U-boot官方2013.10版本移植流程

今天开始移植U-boot的官方2013.10版本，做一下笔记，以备日后所需
移植的时候有一点感想，就是最好别注释掉不对的源码，定义的地方千万别动，尽量修改调用的地方，这样可以极大的避免出错；

0.取得合适版本的源码

• 版本不是越新越好，因为越新越臃肿，所以选择的版本只要含有我们板子上的cpu相关的代码即可。此外U-boot的2013版本之后，其配置体系发生了极大的变化，它引入了kernel的配置体系（Kbuild、Kconfig、menuconfig），从而可以在图形界面下配置U-boot。虽然配置体系发生了变化，但是U-boot的代码本身没有太大的变化，在此我们选用2013.10版本进行移植
• 取得源码后，如果运气好，里面会有和我们SOC相关的代码（可以在board文件夹下的厂商文件夹下找找名字）。但是一般情况下，厂商会把名字取的很晦涩，怎么寻找是一个问题。以三星的s5pv210为例，进入board/samsung下，发现根本找不到s5pv210这个名字，然后我们再去include目录下找找头文件，也挺难找的，不过最后还是在s5p_goni.h中找到了s5pc110的宏定义，由此可确认include/configs/s5p_goni.h，对应的board在uboot/board/samsung/goni

1.检查配置和编译部分

• 上手检查主Makefile，发现前面大部分相同，可我们当make s5p_goni_config配置时需要的伪目标 s5p_goni_config在主Makefile中不存在！其实取而代之的是这样的一个伪目标：
  
  目标行首的%代表是通配符，当我们输入任何xxx_config时，都会到这里执行此伪目标；操作行首的@代表静默执行，MKCONFIG这个变量代表的是源码目录下最关键的一个shell文件即mkconfig，这个shell文件负责了make之前的配置过程，这段代码在执行$(MKCONFIG)前还把-A 、$(@:_config=)这2个参数传给了mkconfig，其中参数$(@:_config=)是引用了一个替换函数，将该规则中的目标（用@表示）中的_config用空替换，故 $(@:_config=)的值为s5p_goni
• 还有一个疑问，传这两个参数明显不够啊…以前的SOC、架构、板级等参数去哪里了？好了，那么到mkconfig脚本中再去检查检查，发现mkconfig开头的参数解析这里做了些手脚：
  
  这堆代码比较复杂，还涉及到了正则表达式，我们不用管它的具体实现，只需知道它功能是根据输入的2个参数（其中有个是s5p_goni），去boards.cfg中搜索，找到和s5p_goni有关系的一行（其实就是以前的SOC、架构、板级等参数）
  
  然后把那一行传给变量line，后面再将line中的内容以空格为间隔分别赋值给$1$2……$8，如此一来，mkconfig脚本中就有了SOC、架构、板级等参数。
  其实这一块的本质就是把以前的版本主Makefile中各种开发板的配置伪目标抽离出来，然后写到了一个独立文件boards.cfg中
• 配置部分貌似没问题，接下来检查编译工具链，根据 可知U-boot配置及编译阶段流程宏观分析，交叉编译工具链配置在主Makefile的前端，检查后发现居然是空的
  
  赶紧把我们安装的工具链的名称前缀加上去，CROSS_COMPILE = /usr/local/arm/arm-2009q3/bin/arm-none-linux-gnueabi-
• 检查完编译和配置部分之后，输入make distclean 、 make s5p_goni_config 、 make 发现成功生成了u-boot.bin

2.解决烧录问题

• 官方U-boot并没有sd卡的烧录工具，这个略坑，需要我们自己移植。在此，我们尝试移植三星原厂210的U-boot的烧录工具，先直接复制到目录下，然后直接使用sd_fusing脚本烧录

• 上电后发现现象（左图），看似没什么，但其实里面有重要信息
  
  我们来对比一下未插SD卡的情况（右图），第一句error说的是inand，不用管，但是第二句有差别，我们这里显示的仍然是校验和失败，而未插卡情况则是SD卡识别识别。由此，我们可以断定，问题出在U-boot头部的校验和

• 那哪个文件有问题呢？分析可知，烧录程序sd_fusing.sh中调用了mkbl1（即计算并填充校验和的程序），mkbl1的运行不依赖于其他外界环境，只需上层目录有一个u-boot.bin即可。也就是说，即便u-boot.bin的内容是垃圾，mkbl1也能计算并填充正确的校验和。那问题出在哪里？尝试把错误的u-boot.bin放到之前原厂代码的目录下，用原厂的环境去烧录，发现还是不行，这就说明了问题出在u-boot.bin上。我们使用查看二进制的软件打开u-boot.bin对比一下原厂和官方的，我们发现有一个细微的差别，官方的start.S头部没有留16字节的空白….终于找到了问题，打开start.S，发现头部直接是异常向量表，我们直接复制原厂头部的16字节占位过去
  
  其实U-boot官方这么做还是可以理解的，因为start.S是所有armv7架构的cpu共用的，它为了兼容性不可能考虑到每一款SOC的细微特征（比如210的sd启动需要头校验）

• 重新烧录运行，发现虽然没打印“OK”，但是烧录成功了：
  

3.解决串口（供电锁存、时钟）问题

• 由于上一步未打印“OK”，可能有两种情况，1.源码中本来就没有打印“OK”2.程序在串口初始化之前挂掉了
• 先检查start.S，看看start.S的前半部分，发现全部是和架构有关的初始化（cache、cp15等）应该是不会有问题的，从bl cpu_init_crit开始是和SOC相关的初始化（上图），cpu_init_crit是一个汇编函数，其真正内容是去执行 b lowlevel_init（下图）
  
• 有一点需要注意的，官方U-boot有时会很坑，比如有多个看上去很对的lowlevel_init.S，例如armv7文件夹下面就有一个，此时千万不要弄错，我们真正要用的是goni文件夹下面的。一般来说我们通过直觉来判断采用哪一个文件，其实可靠一点的方法是通过编译来判断，比如goni文件夹下产生了lowlevel_init.o文件，而armv7下没有，那么就可以确认goni文件夹下的lowlevel_init.S被采用了。此外如果默认选择的文件是错误的，比如我们想要更换lowlevel_init.S文件，只需修改goni和armv7文件夹下的子Makefile内编译选项即可
• 浏览了一番lowlevel_init.S，发现里面代码的可读性真是差….它大概做了这么一些事情：关看门狗、禁止中断、设置SRAM、设置串口。发现没有初始化时钟（先不管），没有设置供电锁存，串口初始化也没有打印“OK”，于是乎只能手写汇编添加了，因为这也没法移植，毕竟移植牵涉到头文件，还不如直接手写汇编
• 手动添加供电锁存到关看门狗后面

    ldr r0, =0xE010E81C /*sjh add*/
    ldr r1, =0x301
    str r1, [r0]

• 检查串口是否初始化正确（其实没多大关系，反正IROM中BL0已经初始化过串口2了….），并添加打印”O”

    ldr r1, =0x4f4f4f4f                 /*sjh add*/
    ldr r2, =0xE2900820                 /*sjh add*/
    str r1, [r2]                @'O'

• 上电，发现无任何反应，连开发板锁存都失败，这说明开发板锁存之前的代码挂掉了。此时，利用利用连续点灯定位bootloader的错误这个方法开始定位错误
• 由led的现象，我们可以发现start.S中的led闪烁一切正常，但是一旦在lowlevel_init.S中点灯，就怎么都没有反应，即便放在lowlevel_init.S的最前面，也没有用。这只能说明一点，lowlevel_init.S没有被运行，而原因很可能是链接脚本没有把它放在BL1，我们找到我们用的那个u-boot.lds（在/arch/arm/cpu），发现：
  
  果然没有考虑谁应该被链接在代码段最前面。于是，我们想要添加一些重要的文件（比如lowlevel_init.o），照着格式在里面加入 ：
  board/samsung/goni/lowlevel_init.o (.text*)，然后编译，报错：lowlevel_init重复定义了
• 为什么会重复定义？因为lowlevel_init这个函数被连接时连接了2次。一次是board/samsung/goni这个目录下生成libgoni.o时连接了1次，第2次是连接脚本最终在连接生成u-boot时又连接了一次，所以重复定义了。解决方法有两种：1.直接在u-boot.lds添加libgoni.o，取代lowlevel_init.o 2.不让lowlevel_init链接进libgoni.o，让它只在最终连接u-boot时链接
• 其中，第一种方法是不可取的，因为libgoni.o太大，BL1放不下。我们只能使用第二种方法。先打开board/samsung/goni这个目录下的子Makefile：
  
  首先，要明白，如果直接屏蔽 SOBJS := lowlevel_init.o这一行是不行的，因为这样 lowlevel_init.o在Makefile中就没了….lowlevel_init.S根本不会被编译成lowlevel_init.o。我们在这里采取的手法是设置一个没有用的变量LOW，其值为lowlevel_init.o，并且让LOW成为目标all的依赖，这样lowlevel_init.o就会被编译而又不会被链接进libgoni.o了。修改如下图：
  
  上电，发现供电锁存和串口终于成功了

4.移植DDR初始化代码

• 继续往后看源码，发现居然没有DDR的初始化…但是却有重定位…这样只能移植DDR的初始化代码了。此时，这里的思路是移植现成的DDR初始化代码，通常可以从网络获得的，如果网上没有，那只能手写了…..在此我们用三星原厂的代码做演示，同时也演示了如何自由的向U-boot中添加文件
• 首先将原厂中cpu/s5pc11x/s5pc110下的cpu_init.S复制到当前目录下board/samsung/goni 之所以移到goni文件夹下，是因为上一节已经演示过了通过修改子Makefile和u-boot.lds来自由控制编译和链接，现在只需如法炮制即可。
• 具体操作：由于上一节已经对子Makefile做过一些操作，我们只需在LOW中添加cpu_init.o，即
  LOW := lowlevel_init.o cpu_init.o

  然后在u-boot.lds中的代码段加入：board/samsung/goni/cpu_init.o (.text*)
  由于cpu_init.S内有很多寄存器的宏，所以我们还要把cpu_init.S需要的s5pc110.h拿过来，直接丢到include目录下即可。还有注意一下，有些宏不仅仅在s5pc110.h中，故我们可以把它们复制到s5pc110.h里面
• 我们来修改一下cpu_init.S的内部代码，里面有很多条件编译，可以直接删除条件编译，也可以手动添加条件编译需要的宏，在此我们将其条件编译删除（算是手工预编译…）。然后再来修剪一下s5pc110.h，里面也有很多依赖的宏，不用的地方也要注释掉
• 然后再修改s5p_goni.h中和DDR有关的宏，修改为
  
• 移植完后别忘了再start.S内调用，调用完后再打印一个’K’，以确保初始化没挂掉。最后我们编译烧录，发现显示了“OK”，应该是移植成功了，但是具体DDR能不能用还是要靠重定位

5.移植重定位

• 官方U-boot内部的重定位有很多问题，而且是armv7公用的，和SOC无关。这显然不能用，还是要靠我们自己移植
• 不要删除官方原本的重定位和设置栈的代码，而是修改调用他们的地方，令它们不被调用
• 先添加设置栈到DDR的代码，从原厂代码那边抄过来，注意要将链接地址改为CONFIG_SYS_TEXT_BASE，同理，再复制清bss段的代码
• 最后将原厂的movi.c、movi.h搞过来，里面的代码复制具体的重定位，具体操作和上一节移植DDR相同，移植完后上电，发现：
  
  有挺多错误的，但是至少U-boot第二阶段之前的所有初始化都正确了

6.移植时钟初始化

• 由U-boot打印信息可知，时钟在BL0中被初始化为400Mhz而不是1Ghz，由于默认源码内没有初始化时钟，所以需要手动移植原厂代码，方法同移植DDR

7.（可选）修改U-boot的打印信息

• 由之前U-boot打印信息可知，很多信息都是错的，这里可以选择将其修改，具体各个函数在U-boot初始化第二阶段的init_sequence数组中

8.检查mmc配置

• 由之前U-boot打印信息可知，mmc的初始化是失败的，首先屏蔽onenand相关的代码，发现mmc初始化报错
• 通过在源码内查询打印信息，可以定位是mmc初始化的驱动出了问题，解决方案有两种：1.参考现成可用的驱动修改当前的驱动 2.将现成可用的驱动移植过来。第二种方法比较现实一点

9.检查环境变量配置

• 首先，在U-boot命令行下尝试环境变量的设置，设置后发现能断电保存，说明环境变量功能成功，但是我们还是要检查一下，环境变量存放的扇区是否安全，会不会和其他内容发生冲突
• 关于环境变量分区的检查，以及默认环境变量的修改详见
  U-boot对启动介质的空间分配

10.移植网卡驱动

• 在U-boot命令行下尝试ping主机，发现没有这个命令….可知官方U-boot默认没有网络命令的支持….
• 首先我们要让U-boot初始化网络，检查源码，发现在board.c中：
  
  “ Net： ”这句信息没有被打印，说明CONFIG_CMD_NET未被定义，于是我们在配置头文件内手动添加，同时还要检查有没有#undef CONFIG_CMD_NET，一定要去除，否则我们定义了也会被这句取消
• 然后还要使能各种网络命令，检查源码，挖掘do_ping函数，发现在Cmd_net.c中：
  
  于是我们配置头文件内手动添加CONFIG_CMD_PING。同理，添加tftp相关的命令
• 接着开始配置网卡，发现官方U-boot里没有网卡初始化的，于是乎直接从原厂代码那边移植过来即可

11.检查内核引导部分

• 对于2013版本的U-boot，机器码不仅仅在s5p_goni.h中，还有一个专门的Mach-types.h，里面有各个cpu对应的机器码，我们也需要修改相应的部分；这个Mach-types.h其实是从kernel中学来的，便于对机器码的集中管理