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6.1 Bootloader
對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，從開(kāi)機(jī)上電到操作系統(tǒng)啟動(dòng)需要一個(gè)引導(dǎo)過(guò)程。嵌入式Linux系統(tǒng)同樣離不開(kāi)引導(dǎo)程序，這個(gè)引導(dǎo)程序就叫作Bootloader。
6.1.1 Bootloader介紹
Bootloader是在操作系統(tǒng)運(yùn)行之前執(zhí)行的一段小程序。通過(guò)這段小程序，我們可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射表，從而建立適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)軟硬件環(huán)境，為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核做好準(zhǔn)備。
對(duì)于嵌入式系統(tǒng)，Bootloader是基于特定硬件平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，幾乎不可能為所有的嵌入式系統(tǒng)建立一個(gè)通用的Bootloader，不同的處理器架構(gòu)都有不同的Bootloader。Bootloader不但依賴于CPU的體系結(jié)構(gòu)，而且依賴于嵌入式系統(tǒng)板級(jí)設(shè)備的配置。對(duì)于2塊不同的嵌入式板而言，即使它們使用同一種處理器，要想讓運(yùn)行在一塊板子上的Bootloader程序也能運(yùn)行在另一塊板子上，一般也都需要修改Bootloader的源程序。
反過(guò)來(lái)，大部分Bootloader仍然具有很多共性，某些Bootloader也能夠支持多種體系結(jié)構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)。例如，U-Boot就同時(shí)支持PowerPC、ARM、MIPS和X86等體系結(jié)構(gòu)，支持的板子有上百種。通常，它們都能夠自動(dòng)從存儲(chǔ)介質(zhì)上啟動(dòng)，都能夠引導(dǎo)操作系統(tǒng)啟動(dòng)，并且大部分都可以支持串口和以太網(wǎng)接口。
本章將對(duì)各種Bootloader總結(jié)分類，分析它們的共同特點(diǎn)。以U-Boot為例，詳細(xì)討論Bootloader的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
6.1.2 Bootloader的啟動(dòng)
Linux系統(tǒng)是通過(guò)Bootloader引導(dǎo)啟動(dòng)的。一上電，就要執(zhí)行Bootloader來(lái)初始化系統(tǒng)�？梢酝ㄟ^(guò)第4章的Linux啟動(dòng)過(guò)程框圖回顧一下。
系統(tǒng)加電或復(fù)位后，所有CPU都會(huì)從某個(gè)地址開(kāi)始執(zhí)行，這是由處理器設(shè)計(jì)決定的。比如，X86的復(fù)位向量在高地址端，ARM處理器在復(fù)位時(shí)從地址0x00000000取第一條指令。嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)板都要把板上ROM或Flash映射到這個(gè)地址。因此，必須把Bootloader程序存儲(chǔ)在相應(yīng)的Flash位置。系統(tǒng)加電后，CPU將首先執(zhí)行它。
主機(jī)和目標(biāo)機(jī)之間一般有串口可以連接，Bootloader軟件通常會(huì)通過(guò)串口來(lái)輸入輸出。例如：輸出出錯(cuò)或者執(zhí)行結(jié)果信息到串口終端，從串口終端讀取用戶控制命令等。
Bootloader啟動(dòng)過(guò)程通常是多階段的，這樣既能提供復(fù)雜的功能，又有很好的可移植性。例如：從Flash啟動(dòng)的Bootloader多數(shù)是兩階段的啟動(dòng)過(guò)程。從后面U-Boot的內(nèi)容可以詳細(xì)分析這個(gè)特性。
大多數(shù)Bootloader都包含2種不同的操作模式：本地加載模式和遠(yuǎn)程下載模式。這2種操作模式的區(qū)別僅對(duì)于開(kāi)發(fā)人員才有意義，也就是不同啟動(dòng)方式的使用。從最終用戶的角度看，Bootloader的作用就是用來(lái)加載操作系統(tǒng)，而并不存在所謂的本地加載模式與遠(yuǎn)程下載模式的區(qū)別。
因?yàn)锽ootloader的主要功能是引導(dǎo)操作系統(tǒng)啟動(dòng)，所以我們?cè)敿?xì)討論一下各種啟動(dòng)方式的特點(diǎn)。
1．網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)方式
這種方式開(kāi)發(fā)板不需要配置較大的存儲(chǔ)介質(zhì)，跟無(wú)盤工作站有點(diǎn)類似。但是使用這種啟動(dòng)方式之前，需要把Bootloader安裝到板上的EPROM或者Flash中。Bootloader通過(guò)以太網(wǎng)接口遠(yuǎn)程下載Linux內(nèi)核映像或者文件系統(tǒng)。第4章介紹的交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境就是以網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)方式建立的。這種方式對(duì)于嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)非常重要。
使用這種方式也有前提條件，就是目標(biāo)板有串口、以太網(wǎng)接口或者其他連接方式。串口一般可以作為控制臺(tái)，同時(shí)可以用來(lái)下載內(nèi)核影像和RAMDISK文件系統(tǒng)。串口通信傳輸速率過(guò)低，不適合用來(lái)掛接NFS文件系統(tǒng)。所以以太網(wǎng)接口成為通用的互連設(shè)備，一般的開(kāi)發(fā)板都可以配置10M以太網(wǎng)接口。
對(duì)于PDA等手持設(shè)備來(lái)說(shuō)，以太網(wǎng)的RJ-45接口顯得大了些，而USB接口，特別是USB的迷你接口，尺寸非常小。對(duì)于開(kāi)發(fā)的嵌入式系統(tǒng)，可以把USB接口虛擬成以太網(wǎng)接口來(lái)通訊。這種方式在開(kāi)發(fā)主機(jī)和開(kāi)發(fā)板兩端都需要驅(qū)動(dòng)程序。
另外，還要在服務(wù)器上配置啟動(dòng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。Bootloader下載文件一般都使用TFTP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，還可以通過(guò)DHCP的方式動(dòng)態(tài)配置IP地址。
DHCP/BOOTP服務(wù)為Bootloader分配IP地址，配置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，然后才能夠支持網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。如果Bootloader可以直接設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，就可以不使用DHCP。
TFTP服務(wù)為Bootloader客戶端提供文件下載功能，把內(nèi)核映像和其他文件放在/tftpboot目錄下。這樣Bootloader可以通過(guò)簡(jiǎn)單的TFTP協(xié)議遠(yuǎn)程下載內(nèi)核映像到內(nèi)存。如圖6.1所示。
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圖6.1 網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)示意圖
大部分引導(dǎo)程序都能夠支持網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)方式。例如：BIOS的PXE（Preboot Execution Environment）功能就是網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)方式；U-Boot也支持網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)功能。
2．磁盤啟動(dòng)方式
傳統(tǒng)的Linux系統(tǒng)運(yùn)行在臺(tái)式機(jī)或者服務(wù)器上，這些計(jì)算機(jī)一般都使用BIOS引導(dǎo)，并且使用磁盤作為存儲(chǔ)介質(zhì)。如果進(jìn)入BIOS設(shè)置菜單，可以探測(cè)處理器、內(nèi)存、硬盤等設(shè)備，可以設(shè)置BIOS從軟盤、光盤或者某塊硬盤啟動(dòng)。也就是說(shuō)，BIOS并不直接引導(dǎo)操作系統(tǒng)。那么在硬盤的主引導(dǎo)區(qū)，還需要一個(gè)Bootloader。這個(gè)Bootloader可以從磁盤文件系統(tǒng)中把操作系統(tǒng)引導(dǎo)起來(lái)。
Linux傳統(tǒng)上是通過(guò)LILO（LInux LOader）引導(dǎo)的，后來(lái)又出現(xiàn)了GNU的軟件GRUB（GRand Unified Bootloader）。這2種Bootloader廣泛應(yīng)用在X86的Linux系統(tǒng)上。你的開(kāi)發(fā)主機(jī)可能就使用了其中一種，熟悉它們有助于配置多種系統(tǒng)引導(dǎo)功能。
LILO軟件工程是由Werner Almesberger創(chuàng)建，專門為引導(dǎo)Linux開(kāi)發(fā)的�，F(xiàn)在LILO的維護(hù)者是John Coffman，最新版本下載站點(diǎn)：
http://lilo.go.dyndns.org
。LILO有詳細(xì)的文檔，例如LILO套件中附帶使用手冊(cè)和參考手冊(cè)。此外，還可以在LDP的“LILO mini-HOWTO”中找到LILO的使用指南。
GRUB是GNU計(jì)劃的主要bootloader。GRUB最初是由Erich Boleyn為GNU Mach操作系統(tǒng)撰寫(xiě)的引導(dǎo)程序。后來(lái)有Gordon Matzigkeit和Okuji Yoshinori接替Erich的工作，繼續(xù)維護(hù)和開(kāi)發(fā)GRUB。GRUB的網(wǎng)站http://www.gnu.org/software/grub/上有對(duì)套件使用的說(shuō)明文件，叫作《GRUB manual》。GRUB能夠使用TFTP和BOOTP或者DHCP通過(guò)網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)，這種功能對(duì)于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程很有用。
除了傳統(tǒng)的Linux系統(tǒng)上的引導(dǎo)程序以外，還有其他一些引導(dǎo)程序，也可以支持磁盤引導(dǎo)啟動(dòng)。例如：LoadLin可以從DOS下啟動(dòng)Linux；還有ROLO、LinuxBIOS，U-Boot也支持這種功能。
3．Flash啟動(dòng)方式
大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)上都使用Flash存儲(chǔ)介質(zhì)。Flash有很多類型，包括NOR Flash、NAND Flash和其他半導(dǎo)體盤。其中，NOR Flash（也就是線性Flash）使用最為普遍。
NOR Flash可以支持隨機(jī)訪問(wèn)，所以代碼是可以直接在Flash上執(zhí)行的。Bootloader一般是存儲(chǔ)在Flash芯片上的。另外，Linux內(nèi)核映像和RAMDISK也可以存儲(chǔ)在Flash上。通常需要把Flash分區(qū)使用，每個(gè)區(qū)的大小應(yīng)該是Flash擦除塊大小的整數(shù)倍。圖6.2是Bootloader和內(nèi)核映像以及文件系統(tǒng)的分區(qū)表。
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圖6.2 Flash存儲(chǔ)示意圖
Bootloader一般放在Flash的底端或者頂端，這要根據(jù)處理器的復(fù)位向量設(shè)置。要使Bootloader的入口位于處理器上電執(zhí)行第一條指令的位置。
接下來(lái)分配參數(shù)區(qū)，這里可以作為Bootloader的參數(shù)保存區(qū)域。
再下來(lái)內(nèi)核映像區(qū)。Bootloader引導(dǎo)Linux內(nèi)核，就是要從這個(gè)地方把內(nèi)核映像解壓到RAM中去，然后跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核映像入口執(zhí)行。
然后是文件系統(tǒng)區(qū)。如果使用Ramdisk文件系統(tǒng)，則需要Bootloader把它解壓到RAM中。如果使用JFFS2文件系統(tǒng)，將直接掛接為根文件系統(tǒng)。這兩種文件系統(tǒng)將在第12章詳細(xì)講解。
最后還可以分出一些數(shù)據(jù)區(qū)，這要根據(jù)實(shí)際需要和Flash大小來(lái)考慮了。
這些分區(qū)是開(kāi)發(fā)者定義的，Bootloader一般直接讀寫(xiě)對(duì)應(yīng)的偏移地址。到了Linux內(nèi)核空間，可以配置成MTD設(shè)備來(lái)訪問(wèn)Flash分區(qū)。但是，有的Bootloader也支持分區(qū)的功能，例如：Redboot可以創(chuàng)建Flash分區(qū)表，并且內(nèi)核MTD驅(qū)動(dòng)可以解析出redboot的分區(qū)表。
除了NOR Flash，還有NAND Flash、Compact Flash、DiskOnChip等。這些Flash具有芯片價(jià)格低，存儲(chǔ)容量大的特點(diǎn)。但是這些芯片一般通過(guò)專用控制器的I/O方式來(lái)訪問(wèn)，不能隨機(jī)訪問(wèn)，因此引導(dǎo)方式跟NOR Flash也不同。在這些芯片上，需要配置專用的引導(dǎo)程序。通常，這種引導(dǎo)程序起始的一段代碼就把整個(gè)引導(dǎo)程序復(fù)制到RAM中運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)自舉啟動(dòng)，這跟從磁盤上啟動(dòng)有些相似。
6.1.3 Bootloader的種類
嵌入式系統(tǒng)世界已經(jīng)有各種各樣的Bootloader，種類劃分也有多種方式。除了按照處理器體系結(jié)構(gòu)不同劃分以外，還有功能復(fù)雜程度的不同。
首先區(qū)分一下“Bootloader”和“Monitor”的概念。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，“Bootloader”只是引導(dǎo)設(shè)備并且執(zhí)行主程序的固件；而“Monitor”還提供了更多的命令行接口，可以進(jìn)行調(diào)試、讀寫(xiě)內(nèi)存、燒寫(xiě)Flash、配置環(huán)境變量等�！癕onitor”在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以提供很好的調(diào)試功能，開(kāi)發(fā)完成以后，就完全設(shè)置成了一個(gè)“Bootloader”。所以，習(xí)慣上大家把它們統(tǒng)稱為Bootloader。
表6.1列出了Linux的開(kāi)放源碼引導(dǎo)程序及其支持的體系結(jié)構(gòu)。表中給出了X86 ARM PowerPC體系結(jié)構(gòu)的常用引導(dǎo)程序，并且注明了每一種引導(dǎo)程序是不是“Monitor”。
表6.1 開(kāi)放源碼的Linux 引導(dǎo)程序
Bootloader
Monitor
描 述
x86
ARM
PowerPC
LILO
否
Linux磁盤引導(dǎo)程序
是
否
否
GRUB
否
GNU的LILO替代程序
是
否
否
Loadlin
否
從DOS引導(dǎo)Linux
是
否
否
ROLO
否
從ROM引導(dǎo)Linux而不需要BIOS
是
否
否
Etherboot
否
通過(guò)以太網(wǎng)卡啟動(dòng)Linux系統(tǒng)的固件
是
否
否
LinuxBIOS
否
完全替代BUIS的Linux引導(dǎo)程序
是
否
否
BLOB
否
LART等硬件平臺(tái)的引導(dǎo)程序
否
是
否
U-boot
是
通用引導(dǎo)程序
是
是
是
RedBoot
是
基于eCos的引導(dǎo)程序
是
是
是
對(duì)于每種體系結(jié)構(gòu)，都有一系列開(kāi)放源碼Bootloader可以選用。
（1）X86
X86的工作站和服務(wù)器上一般使用LILO和GRUB。LILO是Linux發(fā)行版主流的Bootloader。不過(guò)Redhat Linux發(fā)行版已經(jīng)使用了GRUB，GRUB比LILO有更有好的顯示界面，使用配置也更加靈活方便。
在某些X86嵌入式單板機(jī)或者特殊設(shè)備上，會(huì)采用其他Bootloader，例如：ROLO。這些Bootloader可以取代BIOS的功能，能夠從FLASH中直接引導(dǎo)Linux啟動(dòng)。現(xiàn)在ROLO支持的開(kāi)發(fā)板已經(jīng)并入U(xiǎn)-Boot，所以U-Boot也可以支持X86平臺(tái)。
（2）ARM
ARM處理器的芯片商很多，所以每種芯片的開(kāi)發(fā)板都有自己的Bootloader。結(jié)果ARM bootloader也變得多種多樣。最早有為ARM720處理器的開(kāi)發(fā)板的固件，又有了armboot，StrongARM平臺(tái)的blob，還有S3C2410處理器開(kāi)發(fā)板上的vivi等�，F(xiàn)在armboot已經(jīng)并入了U-Boot，所以U-Boot也支持ARM/XSCALE平臺(tái)。U-Boot已經(jīng)成為ARM平臺(tái)事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)Bootloader。
（3）PowerPC
PowerPC平臺(tái)的處理器有標(biāo)準(zhǔn)的Bootloader，就是ppcboot。PPCBOOT在合并armboot等之后，創(chuàng)建了U-Boot，成為各種體系結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)板的通用引導(dǎo)程序。U-Boot仍然是PowerPC平臺(tái)的主要Bootloader。
（4）MIPS
MIPS公司開(kāi)發(fā)的YAMON是標(biāo)準(zhǔn)的Bootloader，也有許多MIPS芯片商為自己的開(kāi)發(fā)板寫(xiě)了Bootloader�，F(xiàn)在，U-Boot也已經(jīng)支持MIPS平臺(tái)。
（5）SH
SH平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)Bootloader是sh-boot。Redboot在這種平臺(tái)上也很好用。
（6）M68K
M68K平臺(tái)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的Bootloader。Redboot能夠支持m68k系列的系統(tǒng)。
值得說(shuō)明的是Redboot，它幾乎能夠支持所有的體系結(jié)構(gòu)，包括MIPS、SH、M68K等體系結(jié)構(gòu)。Redboot是以eCos為基礎(chǔ)，采用GPL許可的開(kāi)源軟件工程�，F(xiàn)在由core eCos的開(kāi)發(fā)人員維護(hù)，源碼下載網(wǎng)站是
http://www.ecoscentric.com/snapshots
。Redboot的文檔也相當(dāng)完善，有詳細(xì)的使用手冊(cè)《RedBoot User’s Guide》。
6.2.1 U-Boot工程簡(jiǎn)介
最早，DENX軟件工程中心的Wolfgang Denk基于8xxrom的源碼創(chuàng)建了PPCBOOT工程，并且不斷添加處理器的支持。后來(lái)，Sysgo Gmbh把ppcboot移植到ARM平臺(tái)上，創(chuàng)建了ARMboot工程。然后以ppcboot工程和armboot工程為基礎(chǔ)，創(chuàng)建了U-Boot工程。
現(xiàn)在U-Boot已經(jīng)能夠支持PowerPC、ARM、X86、MIPS體系結(jié)構(gòu)的上百種開(kāi)發(fā)板，已經(jīng)成為功能最多、靈活性最強(qiáng)并且開(kāi)發(fā)最積極的開(kāi)放源碼Bootloader。目前仍然由DENX的Wolfgang Denk維護(hù)。
U-Boot的源碼包可以從sourceforge網(wǎng)站下載，還可以訂閱該網(wǎng)站活躍的U-Boot Users郵件論壇，這個(gè)郵件論壇對(duì)于U-Boot的開(kāi)發(fā)和使用都很有幫助。
U-Boot軟件包下載網(wǎng)站：http://sourceforge.net/project/u-boot。
U-Boot郵件列表網(wǎng)站：http://lists.sourceforge.net/lists/listinfo/u-boot-users/。
DENX相關(guān)的網(wǎng)站：
http://www.denx.de/re/DPLG.html
。
6.2.2 U-Boot源碼結(jié)構(gòu)
從網(wǎng)站上下載得到U-Boot源碼包，例如：U-Boot-1.1.2.tar.bz2
解壓就可以得到全部U-Boot源程序。在頂層目錄下有18個(gè)子目錄，分別存放和管理不同的源程序。這些目錄中所要存放的文件有其規(guī)則，可以分為3類。
· 第1類目錄與處理器體系結(jié)構(gòu)或者開(kāi)發(fā)板硬件直接相關(guān)；
· 第2類目錄是一些通用的函數(shù)或者驅(qū)動(dòng)程序；
· 第3類目錄是U-Boot的應(yīng)用程序、工具或者文檔。
表6.2列出了U-Boot頂層目錄下各級(jí)目錄存放原則。
表6.2 U-Boot的源碼頂層目錄說(shuō)明
目 錄
特 性
解 釋 說(shuō) 明
board
平臺(tái)依賴
存放電路板相關(guān)的目錄文件，例如：RPXlite(mpc8xx)、smdk2410(arm920t)、sc520_cdp(x86) 等目錄
cpu
平臺(tái)依賴
存放CPU相關(guān)的目錄文件，例如：mpc8xx、ppc4xx、arm720t、arm920t、 xscale、i386等目錄
lib_ppc
平臺(tái)依賴
存放對(duì)PowerPC體系結(jié)構(gòu)通用的文件，主要用于實(shí)現(xiàn)PowerPC平臺(tái)通用的函數(shù)
目 錄
特 性
解 釋 說(shuō) 明
lib_arm
平臺(tái)依賴
存放對(duì)ARM體系結(jié)構(gòu)通用的文件，主要用于實(shí)現(xiàn)ARM平臺(tái)通用的函數(shù)
lib_i386
平臺(tái)依賴
存放對(duì)X86體系結(jié)構(gòu)通用的文件，主要用于實(shí)現(xiàn)X86平臺(tái)通用的函數(shù)
include
通用
頭文件和開(kāi)發(fā)板配置文件，所有開(kāi)發(fā)板的配置文件都在configs目錄下
common
通用
通用的多功能函數(shù)實(shí)現(xiàn)
lib_generic
通用
通用庫(kù)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)
Net
通用
存放網(wǎng)絡(luò)的程序
Fs
通用
存放文件系統(tǒng)的程序
Post
通用
存放上電自檢程序
drivers
通用
通用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，主要有以太網(wǎng)接口的驅(qū)動(dòng)
Disk
通用
硬盤接口程序
Rtc
通用
RTC的驅(qū)動(dòng)程序
Dtt
通用
數(shù)字溫度測(cè)量器或者傳感器的驅(qū)動(dòng)
examples
應(yīng)用例程
一些獨(dú)立運(yùn)行的應(yīng)用程序的例子，例如helloworld
tools
工具
存放制作S-Record 或者 U-Boot格式的映像等工具，例如mkimage
Doc
文檔
開(kāi)發(fā)使用文檔
U-Boot的源代碼包含對(duì)幾十種處理器、數(shù)百種開(kāi)發(fā)板的支持。可是對(duì)于特定的開(kāi)發(fā)板，配置編譯過(guò)程只需要其中部分程序。這里具體以S3C2410 arm920t處理器為例，具體分析S3C2410處理器和開(kāi)發(fā)板所依賴的程序，以及U-Boot的通用函數(shù)和工具。
6.2.3 U-Boot的編譯
U-Boot的源碼是通過(guò)GCC和Makefile組織編譯的。頂層目錄下的Makefile首先可以設(shè)置開(kāi)發(fā)板的定義，然后遞歸地調(diào)用各級(jí)子目錄下的Makefile，最后把編譯過(guò)的程序鏈接成U-Boot映像。
1．頂層目錄下的Makefile
它負(fù)責(zé)U-Boot整體配置編譯。按照配置的順序閱讀其中關(guān)鍵的幾行。
每一種開(kāi)發(fā)板在Makefile都需要有板子配置的定義。例如smdk2410開(kāi)發(fā)板的定義如下。
smdk2410_config : unconfig
@./mkconfig $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0
執(zhí)行配置U-Boot的命令make smdk2410_config，通過(guò)./mkconfig腳本生成include/config.
mk的配置文件。文件內(nèi)容正是根據(jù)Makefile對(duì)開(kāi)發(fā)板的配置生成的。
ARCH = arm
CPU = arm920t
BOARD = smdk2410
SOC = s3c24x0
上面的include/config.mk文件定義了ARCH、CPU、BOARD、SOC這些變量。這樣硬件平臺(tái)依賴的目錄文件可以根據(jù)這些定義來(lái)確定。SMDK2410平臺(tái)相關(guān)目錄如下。
board/smdk2410/
cpu/arm920t/
cpu/arm920t/s3c24x0/
lib_arm/
include/asm-arm/
include/configs/smdk2410.h
再回到頂層目錄的Makefile文件開(kāi)始的部分，其中下列幾行包含了這些變量的定義。
# load ARCH, BOARD, and CPU configuration
include include/config.mk
export ARCH CPU BOARD VENDOR SOC
Makefile的編譯選項(xiàng)和規(guī)則在頂層目錄的config.mk文件中定義。各種體系結(jié)構(gòu)通用的規(guī)則直接在這個(gè)文件中定義。通過(guò)ARCH、CPU、BOARD、SOC等變量為不同硬件平臺(tái)定義不同選項(xiàng)。不同體系結(jié)構(gòu)的規(guī)則分別包含在ppc_config.mk、arm_config.mk、mips_config.mk等文件中。
頂層目錄的Makefile中還要定義交叉編譯器，以及編譯U-Boot所依賴的目標(biāo)文件。
ifeq ($(ARCH),arm)
CROSS_COMPILE = arm-linux- //交叉編譯器的前綴
#endif
export CROSS_COMPILE
…
# U-Boot objects....order is important (i.e. start must be first)
OBJS = cpu/$(CPU)/start.o //處理器相關(guān)的目標(biāo)文件
…
LIBS = lib_generic/libgeneric.a //定義依賴的目錄，每個(gè)目錄下先把目標(biāo)文件連接成*.a文件。
LIBS += board/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).a
LIBS += cpu/$(CPU)/lib$(CPU).a
ifdef SOC
LIBS += cpu/$(CPU)/$(SOC)/lib$(SOC).a
endif
LIBS += lib_$(ARCH)/lib$(ARCH).a
…
然后還有U-Boot映像編譯的依賴關(guān)系。
ALL = u-boot.srec u-boot.bin System.map
all: $(ALL)
u-boot.srec: u-boot
$(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O srec $
u-boot.bin: u-boot
$(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O binary $
……
u-boot: depend $(SUBDIRS) $(OBJS) $(LIBS) $(LDSCRIPT)
UNDEF_SYM='$(OBJDUMP) -x $(LIBS) \
|sed -n -e 's/.*\(__u_boot_cmd_.*\)/-u\1/p'|sort|uniq`;\
$(LD) $(LDFLAGS) $$UNDEF_SYM $(OBJS) \
--start-group $(LIBS) $(PLATFORM_LIBS) --end-group \
-Map u-boot.map -o u-boot
Makefile缺省的編譯目標(biāo)為all，包括u-boot.srec、u-boot.bin、System.map。u-boot.srec和u-boot.bin又依賴于U-Boot。U-Boot就是通過(guò)ld命令按照u-boot.map地址表把目標(biāo)文件組裝成u-boot。
其他Makefile內(nèi)容就不再詳細(xì)分析了，上述代碼分析應(yīng)該可以為閱讀代碼提供了一個(gè)線索。
2．開(kāi)發(fā)板配置頭文件
除了編譯過(guò)程Makefile以外，還要在程序中為開(kāi)發(fā)板定義配置選項(xiàng)或者參數(shù)。這個(gè)頭文件是include/configs/.h。用相應(yīng)的BOARD定義代替。
這個(gè)頭文件中主要定義了兩類變量。
一類是選項(xiàng)，前綴是CONFIG_，用來(lái)選擇處理器、設(shè)備接口、命令、屬性等。例如：
#define CONFIG_ARM920T 1
#define CONFIG_DRIVER_CS8900 1
另一類是參數(shù)，前綴是CFG_，用來(lái)定義總線頻率、串口波特率、Flash地址等參數(shù)。例如：
#define CFG_FLASH_BASE 0x00000000
#define CFG_PROMPT "=>"
3．編譯結(jié)果
根據(jù)對(duì)Makefile的分析，編譯分為2步。第1步配置，例如：make smdk2410_config；第2步編譯，執(zhí)行make就可以了。
編譯完成后，可以得到U-Boot各種格式的映像文件和符號(hào)表，如表6.3所示。
表6.3 U-Boot編譯生成的映像文件
文 件 名 稱
說(shuō) 明
文 件 名 稱
說(shuō) 明
System.map
U-Boot映像的符號(hào)表
u-boot.bin
U-Boot映像原始的二進(jìn)制格式
u-boot
U-Boot映像的ELF格式
u-boot.srec
U-Boot映像的S-Record格式
U-Boot的3種映像格式都可以燒寫(xiě)到Flash中，但需要看加載器能否識(shí)別這些格式。一般u-boot.bin最為常用，直接按照二進(jìn)制格式下載，并且按照絕對(duì)地址燒寫(xiě)到Flash中就可以了。U-Boot和u-boot.srec格式映像都自帶定位信息。
4．U-Boot工具
在tools目錄下還有些U-Boot的工具。這些工具有的也經(jīng)常用到。表6.4說(shuō)明了幾種工具的用途。
表6.4 U-Boot的工具
工 具 名 稱
說(shuō) 明
工 具 名 稱
說(shuō) 明
bmp_logo
制作標(biāo)記的位圖結(jié)構(gòu)體
img2srec
轉(zhuǎn)換SREC格式映像
envcrc
校驗(yàn)u-boot內(nèi)部嵌入的環(huán)境變量
mkimage
轉(zhuǎn)換U-Boot格式映像
gen_eth_addr
生成以太網(wǎng)接口MAC地址
updater
U-Boot自動(dòng)更新升級(jí)工具
這些工具都有源代碼，可以參考改寫(xiě)其他工具。其中mkimage是很常用的一個(gè)工具，Linux內(nèi)核映像和ramdisk文件系統(tǒng)映像都可以轉(zhuǎn)換成U-Boot的格式。
6.2.4 U-Boot的移植
U-Boot能夠支持多種體系結(jié)構(gòu)的處理器，支持的開(kāi)發(fā)板也越來(lái)越多。因?yàn)锽ootloader是完全依賴硬件平臺(tái)的，所以在新電路板上需要移植U-Boot程序。
開(kāi)始移植U-Boot之前，先要熟悉硬件電路板和處理器。確認(rèn)U-Boot是否已經(jīng)支持新開(kāi)發(fā)板的處理器和I/O設(shè)備。假如U-Boot已經(jīng)支持一塊非常相似的電路板，那么移植的過(guò)程將非常簡(jiǎn)單。
移植U-Boot工作就是添加開(kāi)發(fā)板硬件相關(guān)的文件、配置選項(xiàng)，然后配置編譯。
開(kāi)始移植之前，需要先分析一下U-Boot已經(jīng)支持的開(kāi)發(fā)板，比較出硬件配置最接近的開(kāi)發(fā)板。選擇的原則是，首先處理器相同，其次處理器體系結(jié)構(gòu)相同，然后是以太網(wǎng)接口等外圍接口。還要驗(yàn)證一下這個(gè)參考開(kāi)發(fā)板的U-Boot，至少能夠配置編譯通過(guò)。
以S3C2410處理器的開(kāi)發(fā)板為例，U-Boot-1.1.2版本已經(jīng)支持SMDK2410開(kāi)發(fā)板。我們可以基于SMDK2410移植，那么先把SMDK2410編譯通過(guò)。
我們以S3C2410開(kāi)發(fā)板fs2410為例說(shuō)明。移植的過(guò)程參考SMDK2410開(kāi)發(fā)板，SMDK2410在U-Boot-1.1.2中已經(jīng)支持。
移植U-Boot的基本步驟如下。
（1）在頂層Makefile中為開(kāi)發(fā)板添加新的配置選項(xiàng)，使用已有的配置項(xiàng)目為例。
smdk2410_config : unconfig
@./mkconfig $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0
參考上面2行，添加下面2行。
fs2410_config : unconfig
@./mkconfig $(@:_config=) arm arm920t fs2410 NULL s3c24x0
（2）創(chuàng)建一個(gè)新目錄存放開(kāi)發(fā)板相關(guān)的代碼，并且添加文件。
board/fs2410/config.mk
board/fs2410/flash.c
board/fs2410/fs2410.c
board/fs2410/Makefile
board/fs2410/memsetup.S
board/fs2410/u-boot.lds
（3）為開(kāi)發(fā)板添加新的配置文件
可以先復(fù)制參考開(kāi)發(fā)板的配置文件，再修改。例如：
$cp include/configs/smdk2410.h include/configs/fs2410.h
如果是為一顆新的CPU移植，還要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的目錄存放CPU相關(guān)的代碼。
（4）配置開(kāi)發(fā)板
$ make fs2410_config
（5）編譯U-Boot
執(zhí)行make命令，編譯成功可以得到U-Boot映像。有些錯(cuò)誤是跟配置選項(xiàng)是有關(guān)系的，通常打開(kāi)某些功能選項(xiàng)會(huì)帶來(lái)一些錯(cuò)誤，一開(kāi)始可以盡量跟參考板配置相同。
（6）添加驅(qū)動(dòng)或者功能選項(xiàng)
在能夠編譯通過(guò)的基礎(chǔ)上，還要實(shí)現(xiàn)U-Boot的以太網(wǎng)接口、Flash擦寫(xiě)等功能。
對(duì)于FS2410開(kāi)發(fā)板的以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)和smdk2410完全相同，所以可以直接使用。CS8900驅(qū)動(dòng)程序文件如下。
drivers/cs8900.c
drivers/cs8900.h
對(duì)于Flash的選擇就麻煩多了，F(xiàn)lash芯片價(jià)格或者采購(gòu)方面的因素都有影響。多數(shù)開(kāi)發(fā)板大小、型號(hào)不都相同。所以還需要移植Flash的驅(qū)動(dòng)。每種開(kāi)發(fā)板目錄下一般都有flash.c這個(gè)文件，需要根據(jù)具體的Flash類型修改。例如：
board/fs2410/flash.c
（7）調(diào)試U-Boot源代碼，直到U-Boot在開(kāi)發(fā)板上能夠正常啟動(dòng)。
調(diào)試的過(guò)程可能是很艱難的，需要借助工具，并且有些問(wèn)題可能困擾很長(zhǎng)時(shí)間。
6.2.5 添加U-Boot命令
U-Boot的命令為用戶提供了交互功能，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了幾十個(gè)常用的命令。如果開(kāi)發(fā)板需要很特殊的操作，可以添加新的U-Boot命令。
U-Boot的每一個(gè)命令都是通過(guò)U_Boot_CMD宏定義的。這個(gè)宏在include/command.h頭文件中定義，每一個(gè)命令定義一個(gè)cmd_tbl_t結(jié)構(gòu)體。
#define U_BOOT_CMD(name,maxargs,rep,cmd,usage,help) \
cmd_tbl_t __u_boot_cmd_##name Struct_Section = {#name, maxargs, rep, cmd, usage, help}
這樣每一個(gè)U-Boot命令有一個(gè)結(jié)構(gòu)體來(lái)描述。結(jié)構(gòu)體包含的成員變量：命令名稱、最大參數(shù)個(gè)數(shù)、重復(fù)數(shù)、命令執(zhí)行函數(shù)、用法、幫助。
從控制臺(tái)輸入的命令是由common/command.c中的程序解釋執(zhí)行的。find_cmd()負(fù)責(zé)匹配輸入的命令，從列表中找出對(duì)應(yīng)的命令結(jié)構(gòu)體。
基于U-Boot命令的基本框架，來(lái)分析一下簡(jiǎn)單的icache操作命令，就可以知道添加新命令的方法。
（1）定義CACHE命令。在include/cmd_confdefs.h中定義了所有U-Boot命令的標(biāo)志位。
#define CFG_CMD_CACHE 0x00000010ULL /* icache, dcache */
如果有更多的命令，也要在這里添加定義。
（2）實(shí)現(xiàn)CACHE命令的操作函數(shù)。下面是common/cmd_cache.c文件中icache命令部分的代碼。
#if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_CACHE)
static int on_off (const char *s)
{ //這個(gè)函數(shù)解析參數(shù)，判斷是打開(kāi)cache，還是關(guān)閉cache
if (strcmp(s, "on") == 0) { //參數(shù)為“on”
return (1);
} else if (strcmp(s, "off") == 0) { //參數(shù)為“off”
return (0);
}
return (-1);
}
int do_icache ( cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[])
{ //對(duì)指令cache的操作函數(shù)
switch (argc) {
case 2: /* 參數(shù)個(gè)數(shù)為1，則執(zhí)行打開(kāi)或者關(guān)閉指令cache操作 */
switch (on_off(argv[1])) {
case 0: icache_disable(); //打開(kāi)指令cache
break;
case 1: icache_enable (); //關(guān)閉指令cache
break;
}
/* FALL TROUGH */
case 1: /* 參數(shù)個(gè)數(shù)為0，則獲取指令cache狀態(tài)*/
printf ("Instruction Cache is %s\n",
icache_status() ? "ON" : "OFF");
return 0;
default: //其他缺省情況下，打印命令使用說(shuō)明
printf ("Usage:\n%s\n", cmdtp->usage);
return 1;
}
return 0;
}
……
U_Boot_CMD( //通過(guò)宏定義命令
icache, 2, 1, do_icache, //命令為icache，命令執(zhí)行函數(shù)為do_icache()
"icache - enable or disable instruction cache\n", //幫助信息
"[on, off]\n"
" - enable or disable instruction cache\n"
);
……
#endif
U-Boot的命令都是通過(guò)結(jié)構(gòu)體__U_Boot_cmd_##name來(lái)描述的。根據(jù)U_Boot_CMD在include/command.h中的兩行定義可以明白。
#define U_BOOT_CMD(name,maxargs,rep,cmd,usage,help) \
cmd_tbl_t __u_boot_cmd_##name Struct_Section = {#name, maxargs, rep, cmd, usage, help}
還有，不要忘了在common/Makefile中添加編譯的目標(biāo)文件。
（3）打開(kāi)CONFIG_COMMANDS選項(xiàng)的命令標(biāo)志位。這個(gè)程序文件開(kāi)頭有#if語(yǔ)句需要預(yù)處理是否包含這個(gè)命令函數(shù)。CONFIG_COMMANDS選項(xiàng)在開(kāi)發(fā)板的配置文件中定義。例如：SMDK2410平臺(tái)在include/configs/smdk2410.h中有如下定義。
/***********************************************************
* Command definition
***********************************************************/
#define CONFIG_COMMANDS \
(CONFIG_CMD_DFL | \
CFG_CMD_CACHE | \
CFG_CMD_REGINFO | \
CFG_CMD_DATE | \
CFG_CMD_ELF)
按照這3步，就可以添加新的U-Boot命令。
6.3 U-Boot的調(diào)試
新移植的U-Boot不能正常工作，這時(shí)就需要調(diào)試了。調(diào)試U-Boot離不開(kāi)工具，只有理解U-Boot啟動(dòng)過(guò)程，才能正確地調(diào)試U-Boot源碼。
6.3.1 硬件調(diào)試器
硬件電路板制作完成以后，這時(shí)上面還沒(méi)有任何程序，就叫作裸板。首要的工作是把程序或者固件加載到裸板上，這就要通過(guò)硬件工具來(lái)完成。習(xí)慣上，這種硬件工具叫作仿真器。
仿真器可以通過(guò)處理器的JTAG等接口控制板子，直接把程序下載到目標(biāo)板內(nèi)存，或者進(jìn)行Flash編程。如果板上的Flash是可以拔插的，就可以通過(guò)專用的Flash燒寫(xiě)器來(lái)完成。在第4章介紹過(guò)目標(biāo)板跟主機(jī)之間的連接，其中JTAG等接口就是專門用來(lái)連接仿真器的。
仿真器還有一個(gè)重要的功能就是在線調(diào)試程序，這對(duì)于調(diào)試Bootloader和硬件測(cè)試程序很有用。
從最簡(jiǎn)單的JTAG電纜，到ICE仿真器，再到可以調(diào)試Linux內(nèi)核的仿真器。
復(fù)雜的仿真器可以支持與計(jì)算機(jī)間的以太網(wǎng)或者USB接口通信。
對(duì)于U-Boot的調(diào)試，可以采用BDI2000。BDI2000完全可以反匯編地跟蹤Flash中的程序，也可以進(jìn)行源碼級(jí)的調(diào)試。
使用BDI2000調(diào)試U-boot的方法如下。
（1）配置BDI2000和目標(biāo)板初始化程序，連接目標(biāo)板。
（2）添加U-Boot的調(diào)試編譯選項(xiàng)，重新編譯。
U-Boot的程序代碼是位置相關(guān)的，調(diào)試的時(shí)候盡量在內(nèi)存中調(diào)試，可以修改連接定位地址TEXT_BASE。TEXT_BASE在board//config.mk中定義。
另外，如果有復(fù)位向量也需要先從鏈接腳本中去掉。鏈接腳本是board//
u-boot.lds。
添加調(diào)試選項(xiàng)，在config.mk文件中查找，DBGFLAGS，加上-g選項(xiàng)。然后重新編譯U-Boot。
（3）下載U-Boot到目標(biāo)板內(nèi)存。
通過(guò)BDI2000的下載命令LOAD，把程序加載到目標(biāo)板內(nèi)存中。然后跳轉(zhuǎn)到U-Boot入口。
（4）啟動(dòng)GDB調(diào)試。
啟動(dòng)GDB調(diào)試，這里是交叉調(diào)試的GDB。GDB與BDI2000建立鏈接，然后就可以設(shè)置斷點(diǎn)執(zhí)行了。
$ arm-linux-gdb u-boot
(gdb)target remote 192.168.1.100:2001
(gdb)stepi
(gdb)b start_armboot
(gdb)c
6.3.2 軟件跟蹤
假如U-Boot沒(méi)有任何串口打印信息，手頭又沒(méi)有硬件調(diào)試工具，那樣怎么知道U-Boot執(zhí)行到什么地方了呢？可以通過(guò)開(kāi)發(fā)板上的LED指示燈判斷。
開(kāi)發(fā)板上最好設(shè)計(jì)安裝八段數(shù)碼管等LED，可以用來(lái)顯示數(shù)字或者數(shù)字位。
U-Boot可以定義函數(shù)show_boot_progress (int status)，用來(lái)指示當(dāng)前啟動(dòng)進(jìn)度。在include/common.h頭文件中聲明這個(gè)函數(shù)。
#ifdef CONFIG_SHOW_BOOT_PROGRESS
void show_boot_progress (int status);
#endif
CONFIG_SHOW_BOOT_PROGRESS是需要定義的。這個(gè)在板子配置的頭文件中定義。CSB226開(kāi)發(fā)板對(duì)這項(xiàng)功能有完整實(shí)現(xiàn)，可以參考。在頭文件include/configs/csb226.h中，有下列一行。
#define CONFIG_SHOW_BOOT_PROGRESS 1
函數(shù)show_boot_progress (int status)的實(shí)現(xiàn)跟開(kāi)發(fā)板關(guān)系密切，所以一般在board目錄下的文件中實(shí)現(xiàn)�？匆幌翪SB226在board/csb226/csb226.c中的實(shí)現(xiàn)函數(shù)。
/** 設(shè)置CSB226板的0、1、2三個(gè)指示燈的開(kāi)關(guān)狀態(tài)
* csb226_set_led: - switch LEDs on or off
* @param led: LED to switch (0,1,2)
* @param state: switch on (1) or off (0)
*/
void csb226_set_led(int led, int state)
{
switch(led) {
case 0: if (state==1) {
GPCR0 |= CSB226_USER_LED0;
} else if (state==0) {
GPSR0 |= CSB226_USER_LED0;
}
break;
case 1: if (state==1) {
GPCR0 |= CSB226_USER_LED1;
} else if (state==0) {
GPSR0 |= CSB226_USER_LED1;
}
break;
case 2: if (state==1) {
GPCR0 |= CSB226_USER_LED2;
} else if (state==0) {
GPSR0 |= CSB226_USER_LED2;
}
break;
}
return;
}
/** 顯示啟動(dòng)進(jìn)度函數(shù)，在比較重要的階段，設(shè)置三個(gè)燈為亮的狀態(tài)（1, 5, 15）*/
void show_boot_progress (int status)
{
switch(status) {
case 1: csb226_set_led(0,1); break;
case 5: csb226_set_led(1,1); break;
case 15: csb226_set_led(2,1); break;
}
return;
}
這樣，在U-Boot啟動(dòng)過(guò)程中就可以通過(guò)show_boot_progresss指示執(zhí)行進(jìn)度。比如hang()函數(shù)是系統(tǒng)出錯(cuò)時(shí)調(diào)用的函數(shù)，這里需要根據(jù)特定的開(kāi)發(fā)板給定顯示的參數(shù)值。
void hang (void)
{
puts ("### ERROR ### Please RESET the board ###\n");
#ifdef CONFIG_SHOW_BOOT_PROGRESS
show_boot_progress(-30);
#endif
for (;;);
6.3.3 U-Boot啟動(dòng)過(guò)程
盡管有了調(diào)試跟蹤手段，甚至也可以通過(guò)串口打印信息了，但是不一定能夠判斷出錯(cuò)原因。如果能夠充分理解代碼的啟動(dòng)流程，那么對(duì)準(zhǔn)確地解決和分析問(wèn)題很有幫助。
開(kāi)發(fā)板上電后，執(zhí)行U-Boot的第一條指令，然后順序執(zhí)行U-Boot啟動(dòng)函數(shù)。函數(shù)調(diào)用順序如圖6.3所示。
看一下board/smsk2410/u-boot.lds這個(gè)鏈接腳本，可以知道目標(biāo)程序的各部分鏈接順序。第一個(gè)要鏈接的是cpu/arm920t/start.o，那么U-Boot的入口指令一定位于這個(gè)程序中。下面詳細(xì)分析一下程序跳轉(zhuǎn)和函數(shù)的調(diào)用關(guān)系以及函數(shù)實(shí)現(xiàn)。
1．cpu/arm920t/start.S
這個(gè)匯編程序是U-Boot的入口程序，開(kāi)頭就是復(fù)位向量的代碼。
![]()
圖6.3 U-Boot啟動(dòng)代碼流程圖
_start: b reset //復(fù)位向量
ldr pc, _undefined_instruction
ldr pc, _software_interrupt
ldr pc, _prefetch_abort
ldr pc, _data_abort
ldr pc, _not_used
ldr pc, _irq //中斷向量
ldr pc, _fiq //中斷向量
…
/* the actual reset code */
reset: //復(fù)位啟動(dòng)子程序
/* 設(shè)置CPU為SVC32模式 */
mrs r0,cpsr
bic r0,r0,#0x1f
orr r0,r0,#0xd3
msr cpsr,r0
/* 關(guān)閉看門狗 */
/* 這些初始化代碼在系統(tǒng)重起的時(shí)候執(zhí)行，運(yùn)行時(shí)熱復(fù)位從RAM中啟動(dòng)不執(zhí)行 */
#ifdef CONFIG_INIT_CRITICAL
bl cpu_init_crit
#endif
relocate: /* 把U-Boot重新定位到RAM */
adr r0, _start /* r0是代碼的當(dāng)前位置 */
ldr r1, _TEXT_BASE /* 測(cè)試判斷是從Flash啟動(dòng)，還是RAM */
cmp r0, r1 /* 比較r0和r1，調(diào)試的時(shí)候不要執(zhí)行重定位 */
beq stack_setup /* 如果r0等于r1，跳過(guò)重定位代碼 */
/* 準(zhǔn)備重新定位代碼 */
ldr r2, _armboot_start
ldr r3, _bss_start
sub r2, r3, r2 /* r2 得到armboot的大小 */
add r2, r0, r2 /* r2 得到要復(fù)制代碼的末尾地址 */
copy_loop: /* 重新定位代碼 */
ldmia r0!, {r3-r10} /*從源地址[r0]復(fù)制 */
stmia r1!, {r3-r10} /* 復(fù)制到目的地址[r1] */
cmp r0, r2 /* 復(fù)制數(shù)據(jù)塊直到源數(shù)據(jù)末尾地址[r2] */
ble copy_loop
/* 初始化堆棧等 */
stack_setup:
ldr r0, _TEXT_BASE /* 上面是128 KiB重定位的u-boot */
sub r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN /* 向下是內(nèi)存分配空間 */
sub r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* 然后是bdinfo結(jié)構(gòu)體地址空間 */
#ifdef CONFIG_USE_IRQ
sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)
#endif
sub sp, r0, #12 /* 為abort-stack預(yù)留3個(gè)字 */
clear_bss:
ldr r0, _bss_start /* 找到bss段起始地址 */
ldr r1, _bss_end /* bss段末尾地址 */
mov r2, #0x00000000 /* 清零 */
clbss_l:str r2, [r0] /* bss段地址空間清零循環(huán)... */
add r0, r0, #4
cmp r0, r1
bne clbss_l
/* 跳轉(zhuǎn)到start_armboot函數(shù)入口，_start_armboot字保存函數(shù)入口指針 */
ldr pc, _start_armboot
_start_armboot: .word start_armboot //start_armboot函數(shù)在lib_arm/board.c中實(shí)現(xiàn)
/* 關(guān)鍵的初始化子程序 */
cpu_init_crit:
…… //初始化CACHE，關(guān)閉MMU等操作指令
/* 初始化RAM時(shí)鐘。
* 因?yàn)閮?nèi)存時(shí)鐘是依賴開(kāi)發(fā)板硬件的，所以在board的相應(yīng)目錄下可以找到memsetup.S文件。
*/
mov ip, lr
bl memsetup //memsetup子程序在board/smdk2410/memsetup.S中實(shí)現(xiàn)
mov lr, ip
mov pc, lr
2．lib_arm/board.c
start_armboot是U-Boot執(zhí)行的第一個(gè)C語(yǔ)言函數(shù)，完成系統(tǒng)初始化工作，進(jìn)入主循環(huán)，處理用戶輸入的命令。
void start_armboot (void)
{
DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
ulong size;
init_fnc_t **init_fnc_ptr;
char *s;
/* Pointer is writable since we allocated a register for it */
gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));
/* compiler optimization barrier needed for GCC >= 3.4 */
__asm__ __volatile__("": : :"memory");
memset ((void*)gd, 0, sizeof (gd_t));
gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t));
memset (gd->bd, 0, sizeof (bd_t));
monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start;
/* 順序執(zhí)行init_sequence數(shù)組中的初始化函數(shù) */
for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) {
if ((*init_fnc_ptr)() != 0) {
hang ();
}
}
/*配置可用的Flash */
size = flash_init ();
display_flash_config (size);
/* _armboot_start 在u-boot.lds鏈接腳本中定義 */
mem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN);
/* 配置環(huán)境變量，重新定位 */
env_relocate ();
/* 從環(huán)境變量中獲取IP地址 */
gd->bd->bi_ip_addr = getenv_IPaddr ("ipaddr");
/* 以太網(wǎng)接口MAC 地址 */
……
devices_init (); /* 獲取列表中的設(shè)備 */
jumptable_init ();
console_init_r (); /* 完整地初始化控制臺(tái)設(shè)備 */
enable_interrupts (); /* 使能例外處理 */
/* 通過(guò)環(huán)境變量初始化 */
if ((s = getenv ("loadaddr")) != NULL) {
load_addr = simple_strtoul (s, NULL, 16);
}
/* main_loop()總是試圖自動(dòng)啟動(dòng)，循環(huán)不斷執(zhí)行 */
for (;;) {
main_loop (); /* 主循環(huán)函數(shù)處理執(zhí)行用戶命令 -- common/main.c */
}
/* NOTREACHED - no way out of command loop except booting */
}
3．init_sequence[]
init_sequence[]數(shù)組保存著基本的初始化函數(shù)指針。這些函數(shù)名稱和實(shí)現(xiàn)的程序文件在下列注釋中。
init_fnc_t *init_sequence[] = {
cpu_init, /* 基本的處理器相關(guān)配置 -- cpu/arm920t/cpu.c */
board_init, /* 基本的板級(jí)相關(guān)配置 -- board/smdk2410/smdk2410.c */
interrupt_init, /* 初始化例外處理 -- cpu/arm920t/s3c24x0/interrupt.c */
env_init, /* 初始化環(huán)境變量 -- common/cmd_flash.c */
init_baudrate, /* 初始化波特率設(shè)置 -- lib_arm/board.c */
serial_init, /* 串口通訊設(shè)置 -- cpu/arm920t/s3c24x0/serial.c */
console_init_f, /* 控制臺(tái)初始化階段1 -- common/console.c */
display_banner, /* 打印u-boot信息 -- lib_arm/board.c */
dram_init, /* 配置可用的RAM -- board/smdk2410/smdk2410.c */
display_dram_config, /* 顯示RAM的配置大小 -- lib_arm/board.c */
NULL,
};
6.3.4 U-Boot與內(nèi)核的關(guān)系
U-Boot作為Bootloader，具備多種引導(dǎo)內(nèi)核啟動(dòng)的方式。常用的go和bootm命令可以直接引導(dǎo)內(nèi)核映像啟動(dòng)。U-Boot與內(nèi)核的關(guān)系主要是內(nèi)核啟動(dòng)過(guò)程中參數(shù)的傳遞。
1．go命令的實(shí)現(xiàn)
/* common/cmd_boot.c */
int do_go (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[])
{
ulong addr, rc;
int rcode = 0;
if (argc
printf ("Usage:\n%s\n", cmdtp->usage);
return 1;
}
addr = simple_strtoul(argv[1], NULL, 16);
printf ("## Starting application at 0x%08lX ...\n", addr);
/*
* pass address parameter as argv[0] (aka command name),
* and all remaining args
*/
rc = ((ulong (*)(int, char *[]))addr) (--argc, &argv[1]);
if (rc != 0) rcode = 1;
printf ("## Application terminated, rc = 0x%lX\n", rc);
return rcode;
}
go命令調(diào)用do_go()函數(shù)，跳轉(zhuǎn)到某個(gè)地址執(zhí)行的。如果在這個(gè)地址準(zhǔn)備好了自引導(dǎo)的內(nèi)核映像，就可以啟動(dòng)了。盡管go命令可以帶變參，實(shí)際使用時(shí)一般不用來(lái)傳遞參數(shù)。
2．bootm命令的實(shí)現(xiàn)
/* common/cmd_bootm.c */
int do_bootm (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[])
{
ulong iflag;
ulong addr;
ulong data, len, checksum;
ulong *len_ptr;
uint unc_len = 0x400000;
int i, verify;
char *name, *s;
int (*appl)(int, char *[]);
image_header_t *hdr = &header;
s = getenv ("verify");
verify = (s && (*s == 'n')) ? 0 : 1;
if (argc
addr = load_addr;
} else {
addr = simple_strtoul(argv[1], NULL, 16);
}
SHOW_BOOT_PROGRESS (1);
printf ("## Booting image at %08lx ...\n", addr);
/* Copy header so we can blank CRC field for re-calculation */
memmove (&header, (char *)addr, sizeof(image_header_t));
if (ntohl(hdr->ih_magic) != IH_MAGIC)
{
puts ("Bad Magic Number\n");
SHOW_BOOT_PROGRESS (-1);
return 1;
}
SHOW_BOOT_PROGRESS (2);
data = (ulong)&header;
len = sizeof(image_header_t);
checksum = ntohl(hdr->ih_hcrc);
hdr->ih_hcrc = 0;
if(crc32 (0, (char *)data, len) != checksum) {
puts ("Bad Header Checksum\n");
SHOW_BOOT_PROGRESS (-2);
return 1;
}
SHOW_BOOT_PROGRESS (3);
/* for multi-file images we need the data part, too */
print_image_hdr ((image_header_t *)addr);
data = addr + sizeof(image_header_t);
len = ntohl(hdr->ih_size);
if(verify) {
puts (" Verifying Checksum ... ");
if(crc32 (0, (char *)data, len) != ntohl(hdr->ih_dcrc)) {
printf ("Bad Data CRC\n");
SHOW_BOOT_PROGRESS (-3);
return 1;
}
puts ("OK\n");
}
SHOW_BOOT_PROGRESS (4);
len_ptr = (ulong *)data;
……
switch (hdr->ih_os) {
default: /* handled by (original) Linux case */
case IH_OS_LINUX:
do_bootm_linux (cmdtp, flag, argc, argv,
addr, len_ptr, verify);
break;
……
}
bootm命令調(diào)用do_bootm函數(shù)。這個(gè)函數(shù)專門用來(lái)引導(dǎo)各種操作系統(tǒng)映像，可以支持引導(dǎo)Linux、vxWorks、QNX等操作系統(tǒng)。引導(dǎo)Linux的時(shí)候，調(diào)用do_bootm_linux()函數(shù)。
3．do_bootm_linux函數(shù)的實(shí)現(xiàn)
/* lib_arm/armlinux.c */
void do_bootm_linux (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[],
ulong addr, ulong *len_ptr, int verify)
{
DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
ulong len = 0, checksum;
ulong initrd_start, initrd_end;
ulong data;
void (*theKernel)(int zero, int arch, uint params);
image_header_t *hdr = &header;
bd_t *bd = gd->bd;
#ifdef CONFIG_CMDLINE_TAG
char *commandline = getenv ("bootargs");
#endif
theKernel = (void (*)(int, int, uint))ntohl(hdr->ih_ep);
/* Check if there is an initrd image */
if(argc >= 3) {
SHOW_BOOT_PROGRESS (9);
addr = simple_strtoul (argv[2], NULL, 16);
printf ("## Loading Ramdisk Image at %08lx ...\n", addr);
/* Copy header so we can blank CRC field for re-calculation */
memcpy (&header, (char *) addr, sizeof (image_header_t));
if (ntohl (hdr->ih_magic) != IH_MAGIC) {
printf ("Bad Magic Number\n");
SHOW_BOOT_PROGRESS (-10);
do_reset (cmdtp, flag, argc, argv);
}
data = (ulong) & header;
len = sizeof (image_header_t);
checksum = ntohl (hdr->ih_hcrc);
hdr->ih_hcrc = 0;
if(crc32 (0, (char *) data, len) != checksum) {
printf ("Bad Header Checksum\n");
SHOW_BOOT_PROGRESS (-11);
do_reset (cmdtp, flag, argc, argv);
}
SHOW_BOOT_PROGRESS (10);
print_image_hdr (hdr);
data = addr + sizeof (image_header_t);
len = ntohl (hdr->ih_size);
if(verify) {
ulong csum = 0;
printf (" Verifying Checksum ... ");
csum = crc32 (0, (char *) data, len);
if (csum != ntohl (hdr->ih_dcrc)) {
printf ("Bad Data CRC\n");
SHOW_BOOT_PROGRESS (-12);
do_reset (cmdtp, flag, argc, argv);
}
printf ("OK\n");
}
SHOW_BOOT_PROGRESS (11);
if ((hdr->ih_os != IH_OS_LINUX) ||
(hdr->ih_arch != IH_CPU_ARM) ||
(hdr->ih_type != IH_TYPE_RAMDISK)) {
printf ("No Linux ARM Ramdisk Image\n");
SHOW_BOOT_PROGRESS (-13);
do_reset (cmdtp, flag, argc, argv);
}
/* Now check if we have a multifile image */
} else if ((hdr->ih_type == IH_TYPE_MULTI) && (len_ptr[1])) {
ulong tail = ntohl (len_ptr[0]) % 4;
int i;
SHOW_BOOT_PROGRESS (13);
/* skip kernel length and terminator */
data = (ulong) (&len_ptr[2]);
/* skip any additional image length fields */
for (i = 1; len_ptr; ++i)
data += 4;
/* add kernel length, and align */
data += ntohl (len_ptr[0]);
if (tail) {
data += 4 - tail;
}
len = ntohl (len_ptr[1]);
} else {
/* no initrd image */
SHOW_BOOT_PROGRESS (14);
len = data = 0;
}
if (data) {
initrd_start = data;
initrd_end = initrd_start + len;
} else {
initrd_start = 0;
initrd_end = 0;
}
SHOW_BOOT_PROGRESS (15);
debug ("## Transferring control to Linux (at address %08lx) ...\n",
(ulong) theKernel);
#if defined (CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS) || \
defined (CONFIG_CMDLINE_TAG) || \
defined (CONFIG_INITRD_TAG) || \
defined (CONFIG_SERIAL_TAG) || \
defined (CONFIG_REVISION_TAG) || \
defined (CONFIG_LCD) || \
defined (CONFIG_VFD)
setup_start_tag (bd);
#ifdef CONFIG_SERIAL_TAG
setup_serial_tag (¶ms);
#endif
#ifdef CONFIG_REVISION_TAG
setup_revision_tag (¶ms);
#endif
#ifdef CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS
setup_memory_tags (bd);
#endif
#ifdef CONFIG_CMDLINE_TAG
setup_commandline_tag (bd, commandline);
#endif
#ifdef CONFIG_INITRD_TAG
if (initrd_start && initrd_end)
setup_initrd_tag (bd, initrd_start, initrd_end);
#endif
setup_end_tag (bd);
#endif
/* we assume that the kernel is in place */
printf ("\nStarting kernel ...\n\n");
cleanup_before_linux ();
theKernel (0, bd->bi_arch_number, bd->bi_boot_params);
}
do_bootm_linux()函數(shù)是專門引導(dǎo)Linux映像的函數(shù)，它還可以處理ramdisk文件系統(tǒng)的映像。這里引導(dǎo)的內(nèi)核映像和ramdisk映像，必須是U-Boot格式的。U-Boot格式的映像可以通過(guò)mkimage工具來(lái)轉(zhuǎn)換，其中包含了U-Boot可以識(shí)別的符號(hào)。
6.4 使用U-Boot
U-Boot是“Monitor”。除了Bootloader的系統(tǒng)引導(dǎo)功能，它還有用戶命令接口，提供了一些復(fù)雜的調(diào)試、讀寫(xiě)內(nèi)存、燒寫(xiě)Flash、配置環(huán)境變量等功能。掌握U-Boot的使用，將極大地方便嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。
6.4.1 燒寫(xiě)U-Boot到Flash
新開(kāi)發(fā)的電路板沒(méi)有任何程序可以執(zhí)行，也就不能啟動(dòng)，需要先將U-Boot燒寫(xiě)到Flash中。
如果主板上的EPROM或者Flash能夠取下來(lái)，就可以通過(guò)編程器燒寫(xiě)。例如：計(jì)算機(jī)BIOS就存儲(chǔ)在一塊256KB的Flash上，通過(guò)插座與主板連接。
但是多數(shù)嵌入式單板使用貼片的Flash，不能取下來(lái)燒寫(xiě)。這種情況可以通過(guò)處理器的調(diào)試接口，直接對(duì)板上的Flash編程。
處理器調(diào)試接口是為處理器芯片設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試接口，包含BDM、JTAG和EJTAG 3種接口標(biāo)準(zhǔn)。JTAG接口在第4章已經(jīng)介紹過(guò)；BDM（Background Debug Mode）主要應(yīng)用在PowerPC8xx系列處理器上；EJTAG主要應(yīng)用在MIPS處理器上。這3種硬件接口標(biāo)準(zhǔn)定義有所不同，但是功能基本相同，下面都統(tǒng)稱為JTAG接口。
JTAG接口需要專用的硬件工具來(lái)連接。無(wú)論從功能、性能角度，還是從價(jià)格角度，這些工具都有很大差異。關(guān)于這些工具的選擇，將在第6.4.1節(jié)詳細(xì)介紹。
最簡(jiǎn)單方式就是通過(guò)JTAG電纜，轉(zhuǎn)接到計(jì)算機(jī)并口連接。這需要在主機(jī)端開(kāi)發(fā)燒寫(xiě)程序，還需要有并口設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。開(kāi)發(fā)板上電或者復(fù)位的時(shí)候，燒寫(xiě)程序探測(cè)到處理器并且開(kāi)始通信，然后把Bootloader下載并燒寫(xiě)到Flash中。這種方式速率很慢，可是價(jià)格非常便宜。一般來(lái)說(shuō)，平均每秒鐘可以燒寫(xiě)100～200個(gè)字節(jié)。
燒寫(xiě)完成后，復(fù)位實(shí)驗(yàn)板，串口終端應(yīng)該顯示U-Boot的啟動(dòng)信息。
6.4.2 U-Boot的常用命令
U-Boot上電啟動(dòng)后，敲任意鍵可以退出自動(dòng)啟動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)入命令行。
U-Boot 1.1.2 (Apr 26 2005 - 12:27:13)
U-Boot code: 11080000 -> 1109614C BSS: -> 1109A91C
RAM Configuration:
Bank #0: 10000000 32 MB
Micron StrataFlash MT28F128J3 device initialized
Flash: 32 MB
In: serial
Out: serial
Err: serial
Hit any key to stop autoboot: 0
U-Boot>
在命令行提示符下，可以輸入U(xiǎn)-Boot的命令并執(zhí)行。U-Boot可以支持幾十個(gè)常用命令，通過(guò)這些命令，可以對(duì)開(kāi)發(fā)板進(jìn)行調(diào)試，可以引導(dǎo)Linux內(nèi)核，還可以擦寫(xiě)Flash完成系統(tǒng)部署等功能。掌握這些命令的使用，才能夠順利地進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。
輸入help命令，可以得到當(dāng)前U-Boot的所有命令列表。每一條命令后面是簡(jiǎn)單的命令說(shuō)明。
=> help
? - alias for 'help'
autoscr - run script from memory
base - print or set address offset
bdinfo - print Board Info structure
boot - boot default, i.e., run 'bootcmd'
bootd - boot default, i.e., run 'bootcmd'
bootm - boot application image from memory
bootp - boot image via network using BootP/TFTP protocol
cmp - memory compare
coninfo - print console devices and information
cp - memory copy
crc32 - checksum calculation
dhcp - invoke DHCP client to obtain IP/boot params
echo - echo args to console
erase - erase FLASH memory
flinfo - print FLASH memory information
go - start application at address 'addr'
help - print online help
iminfo - print header information for application image
imls - list all images found in flash
itest - return true/false on integer compare
loadb - load binary file over serial line (kermit mode)
loads - load S-Record file over serial line
loop - infinite loop on address range
md - memory display
mm - memory modify (auto-incrementing)
mtest - simple RAM test
mw - memory write (fill)
nfs - boot image via network using NFS protocol
nm - memory modify (constant address)
printenv - print environment variables
protect - enable or disable FLASH write protection
rarpboot - boot image via network using RARP/TFTP protocol
reset - Perform RESET of the CPU
run - run commands in an environment variable
saveenv - save environment variables to persistent storage
setenv - set environment variables
sleep - delay execution for some time
tftpboot - boot image via network using TFTP protocol
version - print monitor version
=>
U-Boot還提供了更加詳細(xì)的命令幫助，通過(guò)help命令還可以查看每個(gè)命令的參數(shù)說(shuō)明。由于開(kāi)發(fā)過(guò)程的需要，有必要先把U-Boot命令的用法弄清楚。接下來(lái)，根據(jù)每一條命令的幫助信息，解釋一下這些命令的功能和參數(shù)。
=> help bootm
bootm [addr [arg ...]]
- boot application image stored in memory
passing arguments 'arg ...'; when booting a Linux kernel,
'arg' can be the address of an initrd image
bootm命令可以引導(dǎo)啟動(dòng)存儲(chǔ)在內(nèi)存中的程序映像。這些內(nèi)存包括RAM和可以永久保存的Flash。
第1個(gè)參數(shù)addr是程序映像的地址，這個(gè)程序映像必須轉(zhuǎn)換成U-Boot的格式。
第2個(gè)參數(shù)對(duì)于引導(dǎo)Linux內(nèi)核有用，通常作為U-Boot格式的RAMDISK映像存儲(chǔ)地址；也可以是傳遞給Linux內(nèi)核的參數(shù)（缺省情況下傳遞bootargs環(huán)境變量給內(nèi)核）。
=> help bootp
bootp [loadAddress] [bootfilename]
bootp命令通過(guò)bootp請(qǐng)求，要求DHCP服務(wù)器分配IP地址，然后通過(guò)TFTP協(xié)議下載指定的文件到內(nèi)存。
第1個(gè)參數(shù)是下載文件存放的內(nèi)存地址。
第2個(gè)參數(shù)是要下載的文件名稱，這個(gè)文件應(yīng)該在開(kāi)發(fā)主機(jī)上準(zhǔn)備好。
=> help cmp
cmp [.b, .w, .l] addr1 addr2 count
- compare memory
cmp命令可以比較2塊內(nèi)存中的內(nèi)容。.b以字節(jié)為單位；.w以字為單位；.l以長(zhǎng)字為單位。注意：cmp.b中間不能保留空格，需要連續(xù)敲入命令。
第1個(gè)參數(shù)addr1是第一塊內(nèi)存的起始地址。
第2個(gè)參數(shù)addr2是第二塊內(nèi)存的起始地址。
第3個(gè)參數(shù)count是要比較的數(shù)目，單位按照字節(jié)、字或者長(zhǎng)字。
=> help cp
cp [.b, .w, .l] source target count
- copy memory
cp命令可以在內(nèi)存中復(fù)制數(shù)據(jù)塊，包括對(duì)Flash的讀寫(xiě)操作。
第1個(gè)參數(shù)source是要復(fù)制的數(shù)據(jù)塊起始地址。
第2個(gè)參數(shù)target是數(shù)據(jù)塊要復(fù)制到的地址。這個(gè)地址如果在Flash中，那么會(huì)直接調(diào)用寫(xiě)Flash的函數(shù)操作。所以U-Boot寫(xiě)Flash就使用這個(gè)命令，當(dāng)然需要先把對(duì)應(yīng)Flash區(qū)域擦干凈。
第3個(gè)參數(shù)count是要復(fù)制的數(shù)目，根據(jù)cp.b cp.w cp.l分別以字節(jié)、字、長(zhǎng)字為單位。
=> help crc32
crc32 address count [addr]
- compute CRC32 checksum [save at addr]
crc32命令可以計(jì)算存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的校驗(yàn)和。
第1個(gè)參數(shù)address是需要校驗(yàn)的數(shù)據(jù)起始地址。
第2個(gè)參數(shù)count是要校驗(yàn)的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。
第3個(gè)參數(shù)addr用來(lái)指定保存結(jié)果的地址。
=> help echo
echo [args..]
- echo args to console; \c suppresses newline
echo命令回顯參數(shù)。
=> help erase
erase start end
- erase FLASH from addr 'start' to addr 'end'
erase N:SF[-SL]
- erase sectors SF-SL in FLASH bank # N
erase bank N
- erase FLASH bank # N
erase all
- erase all FLASH banks
erase命令可以擦Flash。
參數(shù)必須指定Flash擦除的范圍。
按照起始地址和結(jié)束地址，start必須是擦除塊的起始地址；end必須是擦除末尾塊的結(jié)束地址。這種方式最常用。舉例說(shuō)明：擦除0x20000 – 0x3ffff區(qū)域命令為erase 20000 3ffff。
按照組和扇區(qū)，N表示Flash的組號(hào)，SF表示擦除起始扇區(qū)號(hào)，SL表示擦除結(jié)束扇區(qū)號(hào)。另外，還可以擦除整個(gè)組，擦除組號(hào)為N的整個(gè)Flash組。擦除全部Flash只要給出一個(gè)all的參數(shù)即可。
=> help flinfo
flinfo
- print information for all FLASH memory banks
flinfo N
- print information for FLASH memory bank # N
flinfo命令打印全部Flash組的信息，也可以只打印其中某個(gè)組。一般嵌入式系統(tǒng)的Flash只有一個(gè)組。
=> help go
go addr [arg ...]
- start application at address 'addr'
passing 'arg' as arguments
go命令可以執(zhí)行應(yīng)用程序。
第1個(gè)參數(shù)是要執(zhí)行程序的入口地址。
第2個(gè)可選參數(shù)是傳遞給程序的參數(shù)，可以不用。
=> help iminfo
iminfo addr [addr ...]
- print header information for application image starting at
address 'addr' in memory; this includes verification of the
image contents (magic number, header and payload checksums)
iminfo可以打印程序映像的開(kāi)頭信息，包含了映像內(nèi)容的校驗(yàn)（序列號(hào)、頭和校驗(yàn)和）。
第1個(gè)參數(shù)指定映像的起始地址。
可選的參數(shù)是指定更多的映像地址。
=> help loadb
loadb [ off ] [ baud ]
- load binary file over serial line with offset 'off' and baudrate 'baud'
loadb命令可以通過(guò)串口線下載二進(jìn)制格式文件。
=> help loads
loads [ off ]
- load S-Record file over serial line with offset 'off'
loads命令可以通過(guò)串口線下載S-Record格式文件。
=> help mw
mw [.b, .w, .l] address value [count]
- write memory
mw命令可以按照字節(jié)、字、長(zhǎng)字寫(xiě)內(nèi)存，.b .w .l的用法與cp命令相同。
第1個(gè)參數(shù)address是要寫(xiě)的內(nèi)存地址。
第2個(gè)參數(shù)value是要寫(xiě)的值。
第3個(gè)可選參數(shù)count是要寫(xiě)單位值的數(shù)目。
=> help nfs
nfs [loadAddress] [host ip addr:bootfilename]
nfs命令可以使用NFS網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通過(guò)網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)映像。
=> help nm
nm [.b, .w, .l] address
- memory modify, read and keep address
nm命令可以修改內(nèi)存，可以按照字節(jié)、字、長(zhǎng)字操作。
參數(shù)address是要讀出并且修改的內(nèi)存地址。
=> help printenv
printenv
- print values of all environment variables
printenv name ...
- print value of environment variable 'name'
printenv命令打印環(huán)境變量。
可以打印全部環(huán)境變量，也可以只打印參數(shù)中列出的環(huán)境變量。
=> help protect
protect on start end
- protect Flash from addr 'start' to addr 'end'
protect on N:SF[-SL]
- protect sectors SF-SL in Flash bank # N
protect on bank N
- protect Flash bank # N
protect on all
- protect all Flash banks
protect off start end
- make Flash from addr 'start' to addr 'end' writable
protect off N:SF[-SL]
- make sectors SF-SL writable in Flash bank # N
protect off bank N
- make Flash bank # N writable
protect off all
- make all Flash banks writable
protect命令是對(duì)Flash寫(xiě)保護(hù)的操作，可以使能和解除寫(xiě)保護(hù)。
第1個(gè)參數(shù)on代表使能寫(xiě)保護(hù)；off代表解除寫(xiě)保護(hù)。
第2、3參數(shù)是指定Flash寫(xiě)保護(hù)操作范圍，跟擦除的方式相同。
=> help rarpboot
rarpboot [loadAddress] [bootfilename]
rarboot命令可以使用TFTP協(xié)議通過(guò)網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)映像。也就是把指定的文件下載到指定地址，然后執(zhí)行。
第1個(gè)參數(shù)是映像文件下載到的內(nèi)存地址。
第2個(gè)參數(shù)是要下載執(zhí)行的映像文件。
=> help run
run var [...]
- run the commands in the environment variable(s) 'var'
run命令可以執(zhí)行環(huán)境變量中的命令，后面參數(shù)可以跟幾個(gè)環(huán)境變量名。
=> help setenv
setenv name value ...
- set environment variable 'name' to 'value ...'
setenv name
- delete environment variable 'name'
setenv命令可以設(shè)置環(huán)境變量。
第1個(gè)參數(shù)是環(huán)境變量的名稱。
第2個(gè)參數(shù)是要設(shè)置的值，如果沒(méi)有第2個(gè)參數(shù)，表示刪除這個(gè)環(huán)境變量。
=> help sleep
sleep N
- delay execution for N seconds (N is _decimal_ !!!)
sleep命令可以延遲N秒鐘執(zhí)行，N為十進(jìn)制數(shù)。
=> help tftpboot
tftpboot [loadAddress] [bootfilename]
tftpboot命令可以使用TFTP協(xié)議通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載文件。按照二進(jìn)制文件格式下載。另外使用這個(gè)命令，必須配置好相關(guān)的環(huán)境變量。例如serverip和ipaddr。
第1個(gè)參數(shù)loadAddress是下載到的內(nèi)存地址。
第2個(gè)參數(shù)是要下載的文件名稱，必須放在TFTP服務(wù)器相應(yīng)的目錄下。
這些U-Boot命令為嵌入式系統(tǒng)提供了豐富的開(kāi)發(fā)和調(diào)試功能。在Linux內(nèi)核啟動(dòng)和調(diào)試過(guò)程中，都可以用到U-Boot的命令。但是一般情況下，不需要使用全部命令。比如已經(jīng)支持以太網(wǎng)接口，可以通過(guò)tftpboot命令來(lái)下載文件，那么還有必要使用串口下載的loadb嗎？反過(guò)來(lái)，如果開(kāi)發(fā)板需要特殊的調(diào)試功能，也可以添加新的命令。
在建立交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境和調(diào)試Linux內(nèi)核等章節(jié)時(shí)，在ARM平臺(tái)上移植了U-Boot，并且提供了具體U-Boot的操作步驟。
6.4.3 U-Boot的環(huán)境變量
有點(diǎn)類似Shell，U-Boot也使用環(huán)境變量。可以通過(guò)printenv命令查看環(huán)境變量的設(shè)置。
U-Boot> printenv
bootdelay=3
baudrate=115200
netmask=255.255.0.0
ethaddr=12:34:56:78:90:ab
bootfile=uImage
bootargs=console=ttyS0,115200 root=/dev/ram rw initrd=0x30800000,8M
bootcmd=tftp 0x30008000 zImage;go 0x30008000
serverip=192.168.1.1
ipaddr=192.168.1.100
stdin=serial
stdout=serial
stderr=serial
Environment size: 337/131068 bytes
U-Boot>
表6.5是常用環(huán)境變量的含義解釋。通過(guò)printenv命令可以打印出這些變量的值。
表6.5 U-Boot環(huán)境變量的解釋說(shuō)明
環(huán) 境 變 量
解 釋 說(shuō) 明
bootdelay
定義執(zhí)行自動(dòng)啟動(dòng)的等候秒數(shù)
baudrate
定義串口控制臺(tái)的波特率
netmask
定義以太網(wǎng)接口的掩碼
ethaddr
定義以太網(wǎng)接口的MAC地址
bootfile
定義缺省的下載文件
bootargs
定義傳遞給Linux內(nèi)核的命令行參數(shù)
bootcmd
定義自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行的幾條命令
serverip
定義tftp服務(wù)器端的IP地址
ipaddr
定義本地的IP地址
stdin
定義標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備，一般是串口
stdout
定義標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備，一般是串口
stderr
定義標(biāo)準(zhǔn)出錯(cuò)信息輸出設(shè)備，一般是串口
U-Boot的環(huán)境變量都可以有缺省值，也可以修改并且保存在參數(shù)區(qū)。U-Boot的參數(shù)區(qū)一般有EEPROM和Flash兩種設(shè)備。
環(huán)境變量的設(shè)置命令為setenv，在6.2.2節(jié)有命令的解釋。
舉例說(shuō)明環(huán)境變量的使用。
=>setenv serverip 192.168.1.1
=>setenv ipaddr 192.168.1.100
=>setenv rootpath "/usr/local/arm/3.3.2/rootfs"
=>setenv bootargs "root=/dev/nfs rw nfsroot=\$(serverip):\$(rootpath) ip=
\$(ipaddr) "
=>setenv kernel_addr 30000000
=>setenv nfscmd "tftp \$(kernel_addr) uImage; bootm \$(kernel_addr) "
=>run nfscmd
上面定義的環(huán)境變量有serverip ipaddr rootpath bootargs kernel_addr。環(huán)境變量bootargs中還使用了環(huán)境變量，bootargs定義命令行參數(shù)，通過(guò)bootm命令傳遞給內(nèi)核。環(huán)境變量nfscmd中也使用了環(huán)境變量，功能是把uImage下載到指定的地址并且引導(dǎo)起來(lái)�？梢酝ㄟ^(guò)run命令執(zhí)行nfscmd腳本。
本文來(lái)自ChinaUnix博客，如果查看原文請(qǐng)點(diǎn)：http://blog.chinaunix.net/u1/53103/showart_1160977.html |
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發(fā)表于 2008-09-01 10:40
