2019年10月23日 | u-boot移植（友善smart210开发板）

2019-10-23 来源：51hei

U-boot
源代码下载：ftp://ftp.denx.de/pub/u-boot/

启动过程分析：1.小于8Kb的程序：IROM从nand读8K数据到ISRAM中运行；
2.大于8kb程序（主要指u-boot）：IROM从nand读前8k数据到SRAM中主要做两件事：
第一：初始化DRAM；
第二：将剩下的代码搬运到DRAM运行。
3.在DRAM中就可以引导系统启动了。

BL0：IROM，出厂已固化代码
BL1：ISRAM的前16kb，u-boot-spl.bin
BL2：ISRAM的后80kb，u-boot.bin
ISRAM是内置内存，不用初始化就可以使用；
DRAM是外接内存，需要初始化才能使用。

uboot有两种模式：
1.启动加载模式：存储在nand上，上电将操作系统加载到DRAM运行。正常启动时的模式，自动加载linux内核。
2.下载模式：调试模式，通过网络或串口从主机获得文件，控制启动流程。按下任意键进入下载模式。

bootloader有两个阶段:

1.第一阶段代码用汇编：arch/arm/cpu/armv7/start.S和board/samsung/smart210/lowlevel_init.S，从ISRAM运行。
第一：建立中断向量表和异常向量表
第二：获取启动参数，设置SVC32模式，拷贝前8k代码到ISRAM。
第三：cpu_init_crit：
关I/D cache，关看门狗，清TLB，关MMU等
第四：cpu_init_crit调用lowlevel_init.S：
设置TCPZ，禁止中断，初始化系统时钟、内存、串口、nand等
第五：设置栈，判断启动开关，sd卡启动就跳转到board_init_f,nand启动就跳转到board_init_f_nand。
第六：搬运代码，从sd卡或nand到DRAM（内存）。
第七：初始化栈，清bss段，跳转到board_init_r，完了启动过程结束。

2.第二阶段代码用c：arch/arm/lib/board.c和common/main.c，从内存运行。

board_init_f：
为gd数据结构分配地址并清零；
执行init_fnc_ptr函数指针数组中的各个初始化函数；
分配DRAM高64kb为TLB，用于uboot；
分配DRAM下一个单元为uboot代码段，数据段，bss段；
开辟malloc空间存放bd，gd，3个字大小的异常堆空间；
将relocate地址传给gd结构体变量，用于返回start.S。

board_init_r：在内存中运行
对gd，bd数据结构赋值初始化；
各种外设初始化；
进入main_loop，（main_loop函数在common/main.c中定义，进入main.c)

common/main.c：引导内核

u-boot源代码支持一部分官方的评估开发板，不需要修改u-boot。由于我们用的cpu和官方的测试版的cpu相同，所以cpu部分u-boot不需要修改，其他部分需要修改。SMDK指三星的评估板

移植关心的文件夹：
board文件夹       ：和开发板相关的，是移植需要修改的。
arch/arm/文件夹  ：和处理器相关的，主流的cpu都是支持的.
lib文件夹             ：u-boot的通用的自己的库。
arch/arm/lib文件夹：根据arm处理器创建的库。
include/configs文件夹：里面是头文件，需要修改。
drivers文件夹    ：驱动文件夹.
common文件夹       ：u-boot核心代码。
net文件夹             ：网络协议相关代码。
tools文件夹          ：u-boot提供的编译运行等辅助工具。

1.u-boot启动过程：
start.S :arch/arm/cpu/armv7/start.S，程序的入口；
board.c  :arch/arm/lib/board.c，不用修改，可以用于所有arm；
main.c :common/main.c，与硬件无关，不用修改，所有开发板通用，用来启动内核。

arch/arm/cpu/armv7/start.S调用board/samsung/smart210/lowlevel_init.s进行初始化（主要初始化内存DRAM）。
arch/arm/lib/board.c初始化和硬件相关的函数，调用相关的初始化函数进行初始化开发板上资源。
common/main.c是整个u-boot程序的主函数，主要负责运行维护uboot的shell命令行。

2.添加和开发板相关的程序和头文件
在boart/sumsung/下面新建一个文件夹smart210
参考board/sumsung/smdkv210文件夹中的文件修改成smart210可用文件。

第一、修改arch/arm/cpu/armv7/start.S
#include
#include
#include

定义代码段的链接地址
.globl _TEXT_BASE
_TEXT_BASE:
.word CONFIG_SYS_TEXT_BASE

定义当前程序的开始地址，一般是在DRAM中
.globl _armboot_start
_armboot_start:
.word _start
#endif

第二、修改board/samsung/smart210/lowlevel_init.S
#include
#include "smart210_val.h"

第二、修改和开发板相关的代码
board/sumsung/smart210/smart210.c
参看smdkc100，主要进行一些cpu控制器和资源的初始化工作。
#include
include/s5pc110.h包含下面两个
include/s5pc110.h
arch/arm/include/asm/arch/hardware.h(arch是arch-s5pc1xx的链接）

第四、include/configs/smart210.h
配置文件，添加需要的宏定义。
#defineCONFIG_SAMSUNG             1
#define CONFIG_S5P                   1
#define CONFIG_S5PC110             1

#define CONFIG_SMART210             1
#define CONFIG_MACH_TYPE          MACH_TYPE_SMART210
#define CONFIG_SYS_TEXT_BASE       0x23E00000       //定义代码段的链接地址
#defineMACH_TYPE_SMART210       3466

配合文件中主要有另类宏：
1.CONFIG_开头的用于cpu、soc、board等的时钟设置、设备驱动等。
2.CFG_开头的用于malloc缓冲池的大小、uboot提示符、uboot下载文件时的默认地址、flash的其实地址等。

3.uboot的配置和编译：

添加目标板的信息到/boards.cfg：
# Target          ARCH    CPU          Boardname       Vendor          SoC          Options
webee210       arm       armv7    webee210          samsung    s5pc1xx

make distclean       #清除之前编译结果
make clean

修改/Makefile文件：
unconfig:
@rm -f $(obj)include/config.h $(obj)include/config.mk
      $(obj)board*/config.tmp
      $(obj)include/autoconf.mk $(obj)include/autoconf.mk.dep
      $(obj)board/$(VENDOR)/$(BOARD)/config.mk

smart210_config： unconfig
@$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm armv7 smart210samsung s5pc1xx
   @echo"TEXT_BASE = 0xc3e00000" >$(obj)board/samsung/smart210/config.mk

make smart210_config
$(@:_config=)表示$@这个目标的_config换成空，得到开发板名称smart210.
执行make smart210_config实际上调用uboot根目录下mkconfig（注意这个脚本的权限）这个shell脚本，该脚本将开发板六个信息写入include/config.mk文件和include/config.h文件中.

include/config.mk:

ARCH = arm
CPU =armv7
BOARD  = smart210
VENDOR = samsung
SOC =s5pc1xx
OPTIONS =

include/config.h:

#define CONFIG_BOARDDIR board/samsung/smart210
#include
#include
#include
#include

修改board/sumsung/smart210/Makefile
因为在这个文件夹添加了开发板相关的程序，所有需要修改相应的Makefile文件。
参考smdk2410的Makefile
COBJS :=smart210.o

arch/arm/config.mk已经配置好交叉编译：
CROSS_COMPILE ?= arm-linux-

arch/arm/cpu/armv7/u-boot.lds定义了起始地址和入口函数：
   . =0x00000000;
. = ALIGN(4);
.text :
{
      arch/arm/cpu/armv7/start.o (.text)
      *(.text)
}

include/configs/smart210.h定义了定义了TEXT_BASE：
#defineCONFIG_SYS_TEXT_BASE          0x23E00000

make
执行/Makefile文件，完成了uboot的编译。
生成以下的文件：
u-boot.bin：二进制可执行文件可以直接烧写
u-boot.elf：elf格式的可执行文件
u-boot.srec：motorolas-record格式的可执行文件
u-boot.lds
u-boot.map

4.烧写uboot到开发板的nand有两种方法：

第一、先烧写到SD卡，
注意手册给的sd卡的分区：（512b为一个block）
512b（保留区，0block）+8kb（BL1，1-16block）+16Kb（EN环境变量，17-48block）+512kb（BL2，也就是u-boot.bin，从49block开始)+linux内核+根文件系统
cat  /proc/partitions       #找出SD卡对应的设备，一般为/dev/sdb
dmesg | tail
sudo dd bs=512 if=/dev/zero of=/dev/sdbcount=2400
sudo dd bs=512 iflag=dsync oflag=dsync if=spl/smart210-spl.binof=/dev/sdb seek=1
sudo dd ba=512 iflag=dsync oflay=dsyncif=smart210-uboot.bin of=/dev/sdb seek=49
再使用uboot命令，烧写到nand：
tftp 21000000 smart210-uboot.bin
nand erase.chip
nand write 21000000 0 3c1f4

第二、使用jtag直接烧写到nand中

5.uboot常用命令：
bdinfo：打印目标板配置信息
flinfo：获取可用的flash信息
help：打印帮助信息
base：打印或设置地址偏移
crc：crc32的校验和计算，用于计算某一段存储区的校验和。
cmp:测试两个存储器区域是否相同。
cp：拷贝存储区。
md：存储区显示，显示某些区域的值。
mm：存储区修改，修改累加地址的值。
mtest：存储区测试，测试写操作是够成功，只能测试rom。
mw：内存填充，
nm：内存修改，修改同一地址的值。
era：擦除flash存储器某个区域
erase all：擦除整个存储器
protect：使能或禁止flash保护功能，更改某一区域的只读属性。
bootm：从存数器启动应用程序镜像
go：开始某地址处的应用程序。
loadb：经由串口线加载二进制文件（kermit模式）
tftpboot：使用tftp协议由网络加载映像文件
printenv：打印环境变量，ipaddr，hostname，netmask。
setenv：设置环境变量
saveenv：保存环境变量到存储器（sd和nand）

bootm工作原理：
用于启动操作系统镜像，从镜像头获取操作系统类型，所使用的文件压缩方法，加载和入口点地址等信息。加载镜像文件到指定的存储器，甚至解压。也可以传递要求的启动参数并在入口点启动操作系统。第一个参数是待加载的映像的存储地址，之后可以添加操作系统需要的参数。

bootm用于linux操作系统：
传递一个可选的参数，作为initrd ramdisk映像的起始地址，bootm命令有三个步骤组成：
1.linux内核映像被解压缩并拷贝到DRAM
2.ramdisk映像被加载到DRAM
3.控制权交给linux内核，并传递ramdisk映像的位置和大小信息。

5.怎样用u-boot来启动linux内核（前提是内核已经烧写到nand）
nand read 读入的内存目的地址读入的nand的地址读入的大小
bootm 内核的入口地址

u-boot移植 smart210 开发板

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