2014-8-27 10:45:11
BeagleBoneBlack U-Boot 是如何引导系统的
连接到开发板
通过串口连接BeagleBone Black，参见Beagleboard:Terminal Shells
启动到U-Boot的时候，会看到
Hit any key to stop autoboot:0
按下任意键则放弃了自动引导，从而进入了U-Boot的命令行。
在这里你可以手动进行接下来系统的引导。但是我不会。
虽然不会，但是用于板子上的系统有自动引导，
我们可以分析自动引导，来了解U-Boot是如何引导系统的。
资料
在U-Boot的官网手册中看到了2个关键的环境变量和1个命令。
5.10. U-Boot Environment Variables
- bootcmd: This variable defines a command string that is automatically >executed
when the initial countdown is not interrupted.
This command is only executed when the variable bootdelay is also defined!- bootargs: The contents of this variable are
passed to the Linux kernel
as boot arguments (aka "command line").
5.9.6. Environment Variables Commands
5.9.6.4. run - run commands in an environment variable
bootcmd中的命令就是出现“Hit any key to stop autoboot”提示后，不按任意键，会自动运行的命令。
bootargs是传递给Linux内核的参数。
run是运行环境变量中的命令，bootcmd中包含run命令。
分析
所以分析引导过程要从bootcmd开始。
环境变量
在U-Boot的命令行中输入printenv可显示所有的环境变量，
U-Boot# printenv
arch=arm
baudrate=115200
board=am335x
board_name=A335BNLT
board_rev=t\
ue
boot_fdt=try
bootcmd=run findfdt; run mmcboot;setenv mmcdev 1; setenv bootpart 1:2; run mmcboot;run nandboot;
bootcount=2
bootdelay=1
bootdir=/boot
bootenv=uEnv.txt
bootfile=zImage
bootpart=0:2
console=ttyO0,115200n8
cpu=armv7
dfu_alt_info_emmc=rawemmc mmc 0 3751936
dfu_alt_info_mmc=boot part 0 1;rootfs part 0 2;MLO fat 0 1;MLO.raw mmc 100 100;u-boot.img.raw mmc 300 400;spl-os-args.raw mmc 80 80;spl-os-image.raw mmc 900 2000;spl-os-args fat 0 1;spl-os-image fat 0 1;u-boot.img fat 0 1;uEnv.txt fat 0 1
dfu_alt_info_ram=kernel ram 0x80200000 0xD80000;fdt ram 0x80F80000 0x80000;ramdisk ram 0x81000000 0x4000000
eth1addr=c8:a0:30:ac:87:2a
ethact=cpsw
ethaddr=c8:a0:30:ac:87:28
fdt_high=0xffffffff
fdtaddr=0x80F80000
fdtfile=undefined
findfdt=if test $board_name = A335BONE; then setenv fdtfile am335x-bone.dtb; fi; if test $board_name = A335BNLT; then setenv fdtfile am335x-boneblack.dtb; fi; if test $board_name = A33515BB; then setenv fdtfile am335x-evm.dtb; fi; if test $board_name = A335X_SK; then setenv fdtfile am335x-evmsk.dtb; fi; if test $fdtfile = undefined; then echo WARNING: Could not determine device tree to use; fi;
importbootenv=echo Importing environment from mmc ...; env import -t $loadaddr $filesize
loadaddr=0x80200000
loadbootenv=load mmc ${mmcdev} ${loadaddr} ${bootenv}
loadfdt=load mmc ${bootpart} ${fdtaddr} ${bootdir}/${fdtfile}
loadimage=load mmc ${bootpart} ${loadaddr} ${bootdir}/${bootfile}
loadramdisk=load mmc ${mmcdev} ${rdaddr} ramdisk.gz
mmcargs=setenv bootargs console=${console} ${optargs} root=${mmcroot} rootfstype=${mmcrootfstype}
mmcboot=mmc dev ${mmcdev}; if mmc rescan; then echo SD/MMC found on device ${mmcdev};if run loadbootenv; then echo Loaded environment from ${bootenv};run importbootenv;fi;if test -n $uenvcmd; then echo Running uenvcmd ...;run uenvcmd;fi;if run loadimage; then run mmcloados;fi;fi;
mmcdev=0
mmcloados=run mmcargs; if test ${boot_fdt} = yes || test ${boot_fdt} = try; then if run loadfdt; then bootz ${loadaddr} - ${fdtaddr}; else if test ${boot_fdt} = try; then bootz; else echo WARN: Cannot load the DT; fi; fi; else bootz; fi;
mmcroot=/dev/mmcblk0p2 ro
mmcrootfstype=ext4 rootwait
netargs=setenv bootargs console=${console} ${optargs} root=/dev/nfs nfsroot=${serverip}:${rootpath},${nfsopts} rw ip=dhcp
netboot=echo Booting from network ...; setenv autoload no; dhcp; tftp ${loadaddr} ${bootfile}; tftp ${fdtaddr} ${fdtfile}; run netargs; bootz ${loadaddr} - ${fdtaddr}
nfsopts=nolock
ramargs=setenv bootargs console=${console} ${optargs} root=${ramroot} rootfstype=${ramrootfstype}
ramboot=echo Booting from ramdisk ...; run ramargs; bootz ${loadaddr} ${rdaddr} ${fdtaddr}
ramroot=/dev/ram0 rw ramdisk_size=65536 initrd=${rdaddr},64M
ramrootfstype=ext2
rdaddr=0x81000000
rootpath=/export/rootfs
soc=am33xx
spiargs=setenv bootargs console=${console} ${optargs} root=${spiroot} rootfstype=${spirootfstype}
spiboot=echo Booting from spi ...; run spiargs; sf probe ${spibusno}:0; sf read ${loadaddr} ${spisrcaddr} ${spiimgsize}; bootz ${loadaddr}
spibusno=0
spiimgsize=0x362000
spiroot=/dev/mtdblock4 rw
spirootfstype=jffs2
spisrcaddr=0xe0000
static_ip=${ipaddr}:${serverip}:${gatewayip}:${netmask}:${hostname}::off
stderr=serial
stdin=serial
stdout=serial
usbnet_devaddr=c8:a0:30:ac:87:2a
vendor=ti
ver=U-Boot 2014.04 (May 16 2014 - 16:42:23)
Environment size: 3515/131067 bytes
U-Boot#
我已经把相关的粘贴到了下面。
为方便阅读我添加了换行。
bootcmd
bootcmd=
run findfdt;
run mmcboot;
setenv mmcdev 1;
setenv bootpart 1:2;
run mmcboot;
run nandboot;
提前给出结论，
一共有6条，但通常前2条就可以启动了，
第3条是在mmcboot失败的情况下，切换mmc设备。
然后从新的mmc设备启动，
如果又失败，从nand启动。
findfdt 设置设备树文件
findfdt=
if test $board_name = A335BONE;
then
setenv fdtfile am335x-bone.dtb;
fi;
if test $board_name = A335BNLT;
then
setenv fdtfile am335x-boneblack.dtb;
fi;
if test $board_name = A33515BB;
then
setenv fdtfile am335x-evm.dtb;
fi;
if test $board_name = A335X_SK;
then
setenv fdtfile am335x-evmsk.dtb;
fi;
if test $fdtfile = undefined;
then
echo WARNING: Could not determine device tree to use;
fi;
board_name=A335BNLT
首先是运行findfdt中的命令，目的是通过board_name来设置fdtfile，
结果是fdtfile的值为 am335x-boneblack.dtb。
就是BeagleBone Black的设备树文件。
mmcboot 从mmc启动
接下来运行mmcboot中的命令。
mmcboot=
mmc dev ${mmcdev};
if mmc rescan;
then
echo SD/MMC found on device ${mmcdev};
if run loadbootenv;
then
echo Loaded environment from ${bootenv};
run importbootenv;
fi;
if test -n $uenvcmd;
then
echo Running uenvcmd ...;
run uenvcmd;
fi;
if run loadimage;
then
run mmcloados;
fi;
fi;
# 相关变量
mmcdev=0
"mmc dev 0"是将设备切换到0，通常有2个设备一个是SD卡，一个是eMMC。
mmc rescan 扫描当前mmc设备。
loadbootenv
loadbootenv=load mmc ${mmcdev} ${loadaddr} ${bootenv}
# 相关变量
mmcdev=0
loadaddr=0x80200000
bootenv=uEnv.txt
这应该是从设备0的第1个分区装载uEnv.txt到地址0x80200000。
当默认的环境变量不符合要求时，可以用uEnv.txt设置新的环境变量。
没有它也可以，先不用管，后面说。
如果装载成功，执行importbootenv。
importbootenv
importbootenv=
echo Importing environment from mmc ...;
env import -t $loadaddr $filesize
这是把uEnv.txt中的环境变量导入到U-Boot的环境变量中。
“filesize”没有在我的环境变量中指定。
uenvcmd
由于我没有“uenvcmd”这个环境变量，所以那个条件语句中的内容没有执行。
我记着Arch Linux好像用了那个，那个变量应该在uEnv.txt中。
于是直接到了loadimage。
loadimage 载入Linux内核
loadimage=load mmc ${bootpart} ${loadaddr} ${bootdir}/${bootfile}
# 相关变量
bootpart=0:2
loadaddr=0x80200000
bootdir=/boot
bootfile=zImage
这里和载入uEnv.txt是相似的， 都用了load命令。
“0:2”的意思是设备0的第2个分区。
如果不指定，为默认第一个分区，
载入uEnv.txt时就没有指定分区。
loadimage的目的是将Linux内核载入内存。
到目前为止，主要做了2件事：
- 设置设备树文件
- 载入Linux内核
成功后执行 mmcloados。
mmcloados
mmcloados=
run mmcargs;
if test ${boot_fdt} = yes || test ${boot_fdt} = try;
then
if run loadfdt;
then
bootz ${loadaddr} - ${fdtaddr};
else
if test ${boot_fdt} = try;
then
bootz;
else
echo WARN: Cannot load the DT;
fi;
fi;
else
bootz;
fi;
首先执行mmcargs
mmcargs=setenv bootargs console=${console} ${optargs} root=${mmcroot} rootfstype=${mmcrootfstype}
# 相关变量值
console=ttyO0,115200n8
mmcroot=/dev/mmcblk0p2 ro
mmcrootfstype=ext4 rootwait
目的就是设置bootargs这个环境变量而已，用于向内核传递参数。
然后判断 boot_fdt 的值决定下一步，
# 相关变量
boot_fdt=try
判断通过，执行 loadfdt：
loadfdt=load mmc ${bootpart} ${fdtaddr} ${bootdir}/${fdtfile}
# 相关变量
bootpart=0:2
fdtaddr=0x80F80000
bootdir=/boot
# fdtfile的值为第一步执行findfdt设置的am335x-boneblack.dtb
这里载入了设备树文件，和载入Linux内核是很像的。
至此又做了2件事：
- 设置Linux内核启动参数
- 载入设备树文件
启动Linux需要的东西就齐了：
- Linux内核启动参数
- Linux内核文件
- 设备树文件
如果载入设备树成功，
通过bootz后接2个地址就启动了系统。
总结如下
# 切换到启动设备
mmc dev 0;
# 载入Linux内核
load mmc 0:2 0x80200000 /boot/zImage
# 设置Linux内核启动参数
setenv bootargs concole=ttyO0,115200n8 root=mmcroot=/dev/mmcblk0p2 ro rootfstype=ext4 rootwait
# 载入设备树
load mmc 0:2 0x80F80000 /boot/am335x-boneblack.dtb
# 启动Linux
bootz 0x80200000 - 0x80F80000
这是默认环境变量的行为。
而我们的系统可能与其不同。这就要修改环境变量。
我知道有2种方式，
一种是在U-Boot的命令行中通过命令修改，
另一种就是通过uEnv.txt了。
uEnv.txt
使用eEnv.txt更加方便点。就是个文本文件。
先列出我uEnv.txt的内容，不用详细看，看我下面的说明。
bootfile=uImage
loadfdt=load mmc ${bootpart} ${fdtaddr} ${bootdir}/dts/${fdtfile}
mmcloados=run mmcargs; if test ${boot_fdt} = yes || test ${boot_fdt} = try; then if run loadfdt; then bootm ${loadaddr} - ${fdtaddr}; else if test ${boot_fdt} = try; then bootz; else echo WARN: Cannot load the DT; fi; fi; else bootz; fi;
mmcroot=/dev/mmcblk0p2 rw
mmcargs=setenv bootargs console=${console} ${optargs} root=${mmcroot} rootfstype=${mmcrootfstype} init=/usr/lib/systemd/systemd
一共6行，最后一行空白。
- bootfile修改了内核名字，
- loadfdt中只是在目录中加了“dts/”，
- mmcloados主要是把bootz改成bootm。
- mmcroot把只读改成了可读写。
- mmcargs只是在后面指定了init为systemd。也有其他方法，比如在Linux系统中将init设置成指向systemd的软链接。
U-Boot常用命令
上面是从设备0启动系统，怎样知道自己的系统位于哪个设备呢，
也许有某种约定，比如如果有SD卡，那么SD卡是0。
我不知道的话，可以在U-Boot的命令行中通过命令判断。如，
# 列出 mmc 设备。
U-Boot# mmc list
OMAP SD/MMC: 0
OMAP SD/MMC: 1
# 显示当前是哪个设备。
U-Boot# mmc dev
mmc0 is current device
# 显示当前设备的分区信息。
U-Boot# mmc part
Partition Map for MMC device 0 -- Partition Type: DOS
Part Start Sector Num Sectors UUID Type
1 2048 131072 29942d7e-01 0c Boot
2 133120 15390720 29942d7e-02 83
# 列出设备0第1个分区"/"目录的文件，我没有指定，默认为“/”。
U-Boot# ls mmc 0:1
100688 mlo
308232 u-boot.img
510 uenv.txt
3 file(s), 0 dir(s)