Uboot 学习

发布时间：2020-12-15 06:59:26 所属栏目：百科来源：网络整理

导读：一． BootLoader简介应用程序文件系统操作系统内核 BootLoader 简单的说bootloader是一段程序，它的作用就是加载操作系统， B ootLoader（引导加载程序）是系统加电后运行的第一段软件代码。通过这段代码实现硬件的初始化，建立内存空间的映射图，为

一． BootLoader简介

应用程序

文件系统

操作系统内核

BootLoader

简单的说bootloader是一段程序，它的作用就是加载操作系统，BootLoader（引导加载程序）是系统加电后运行的第一段软件代码。通过这段代码实现硬件的初始化，建立内存空间的映射图，为操作系统内核准备好硬件环境并引导内核的启动。如右图所示的那样在设备的启动过程中bootloader位于最底层，首先被运行来引导操作系统运行，很容易可以看出 bootloader是底层程序所以它的实现严重地依赖于硬件，特别是在嵌入式世界。因此，在嵌入式世界里建立一个通用的BootLoader几乎是不可能的。尽管如此，一些功能强大、支持硬件环境较多的BootLoader也被广大的使用者和爱好者所支持，从而形成了一些被广泛认可的、较为通用的的bootloader实现。简单的介绍几种：

1．U-BOOT（下载地址http://sourceforge.net/projects/u-boot）

uboot是一个庞大的公开源码的软件。他支持一些系列的arm体系，包含常见的外设的驱动，是一个功能强大的板极支持包。其代码可以从下载 U-BOOT是由PPCBOOT发展起来的，是PowerPC、ARM9、Xscale、X86等系统通用的Boot方案，从官方版本 0.3.2开始全面支持SC系列单板机。u-boot是一个开源的bootloader。

2．vivi（下载地址http://www.mizi.com/developer）

vivi是韩国mizi 公司开发的bootloader,适用于ARM9处理器。 Vivi有两种工作模式：启动加载模式和下载模式。启动加载模式可以在一段时间后（这个时间可更改）自行启动linux内核，这是vivi的默认模式。如果修改或更新需要进入下载模式，在下载模式下，vivi为用户提供一个命令行接口通过接口可以使用vivi提供的一些命令，来实现flash的烧写、管理、操作mtd分区信息、启动系统等功能。

其它还有一些bootloader实现如下表所示：

名称	说明	支持的架构
LILO	Linux的磁盘引导加载程序	x86
GRUB	LILO的GNU版本	x86
Loadlin	从DOS引导Linux	x86
RedBoot	以eCos为基础的引导程序	x86 、ARM、PowerPC、MIPS等
ROLO	从ROM引导Linux，且不需要BIOS	x86
Etherboot	从以太网卡启动Linux系统的固件	x86
LinuxBIOS	以Linux为基础的BIOS的替代品	x86
blob	来自LART计划的引导程序	ARM

由于u-boot的通用性好，功能全面，适合初学者学习和使用，我们选用u-boot作为基准代码，在此基础上进行修改，完成移植工作。二．移植准备1.目标板:这是进行U-Boot移植首先要明确的。可以根据目标板上CPU、FLASH、SDRAM的情况，以尽可能相一致为原则，先找出一个与所移植目标板为同一个或同一系列处理器的U-Boot支持板为移植参考板。

以上图片是本次移植所用到的开发板实物图一些重要参数如下：CPU处理器– Samsung S3C2440AL，主频400MHz，最高533MHz。SDRAM内存– 板载64MB SDRAM– 32bit数据总线– SDRAM时钟频率高达100MHz– Hynix809EFlash存储器– 板载64MB Nand Flash，掉电非易失– 板载2MB Nor FlashK9F1208u00

下面进行第二阶段：bootloader （2）

U-Boot 启动过程可以分成两个阶段 (stage) 下面是u-boot启动过程的流程图其中左右两部分分别是启动过程的两个阶段

第一阶段 (stage 1) 是依赖于ＣＰＵ体系结构的代码（如设备初始化代码等），一般用汇编语言来实现。主要进行以下方面的设置：设置 ARM 进入 SVC 模式、禁止 IRQ 和 FIQ 、关闭看门狗、屏蔽所有中断。设置时钟 (FCLK,HCLK,PCLK) 、清空 I/D cache 、清空 TLB 、禁止 MMU 和 cache 、配置内存控制器、为搬运代码做准备、搬移 uboot 映像到 RAM 中（使用 copy_loop 实现）、分配堆栈、清空 bss 段（使用 clbss_l 实现）。 第二阶段 (stage 2) 通常用Ｃ语言来实现。 start_armboot(): 一系列初始化（ cpu, 板卡，中断，串口，控制台等），开启 I/D cache 。初始化 FLASH ，根据系统配置执行其他初始化操作。打印 LOG ，使能中断，获取环境变量，初始化网卡。最后进入 main_loop() 函数。在 main_loop 函数中会检查 bootdelay 和 bootcmd 环境变量，如果 bootcmd 已经设置过，则在等待 bootdelay 个毫秒后会自动执行 bootcmd 。如果等待过程中被用户中断（ ctl+c ）或者 bootcmd 没有设置，则会等待用户输入命令。 关键点一： U-Boot 移植参考板这是进行 U-Boot 移植首先要明确的。可以根据目标板上 CPU 、 FLASH 、 SDRAM 的情况，以尽可能相一致为原则，先找出一个与所移植目标板为同一个或同一系列处理器的 U-Boot 支持板为移植参考板。对 U-Boot 移植新手，建议依照循序渐进的原则，目标板文件名暂时先用移植参考板的名称，在逐步熟悉 U-Boot 移植基础上，再考虑给目标板重新命名。在实际移植过程中，可用 Linux 命令查找移植参考板的特定代码，如 grep –r 2410 ./ 可确定出在 U-Boot 中与 smdk2410 板有关的代码，依此对照目标板实际进行屏蔽或修改。同时应不局限于移植参考板中的代码，要广泛借鉴 U-Boot 中已有的代码更好地实现一些具体的功能。 关键点二： U-Boot 烧写地址和 CPU 寄存器参数设置不同目标板，对 U-Boot 在 FLASH 中存放地址要求不尽相同。事实上，这是由处理器中断复位向量来决定的，与主板硬件相关。也就是说， U-Boot 烧写具体位置是由硬件决定的，而不是程序设计来选择的。根据 CPU 处理器系列、类型不同，寄存器名称与作用有一定差别。必须根据目标板的实际，进行合理配置。一个较为可行和有效的方法，就是借鉴参考移植板的配置，再根据目标板实际，进行合理修改。这是一个较费时间和考验耐力的过程，需要仔细对照处理器各寄存器定义、参考设置、目标板实际作出选择并不断测试。 关键点三： 串口调试。能从串口输出信息，即使是乱码，也可以说 U-Boot 移植取得了实质性突破。依据笔者调试经历，串口是否有输出，除了与串口驱动相关外，还与 FLASH 相关的寄存器设置有关。因为 U-Boot 是从 FLASH 中被引导启动的，如果 FLASH 设置不正确， U-Boot 代码读取和执行就会出现一些问题。因此，还需要就 FLASH 的相关寄存器设置进行一些参数调试。同时，要注意串口收发芯片相关引脚工作波形。依据笔者调试情况，如果串口无输出，有一种可能就是该芯片损坏或工作不正常。如果出现乱码，有一种可能就是波特率等参数设置有问题。 三．修改源代码： 1. 添加新开发板信息（1）顶层 Makefile ：为了能让u-boot在编译之前根据此规则来获得具体的配置文件和编译规则。在 smdk2410_config : unconfig @$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0 之后，添加以下内容：

tq2440_config : unconfig @$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t tq2440 NULL s3c24x0

添加交叉编译器路径（根据个人情况）：

ifeq ($(ARCH),arm)CROSS_COMPILE= /opt/crosstool/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-softfloat-linux/bin/arm-softfloat-linux-endif

（ 2 ）建立新开发板目录：可以把类似的开发板进行修改 cd board mkdir tq2440 cd tq2440 cp -arf ../smdk2410/* . mv smdk2410.c tq2440.c （ 3 ）修改 board/tq2440/u-boot.lds 在 cpu/arm920t/start.o (.text) 后添加：

board/tq2440/boot_init.o (.text)

并在 tq2440 目录下新建 boot_init.c 文件，内容参考源文件，该代码主要实现了 CopyCode2Ram 函数，该函数功能是拷贝flash代码到sdram中，实现原理如下图。

（编辑：李大同）

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