系统移植 day2 bootloader-＞u-boot 移植

一、栈的复习

1、满栈：当堆栈指针SP总是指向最后压入堆栈的数据，称为满栈；
2、空栈：当堆栈指针SP总是指向下一个将要放入数据的空位置，称为空栈；
满栈状态下，先移动指针，后赋值. 空栈状态下，先赋值，后移动指针（记忆：空栈已经是指向下个元素了，肯定就只能先赋值，后移动。相应的，满栈就是先移动）
1、升栈：随着数据的入栈，SP指针从低地址向高地址移动，称为升栈；  上面先出
2、降栈：随着数据的入栈，SP指针从高地址向低地址移动，称为降栈；  下面先出
ARM处理器S3C2440采用的是满栈、降栈
栈长大：有效数据在变多

二、系统移植的一些概念

自启动模式：开机后，不管，加载内核，进入操作系统linux模式，系统移植人员使用
    如果超时T T T：检查服务器启动 检查链接（ping通）

交互模式：开机后，快速按回车，FS #  bootloader移植人员使用

uboot是bootloader的一种 是一段程序

嵌入式：低功耗低成本小体积 高可靠性高安全性

三、GNU命令（ubuntu端）

1.addr2line/arm-linux-addr2line
    功能:把程序地址转换为文件名和行号
2.as
    类似:gcc -c
3.ld/arm-linux-ld  GNU链接器
    eg:
        arm-none-linux-gnueabi-ld start.o main.o -Tmap.lds -o uart.elf
4.objcopy/arm-linux-objcopy : 文件格式转换
    eg:
        arm-none-linux-gnueabi-objcopy -O binary uart.elf uart.bin //elf -> bin
5.objdump:
    功能:显示一个或者更多目标文件的信息，主要用来反编译
    eg:
        gcc -g test.c
        sudo dmesg -c //记录日志
        ./a.out
        sudo dmesg //查看日志信息如下：
            [ 5001.031629] a.out[32094]: segfault at 0 ip 000055f94062713d sp 00007ffcad1003d0 error 6 ina.out[55f940627000+1000]
        【分析】ip:000055f94062713d-55f940627000+1000 => 0x113d地址处的指令出错了
        【查找出错的指令】addr2line/objdump
            方法一:addr2line 0x113d 得到文件名和行号
            方法二:
                objdump -Sl a.out > t_s  //得到反汇编文件
                vi t_s //定位到113d可以找到出错指令了
                
6.strip:丢弃目标文件中的全部或者特定符号，减小文件体积        
    eg:
        strip a.out

四、bootloader移植   硬件的初始化、加载内核     

1.概念
    是内核或者说系统运行之前运行的一小段程序；
    主要是对硬件初始化，为操作系统运行做准备；
    启动加载内核kernel；
2.特点
    不属于操作系统，独立于系统；
    采用汇编和C编程；
    针对特定的cpu特定的板子定制的；
3.操作模式
    交互模式:适用bootloader移植人员
    自启动模式：适用与系统移植的人员
4.bootloader的两个阶段
    1)汇编阶段
        基本的硬件初始化，例如:始时钟、内存。。。
        自搬移
        初始化堆栈及清空bss，准备C环境
    2)C阶段
        初始化用到的所有的硬件，例如：flash、uart、网卡....
        等待输入命令：pri/set/save....
        执行命令

五、uboot移植

1.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.命令（超级终端、板子）
     1)pri/printenv  显示所有环境变量
    2)set/setenv    设置新的环境变量
        set ipaddr 192.168.7.147
    3)save/savenv 保存环境变量
        save
    4) tftp //网络下载文件
        tftp 0x40008000 led.bin //下载led.bin到内存
    5) loadb //通过串口kermit协议下载二进制数据
        loadb 0x40008000
        go 0x40008000
    6)movi命令
        tftp u-boot.bin 0x40008000
        movi write uboot 0x40008000 //将内存0x40008000地址处的内容写到EMMC的uboot区 
    7)bootcmd  自启动命令
        set bootcmd tftp 0x41000000 uImage\;tftp 0x42000000 exynos4412-fs4412.dtb
        save
    8)go  addr   执行内存中的二进制代码，简单的跳转到指定地址
        go 0x40008000 
    9)bootm  kernel-addr ramdisk-addr  dtb-addr
        
3.uboot的执行过程
    1)第一阶段(汇编阶段)
        设置CPU工作模式svc、关中断、关MMU、关catch（cache？）
        设置向量表
        内存初始化、时钟初始化
        自搬运(不需要)
        设置堆栈、清空BSS段

    2)第二阶段(C阶段)
        各种硬件初始化，GPIO、串口、网口……
        等待命令-执行命令（死循环，等待内核加载完成）
        加载内核
 

六、uboot源码分析

找入口(arch/arm/cpu/armv7/start.S) <- 链接脚本 <- arch/arm/cpu/u-boot.lds <- Makefile 

_start(arch/arm/cpu/armv7/start.S)://入口
    reset:
        --|设置CPU的工作模式为SVC
        --|设置异常向量表
        --|bl  cpu_init_cp15 //关MMU和catch
        --|bl  cpu_init_crit //
            --| b   lowlevel_init (board/samsung/fs4412/lowlevel_init.S)
                --|if(uboot is not ram)
                    --|时钟初始化
                    --|内存初始化
                --|bl uart_asm_init 串口初始化
                --|bl tzpc_init        trust zone初始化

        --|bl _main(arch/arm/lib/crt0.S)
            --|初始化堆栈，清bss ,准备C环境
            --|ldr pc, =board_init_r(arch/arm/lib/board.c)    
                        --|初始化各种硬件(catch flash 网卡 串口 内存 电源 ....)            
                        --|for(;;)
                            {
                                main_loop();//等待命令 执行命令
                            
                            }

七、uboot移植

1.明确需求
    uboot能够启动加载内核即可；
2.准备资料
3.确认是否支持当前CPU(arch/arm/cpu/armv7/exynos)
    不支持：换uboot版本 找芯片厂商要 找老板要
    支持: go 4
4.确认是否支持当前板子(board/samsung/fs4412)
    不支持: 换uboot版本 找板子厂商 借鉴:和板子芯片同芯片的板子
    支持:go 5
5.移植
    1)借鉴origen板子
        cp include/configs/origen.h include/configs/fs4412.h
        cp board/samsung/origen board/samsung/fs4412 -a
    2)vi boards.cfg //添加fs4412,借鉴origen
        fs4412         arm     armv7    fs4412  samsung    exynos
    3)修改Makefile
        #ifeq ($(HOSTARCH),$(ARCH))
            CROSS_COMPILE ?= arm-linux-
        #endif
    4)make fs4412_config //让uboot识别fs4412并编译
    5)make //编译 u-boot.bin
【验证】u-boot.bin是否能够启动加载内核
    方法一:SD卡验证
        使用SD烧写根据将 u-boot.bin 烧写到SD卡中，然后拨码开关拨到1000,板子上电看效果
    方法二:EMMC验证
        SD卡启动(1000) -> tftp 0x40008000 u-boot.bin -> movi write uboot 0x40008000 -> 切换拨码开关0111启动看效果
        
【效果】
    指令前面变成FS4412

八、Linux下的mount命令

mount命令使用详解_51CTO博客_mount命令详解                作者Blind_fish