解決方案

嵌入式系統(tǒng)UBOOT

發(fā)布時間：2019-05-22

一個完整的嵌入式linux系統(tǒng)包含4部分內(nèi)容：Bootloader、Parameters、Kernel、Root File System。3、4、5、6部分詳細(xì)介紹了這4部分的內(nèi)容，這是Linux底層軟件開發(fā)人員應(yīng)該掌握的。通過學(xué)習(xí)這些章節(jié)，您可以詳細(xì)了解到如何在一個裸板上裁減、移植Linux，如何構(gòu)造自己的根文件系統(tǒng)，如何編寫適合客戶需求的驅(qū)動程序——驅(qū)動程序這章將結(jié)合幾個經(jīng)典的驅(qū)動程序進行講解。您還可以了解到在用在nand flash上的非常流行的yaffs文件系統(tǒng)是如何工作的，本書將結(jié)合yaffs代碼詳細(xì)介紹yaffs文件系統(tǒng)。

BIOS、BootLoader、uboot對比

bios

BIOS是英文"Basic Input Output System"的縮略語，直譯過來后中文名稱就是"基本輸入輸出系統(tǒng)"。其實，它是一組固化到計算機內(nèi)主板上一個ROM芯片上的程序，它保存著計算機最重要的基本輸入輸出的程序、系統(tǒng)設(shè)置信息、開機后自檢程序和系統(tǒng)自啟動程序。其主要功能是為計算機提供最底層的、最直接的硬件設(shè)置和控制。

BootLoader

BootLoader是一段小程序，可以把它想象成PC機linux上的GRUB/LILO引導(dǎo)程序，只不過在嵌入式linux中，沒有BIOS，而是直接從flash中運行，來裝載內(nèi)核。它可以初始化硬件設(shè)備，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)做好準(zhǔn)備。

一個嵌入式系統(tǒng)從軟件角度來看分為三個層次：
1.引導(dǎo)加載程序
包括固化在固化中的boot程序（可選），和BootLoader兩大部分
2.linux內(nèi)核
特定于嵌入式平臺的定制內(nèi)核
3.文件系統(tǒng)
包括了系統(tǒng)命令和應(yīng)用程序
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BootLoader-->Boot Parameters-->Kernel-->Root Filesystem
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為什么需要進行bootloader移植？
答：1.因為每種不同的CPU體系結(jié)構(gòu)都有不同的BootLoader
2.BootLoader依賴于具體的嵌入式板級設(shè)備的配置
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BootLoader啟動過程可分為單階段和多階段(stage1、stage2),其中stage1完成初始化硬件，如CPU寄存器、內(nèi)存控制器，為stage2準(zhǔn)備內(nèi)存空間。一般stage1是可以直接在nor flash中運行的，并將stage2復(fù)制到內(nèi)存RAM中，設(shè)置堆棧，然后跳轉(zhuǎn)到stage2(從這也可以看出stage2是在RAM中運行的，與stage1不同)

BootLoader的stage1通常包括以下步驟：
1.硬件設(shè)備初始化如CPU寄存器、內(nèi)存控制器
2.為加載BootLoader的stage2準(zhǔn)備RAM空間
3.拷貝BootLoader的stage2到RAM空間中
4.設(shè)置好堆棧為什么？為了跳轉(zhuǎn)到stage2的入口，因為stage2大多數(shù)是用C語言寫的
5.跳轉(zhuǎn)到stage2的C入口點

BootLoader的stage2通常包括以下步驟：
1.初始化本階段要使用到的硬件設(shè)備各種設(shè)備，如網(wǎng)卡
2.將內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像從flash上讀到RAM中去
3.調(diào)用內(nèi)核
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uboot

Uboot用于多種嵌入式CPU的BootLoader程序
支持多種嵌入式操作系統(tǒng)的引導(dǎo)
UBOOT目錄結(jié)構(gòu)
1.Borad        與開發(fā)板有關(guān)的文件。第一個開發(fā)板都以一個子目錄出現(xiàn)在當(dāng)前目錄中
2.Common    實現(xiàn)Uboot支持的命令
3.Cpu        與特定CPU架構(gòu)相關(guān)的代碼，支持的CPU對應(yīng)一個子目錄(注意CPU與開發(fā)板的區(qū)別)
3.Disk        對磁盤的支持
4.Doc        文檔目錄
5.Drivers    Uboot支持的設(shè)備驅(qū)動程序如各種網(wǎng)卡、串品、USB、支持CFI的Flash
6.Fs         文件系統(tǒng)的支持
7.Iclude    Uboot使用的頭文件。該目錄下configs目錄有與開發(fā)板相關(guān)的配置頭文件        該目錄下的asm目錄有與CPU體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的頭文件
8.Net        與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相關(guān)的代碼    各路協(xié)議的實現(xiàn)
9.Tools        生成Uboot的工具，如：mkimage,crc等等

Uboot編譯分為兩步
1.執(zhí)行每種board相關(guān)的配置    如：make amdk_2420
2.編譯生成uboot.bin文件        如：make CROSS_COMPILE=arm-linux-(指定正確路徑)
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UBOOT基于單板機提供了豐富的命令集操作
UBOOT命令
printenv查看環(huán)境變量(相當(dāng)全局變量？)
setenv 添加、修改、刪除環(huán)境變量
1.setenv name value
set environment variable 'name' to 'value...'
2.setenv name
delete environment variable 'name'
saveenv保存環(huán)境變量
將當(dāng)前定義的所有變量及其值存入flash中
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---------------------文件下載------------------------------------
tftp 通過網(wǎng)絡(luò)下載文件     使用前，配置好網(wǎng)絡(luò)
配置網(wǎng)絡(luò)：1.setenv ethaddr 12:34:56:78:8A:BC
2.setenv ipaddr 192.168.1.1
3.setenv serverip 192.168.1.254 (tftp服務(wù)器的地址)
連接下載：tftp 32000000 uImage
把server(IP=環(huán)境變量中設(shè)置的serverip)服務(wù)目錄下的uImage通過tftp讀入到0x32000000處

md 顯示內(nèi)存區(qū)的內(nèi)容
md[.b,.w,.l]address    如:md.w 1000000

mm[.b,.w,.l]address    如：mm.w 100000
mm 修改內(nèi)存，地址自動遞增    提供了一種互動修改存儲器內(nèi)容的方法，如果沒有輸入任何值，按回車內(nèi)容保持不變，輸入空格然后按下回車，結(jié)束輸入

flinfo    查看Flash扇區(qū)信息
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protect Flash寫保護打開或關(guān)閉扇區(qū)寫保護
用法：
protect off all        關(guān)閉所有扇區(qū)的寫保護
protect on all         打開所有扇區(qū)的寫保護
protect off start end     關(guān)閉從start到end扇區(qū)的寫保護-----》protect off 0 1ffff(前一扇區(qū)減去1?)
protect on start end     打開從start到end扇區(qū)的寫保護

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erase 擦除flash扇區(qū)
用法： erase start end    如: erase 30000 1efff
在使用cp命令向Nor型Flash寫入數(shù)據(jù)之前必須先使用erase命令擦除flash

cp　數(shù)據(jù)拷貝
cp [.b,.w,.l]saddress daddress len
cp提供了一種內(nèi)存與內(nèi)存，內(nèi)存與Flash之間數(shù)據(jù)拷貝的方法
如:cp.b 31000000 50000 d0000 即是將內(nèi)存地址0x31000000處的數(shù)據(jù)（長度為0xd0000）拷貝到地址0x50000處（Flash中）

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執(zhí)行程序
go 執(zhí)行內(nèi)存中的二進制代碼，一個簡單的跳轉(zhuǎn)到指定地址
go addr[arg...]
start application at address 'addr',
passing 'arg' as arguments

bootm 執(zhí)行內(nèi)存中的二進制代碼
bootm [addr[arg...]]     要求二進制代碼有固定格式的文件頭
boot application image stored in memory passing arguments 'arg...';
when booting a Linux kernel,'arg' can be the address of an initrd image
bdinfo    顯示開發(fā)板信息（可用于啟動linux內(nèi)核）
bdinfo命令將在終端顯示諸如內(nèi)存地址和大小、時鐘頻率、MAC地址等信息
這些信息在傳遞給LIUNX內(nèi)核一些參數(shù)時可能會用到

設(shè)置自動啟動
setenv bootcmd tftp 31000000 uImage \;bootm 31000000
saveenv