROOT_DIR
rm checksum_bl2_14k.bin
rm u-boot.bin
echo
echo
;;
esac
3.2.2.1，使用build.sh编译
linux@linux:~/u-boot-2013.01-fs4412$ ./build.sh
3.2.2.2，编译出错
12/spl/board/samsung/common/libsamsung.o /home/linux/u-boot-2013.01-fs4412/spl/board/samsung/fs4412/libfs4412.o | sed -n -e '/.*\.u_boot_list[^ ]\+/ ! {d;n}' -e 's/.*\(\.u_boot_list[^ ]\+\).*$/\1/' -e 's/\.[^\.]\+$//' -e ':s /^.\+$/ { p;s/^\(.*\)\.[^\.]*$/\1/;b s }' | sed -n -e 'h;s/$/\a/p;g;s/$/@/p;g;s/$/~/p;' | LC_COLLATE=C sort -u | sed -n -e '/\a$/ { s/\./_/g;s/\a$/__start = .;/p; }' -e '/~$/ { s/\./_/g;s/~$/__end = .;/p; }' -e '/@$/ { s/\(.*\)@$/*(SORT(\1.*));/p }' > /home/linux/u-boot-2013.01-fs4412/spl/u-boot.lst
arm-none-linux-gnueabi-gcc -E -g -Os -fno-common -ffixed-r8 -msoft-float -D__KERNEL__ -ffunction-sections -fdata-sections -DCONFIG_SYS_TEXT_BASE=0x43E00000 -DCONFIG_SPL_BUILD -I/home/linux/u-boot-2013.01-fs4412/include -fno-builtin -ffreestanding -nostdinc -isystem /home/linux/gcc-4.6.4/bin/../lib/gcc/arm-arm1176jzfssf-linux-gnueabi/4.6.4/include -pipe -DCONFIG_ARM -D__ARM__ -marm -mno-thumb-interwork -mabi=aapcs-linux -march=armv7-a -include /home/linux/u-boot-2013.01-fs4412/include/u-boot/u-boot.lds.h -include /home/linux/u-boot-2013.01-fs4412/include/config.h -DCPUDIR=arch/arm/cpu/armv7 -I/home/linux/u-boot-2013.01-fs4412/spl/. -ansi -D__ASSEMBLY__ -P - < /home/linux/u-boot-2013.01-fs4412/arch/arm/cpu/u-boot.lds > /home/linux/u-boot-2013.01-fs4412/spl/u-boot-spl.lds
cd /home/linux/u-boot-2013.01-fs4412/spl/ && arm-none-linux-gnueabi-ld.bfd -T /home/linux/u-boot-2013.01-fs4412/spl/u-boot-spl.lds --gc-sections -Bstatic arch/arm/cpu/armv7/start.o --start-group arch/arm/cpu/armv7/exynos/libexynos.o arch/arm/cpu/armv7/libarmv7.o arch/arm/lib/libarm.o board/samsung/common/libsamsung.o board/samsung/fs4412/libfs4412.o --end-group /home/linux/u-boot-2013.01-fs4412/spl/arch/arm/lib/eabi_compat.o -L /home/linux/gcc-4.6.4/bin/../lib/gcc/arm-arm1176jzfssf-linux-gnueabi/4.6.4 -lgcc -Map u-boot-spl.map -o u-boot-spl
arm-none-linux-gnueabi-objcopy --gap-fill=0xff -O binary /home/linux/u-boot-2013.01-fs4412/spl/u-boot-spl /home/linux/u-boot-2013.01-fs4412/spl/u-boot-spl.bin
/home/linux/u-boot-2013.01-fs4412/tools/mkfs4412spl \
/home/linux/u-boot-2013.01-fs4412/spl/u-boot-spl.bin /home/linux/u-boot-2013.01-fs4412/spl/fs4412-spl.bin
/home/linux/u-boot-2013.01-fs4412/tools/mkfs4412spl: 1: /home/linux/u-boot-2013.01-fs4412/tools/mkfs4412spl: Syntax error: "(" unexpected
make[1]: *** [/home/linux/u-boot-2013.01-fs4412/spl/fs4412-spl.bin] Error 2
make[1]: Leaving directory `/home/linux/u-boot-2013.01-fs4412/spl'
make: *** [spl/u-boot-spl.bin] Error 2
3.2.2.2.1，解决
linux@linux:~/u-boot-2013.01-fs4412$ cd tools/
linux@linux:~/u-boot-2013.01-fs4412/tools$ rm mkfs4412spl
linux@linux:~/u-boot-2013.01-fs4412/tools$ cd ../
linux@linux:~/u-boot-2013.01-fs4412$ make clean
linux@linux:~/u-boot-2013.01-fs4412$ ./build.sh
3.2.3，U-BOOT编译生成的映像文件
linux@linux:~/u-boot-2013.01-fs4412$ ls
api build.sh COPYING drivers helper.mk MAKEALL net sdfuse_q test u-boot-fs4412.bin
arch CodeSign4SecureBoot CREDITS dts include Makefile post snapshot.commit tools u-boot.lds
board common disk examples lib mkconfig README spl u-boot u-boot.map
boards.cfg config.mk doc fs MAINTAINERS nand_spl rules.mk System.map u-boot.bin u-boot.srec
| 文件名称 | 说明 |
|---|---|
| u-boot.map | U-boot映像的符号表(方便源码跟踪） |
| u-boot | U-Boot映像的ELF格式 |
| u-boot.bin | U-Boot映像原始的二进制格式(烧录用） 注意exynos4412需加入BL1 |
| u-boot.srec | U-Boot映像的S-Record格式 |
3.2.3.1，u-boot-fs4412.bin
- u-boot.bin是uboot编译源码后直接产生的，一般的的开发板，直接烧写这个文件就可以了
- 但是三星的cortex_a9 exynos4412这款CPU把uboot中一些初始化时钟等的代码剥离出去了，所以，编译好的这个u-boot.bin还要加上被剥离出去的部分，才可以正常使用
- 所以在build.sh脚本文件中，在u-boot.bin之前加上了剥离出去的部分后，生成了u-boot-fs4412.bin
