UBOOT基础知识PPT.ppt

单击此处编辑母版标,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,UBOOT,中 嵌,Teacher Xie,1,提 纲,理论：,BootLoader,介绍,Uboot,介绍,Uboot,命令,Uboot,工作流程,Uboot,移植,Uboot,烧写,实验：,移植,Uboot,Uboot,使用,2,第一节,BootLoader,介绍,3,概念,什么是,BootLoader？,4,软件层次,一个嵌入式系统从软件角度来看分为三个层次：,1.引导加载程序,包括固化在固件(,firmware),中的,boot,代码(可选)，和,BootLoader,两大部分。,2.,Linux,内核,特定于嵌入式平台的定制内核。,3.文件系统,包括了系统命令和应用程序。,5,软件层次,一个同时装有,BootLoader、,内核的启动参数,、,内核映像,和,根文件系统,映像的固态存储设备的典型空间分配结构图：,6,回忆,PC,PC,机中的引导加载程序由,BIOS（,其本质是一段固件程序）,和位于,硬盘,MBR,中的引导程序(,GRUB,或,LILO),一起组成。,BIOS,在完成硬件检测和资源分配后，将硬盘中的引导程序读到系统内存中然后将控制权交给引导程序。引导程序的主要任务是,将内核从硬盘上读到内存中,然后跳转到内核的入口点去运行，即启动操作系统。,7,定义,在嵌入式系统中，,通常,没有像,BIOS,那样的固件程序，,因此整个系统的加载启动任务就完全由,BootLoader,来完成,。比如在一个基于,ARM7TDMI,core,的嵌入式系统中，系统在上电或复位时都从地址,0,x00000000,开始执行。而在这个地址处安排的通常就是系统的,BootLoader,程序。,8,定义,简单地说，,BootLoader,就是在操作系统运行之前运行的,一段小程序,。通过这段小程序，可以初始化硬件设备，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统做好准备,。,9,功能,BootLoader,的,主要任务,是,初始化硬件（如：串口，内存）,，然后将内核映象从,Flash,中读到,RAM,中，然后跳转到内核的入口点去运行，也就是,启动操作系统,。,10,安装,系统加电或复位后，所有的,CPU,通常都从,CPU,制造商预先安排地址开始执行,。,比如，,S3C2410,在复位后从地址0,x00000000,起开始执行,。,而嵌入式系统则将固态存储设备（比如：,FLASH,）安排在这个地址上,，而,bootloader,程序又安排在固态存储器的最前端,，,这样就能保证在系统加电后，,CPU,首先执行,BootLoader,程序。,11,移植,Q:,什么叫,bootloader,移植？,Q:,为什么需要移植？,12,移植,每种,不同的,CPU,体系结构,都有不同的,BootLoader。,除了依赖于,CPU,的体系结构外，,BootLoader,还依赖于,具体的嵌入式板级设备的配置,，比如板卡的硬件地址分配，外设芯片的类型等。这也就是说，对于两块不同的开发板而言，,即使它们是基于同一种,CPU,而构建的，但如果他们的硬件资源或配置不一致的话，,要想在一块开发板上运行的,BootLoader,程序也能在另一块板子上运行，还是需要作修改。,13,流程,BootLoader,的启动过程可分为,单阶段,（,Single-Stage）,和,多阶段,（,Multi-Stage）,两种，通常多阶段的,BootLoader,具有更复杂的功能，更好的可移植性。从固态存储设备上启动的,BootLoader,大多,采用两阶段,，即启动过程可以分为,stage 1,和,stage2：stage1,完成初始化硬件，为,stage2,准备内存空间，并将,stage2,复制到内存中，设置堆栈，然后跳转到,stage2。,14,流程,BootLoader,的,stage1,通常包括以下步骤：,硬件设备初始化,为加载,BootLoader,的,stage2,准备,RAM,空间,拷贝,BootLoader,的,stage2,到,RAM,空间中,设置好堆栈（,why?）,跳转到,stage2,的,C,入口点,15,流程,BootLoader,的,stage2,通常包括以下步骤：,初始化本阶段要使用到的硬件设备,将内核映像和根文件系统映像从,flash,上读到,RAM,中,调用内核,16,内存分布,17,第二节,UBOOT,介绍,18,作用,Uboot,是德国,DENX,小组开发的用于,多种嵌入式,CPU（MIPS、x86、ARM、XScale,等,）,的,bootloader,程序,UBoot,不仅支持嵌入式,Linux,系统的引导，还支持,VxWorks,QNX,等,多种嵌入式操作系统,。,19,下载,从下面地址可以下载到,uboot,的源代码：,common,|cpu,|disk,|doc,|drivers,|dtt,|examples,|fs,|include,21,目录树,|lib_arm,|lib_generic,|lib_i386,|lib_m68k,|lib_microblaze,|lib_mips,|lib_nios,|lib_nios2,|lib_ppc,|net,|post,|rtc,tools,22,目录结构,(,展示,),Board,和开发板有关的文件。每一个开发板都以一个子目录出现在当前目录中，比如:,SMDK2410,子目录中存放与开发板相关的文件。,Common,实现,Uboot,支持的命令。,Cpu,与特定,CPU,架构相关的代码，每一款,Uboot,下支持的,CPU,在该目录下对应一个子目录，比如有子目录,arm920t,等。,23,Disk,对磁盘的支持。,Doc,文档目录。,Uboot,有非常完善的文档，推荐大家参考阅读。,Drivers,Uboot,支持的设备驱动程序都放在该目录，比如各种网卡、支持,CFI,的,Flash、,串口和,USB,等。,目录结构,(,展示,),24,目录结构,(,展示,),Fs,文件系统的支持,。,Include,Uboot,使用的头文件。该目录下,configs,目录,有与开发板相关的配置头文件，如,smdk2410.h。,该目录下的,asm,目录,有与,CPU,体系结构相关的头文件。,25,目录结构,(,展示,),Net,与网络协议栈相关的代码，例如：,TFTP,协议、,RARP,协议的实现。,Tools,生成,Uboot,的工具，如：,mkimage,crc,等等。,26,编译,Uboot,的,Makefile,从,功能上,可以分成两个部分：,1、执行每种,board,相关的配置,2、编译生成,uboot.bin,文件,27,编译,(,演示,),Uboot.bin,的生成也分为两步，以,smdk2410,为例来说明，如下：,1.对于,board,进行配置：,$,make smdk2410_config,2.进行编译生成,u-boot.bin：,$make CROSS_COMPILE=arm-linux-,28,第三节,UBOOT,命令,29,常用命令,(,演示,),尽管,UBOOT,提供了丰富的命令集，但不同的单板所支持的命令并不一定一样（,可配置，,How?,后面章节,），help,命令可用于察看当前单板所支持的命令。,2410#,help,autoscr-run script from memory,base-print or set address offset,bdinfo-print Board Info structure,boot-boot default,i.e.,run bootcmd,bootm-boot application image from memory,bootp-boot image via network using BootP/TFTP protocol,30,环境变量相关,(,演示,),Printenv,打印环境变量,usage:,printenv,-print values of all environment variablesprintenv name.,-print value of environment variable name,Uboot printenvbaudrate=115200ipaddr=192.168.1.1ethaddr=12:34:56:78:9A:BCserverip=192.168.1.5,31,环境变量相关,(,演示,),Setenv,设置新的变量(修改已有变量,),setenv name value.,-,set,environment variable name to value.,setenv name,-,delete,environment variable name,Uboot setenv myboard AT91RM9200DKUboot printenv,ethaddr=12:34:56:78:9A:BCserverip=192.168.1.5,myboard=AT91RM9200DK,32,环境变量相关,(,演示,),Saveenv,保存变量,将当前定义的所有变量及其值存入,flash,中。,33,文件下载,(,演示,),Tftp,通过网络下载文件,*使用,tftp，,需要先配置好网络,Uboot setenv ethaddr 12:34:56:78:9A:BC,Uboot setenv ipaddr 192.168.1.1,Uboot setenv serverip 192.168.1.254,（tftp,服务器的地址）,例：,Uboot tftp 32000000 vmlinux,把,server（IP=,环境变量中设置的,serverip）,中服务目录,下的,vmlinux,通过,TFTP,读入到0,x32000000,处。,34,内存操作命令,(,演示,),Md,显示内存区的内容。,md,采用十六进制和,ASCII,码两种形式来显示存储单元的内容。,这条命令还可以采用长度标识符.,l,.w,和.,b：,md.b,.w,.l address,md.w 100000,00100000:2705 1956 5050 4342 6f6f 7420 312e 312e .VPPCBoot 1.1.,00100010:3520 284d 6172 2032 3120 3230 3032 202d 5(Mar 21 2002-,00100020:2031 393a 3535 3a30 3429 0000 0000 0000 19:55:04).,35,内存操作命令,(,演示,),Mm,修改内存，地址自动递增。,m,m,.b,.w,.l address,Mm,提供了一种互动修改存储器内容的方法。它会显示地址和当前值，然后提示用户输入。如果你输入了一个合法的十六进制数，这个新的值将会被写入该地址。然后提示下一个地址。如果你没有输入任何值，只是按了一下回车，那么该地址的内容保持不变。如果想,结束输入,，则,输入空格，然后回车,。,=,mm 100000,00100000:27051956?0,00100004:50504342?AABBCCDD,00100008:6f6f7420?01234567,36,Flash,操作命令,(,演示,),Flinfo,查看,Flash,扇区信息,Usage：Uboot Flinfo,37,Flash,操作命令,(,演示,),Protect,Flash,写保护,打开或关闭扇区写保护,用法：,protect off all,关闭所有扇区的写保护,protect on all,打开所有扇区的写保护,protect off start end,关闭从,start,到,end,扇区的写保护(,start,为要关闭的第1个扇区的起始地址，,end,为要关闭的最后一个扇区的结束地址,),protect on start end,打开从,start,到,end,扇区的写保护,38,Flash,操作命令,(,演示,),Erase,擦除,flash,扇区,用法：,erase start end,擦除从,start,到,end,的扇区，,start,为要擦除的第1个扇区的起始地址，,end,为要擦除的最后一个扇区的结束地址(,在使用,cp,命令向,Nor,型,Flash,写入数据之前必须先使用,erase,命令擦除,flash，,因为,nor flash,按字节写入时，无法写入1，所以必须通过擦除来写入1,)。,例：,erase 30000 1effff,。,39,Flash,操作命令,(,演示,),Cp,数据拷贝,。,Cp.b,.w,.l saddress daddress len,Cp,提供了一种内存与内存，内存与,Flash,之间数据拷贝的方法。,例：,cp.b 30008000 20000 100000,将内存地址0,x30008000,处的数据（长度为0,x100000）,拷贝到 地址0,x20000,处（,Flash,中）,cp.b 30800000 130000 70000,将内存地址0,x,30800000,处的数据（长度为0,x70000）,拷贝到 地址0,x130000,处（,Flash,中）,40,程序执行指令,(,演示,),Go,执行内存中的二进制代码，一个简单的跳转到指定地址,go addr arg.,-start application at address addr,，passing arg as arguments,41,程序执行指令,Bootm,执行内存中的二进制代码,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,要求二进制代码为,制定格式,的。通常为,mkimage,处理过的二进制文件。,42,信息类指令,bdinfo,显示开发板信息,bdinfo,命令（简写为,bdi）,将在终端显示诸如,内存地址,和,大小、时钟频率、,MAC,地址,等信息。这些信息在传递给,Linux,内核一些参数时可能会用到。,43,技巧,(,演示,),设置自动启动,sbc2410=setenv bootcmd tftp 30008000 zImage;go 30080000,sbc2410=saveenv,44,第四节,Uboot,工作流程,45,工作模式,大多数,BootLoader,都包含两种不同的操作模式：,“,启动模式,”,和,“,下载模式,”,这种区别,仅对于开发人员才有意义,但从最终用户的角度看,BootLoader,的作用就是用来加载操作系统,而不存在所谓的启动模式与下载模式。,46,启动模式,这种模式也称为,“,自主,”,模式，是指,BootLoader,从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统自动加载到,RAM,中运行，整个过程并没有用户的介入,。这种模式是,BootLoader,的正常工作模式，因此在嵌入式产品发布的时侯，,BootLoader,显然必须工作在这种模式下。,47,下载模式,在这种模式下，目标机上的,BootLoader,将通过串口或网络等通信手段从主机（,Host）,下载文件，然后控制启动流程,。,48,流程,参考文档,uboot,启动流程,49,第五节,Uboot,移植,50,单板配置,Q：,为什么需要对,Uboot,做移植？,A:,BootLoader,依赖于,具体的嵌入式板级设备的配置,Q:,具体的板级设备的配置在哪里？,A:,单板的配置文件位于,include/configs/,.h,用相应的,BOARD,定义代替（例：,smdk2410.h,）,51,单板配置,Q:Uboot,移植都需要做些什么？,A:,根据开发板硬件特性,修改配置文件是其中最重要的一项工作,Q:,配置文件中都有些什么信息？,A:,请看下页范例,(,smdk2410.h),52,Smdk2410.h,#define CONFIG_ARM920T1,/*CPU,类型*/,#define CONFIG_S3C2410 1,/*MCU,类型*/,#define CONFIG_SMDK24101,/*,开发板型号 */,53,Smdk2410.h,#define USE_920T_MMU 1,/*,使用,MMU*/,#undef CONFIG_USE_IRQ,/*,不使用,IRQ/FIQ*/,/*malloc,池大小,*/,#define CFG_MALLOC_LEN (CFG_ENV_SIZE+128*1024),#define CFG_GBL_DATA_SIZE128,/*数据段大小 128字节*/,54,Smdk2410.h,#define CONFIG_DRIVER_CS89001,/*,一个,CS8900,网卡*/,#define CS8900_BASE0 x19000300,/*CS8900A,基地址,*/,#define CONFIG_SERIAL1 1,/*,使用串口1,*/,#define CONFIG_BAUDRATE115200,/*,波特率*/,55,Smdk2410.h,#define CONFIG_COMMANDS,(CONFIG_CMD_DFL|,CFG_CMD_CACHE|,/*CFG_CMD_NAND|*/,/*CFG_CMD_EEPROM|*/,/*CFG_CMD_I2C|*/,/*CFG_CMD_USB|*/,CFG_CMD_REGINFO|,CFG_CMD_DATE|,CFG_CMD_ELF),/*,定义使用的命令,可添加额外命令,如,PING*/,56,Smdk2410.h,#define CONFIG_BOOTDELAY 3,/*,启动等待时间,*/,#define CONFIG_BOOTARGS,root=ramfs devfs=mount console=ttySA0,9600,“,/*,内核启动参数,*/,#define CONFIG_ETHADDR08:00:3e:26:0a:5b,#define CONFIG_NETMASK 255.255.255.0,#define CONFIG_IPADDR 10.0.0.110,#define CONFIG_SERVERIP10.0.0.1,57,Smdk2410.h,#define CONFIG_BOOTCOMMANDtftp;bootm,#defineCFG_PROMPTSMDK2410#,#define PHYS_SDRAM_1 0 x30000000/*SDRAM Bank#1*/,#define PHYS_SDRAM_1_SIZE0 x04000000/*64 MB*/,#defineCFG_LOAD_ADDR 0 x33000000,/*,默认的加载地址,*/,#define CFG_BAUDRATE_TABLE 9600,19200,38400,57600,115200 /*,可用的波特率,*/,58,Smdk2410.h,#define CONFIG_NR_DRAM_BANKS1,/*,有一片,SDRAM*/,#define PHYS_FLASH_1 0 x00000000,/*FLASH 1,的基地址,*/,#define CFG_FLASH_BASEPHYS_FLASH_1,/*FLASH,的基地址,*/,59,移植,Q:,怎么做,Uboot,的移植呢?,60,移植方法,移植,U-Boot,工作包括,添加开发板硬件相关的文件,、,配置选项,，然后,配置编译,。,61,移植方法,开始移植之前，首先要,分析,U-Boot,已经支持的开发板，选择出硬件配置最接近的开发板。,选择的原则是，首先,处理器相同,，其次,处理器体系结构相同,，然后是以太网接口等,外围接口相同,。,还要验证一下这个参考开发板的,U-Boot，,至少能够配置编译通过。,62,移植范例,以,SBC2410,开发板为例，该开发板采用,S3c2410,芯片。而,UBoot-1.1.4,版本支持,SMDK2410,开发板,并且,SMDK2410,同样采用,S3c2410,芯片，因此选取,SMDK2410,作为移植参考。,63,移植步骤,移植,U-Boot,的基本步骤如下:,在顶层,Makefile,中为开发板添加新的配置选项，使用已有的配置项目为例,smdk2410_config,:,unconfig,./mkconfig$(:_config=)arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0,参考上面2行，添加下面2行:,sbc2410_config,:,unconfig,./mkconfig$(:_config=)arm arm920t sbc2410 NULL s3c24x0,64,移植步骤,arm:,CPU,架构,arm920t:,CPU,类型，,对应,cpu/arm920t,目录,sbc2410:,开发板型号，,对应,board/sbc2410,目录,NULL:,开发者,s3c24x0:,片上系统(,SOC),65,移植步骤,2.创建一个新目录存放开发板相关的代码，并且添加文件（,如果以上文件从其他目录,copy,来的，注意修改,Makefile,）。,board/sbc2410/config.mk,board/sbc2410/flash.c,board/sbc2410/sbc2410.c,board/sbc2410/Makefile,board/sbc2410/u-boot.lds,66,移植步骤,3.为开发板添加新的配置文件,先复制参考开发板的配置文件，,再修改,。例如：,$,cp include/configs/smdk2410.h,include/configs/sbc2410.h,4.配置开发板,$,make sbc2410_config,5.,编译,U-Boot,执行,make,CROSS_COMPILE=arm-linux-,命令，编译成功可以得到,U-Boot,映像。,67,移植步骤,6.,烧写,Uboot,参考手册,sjf2410_v4.pdf,大功告成，启动开发板！,68,常见问题,编译时出现,“,invalid option abi=apcs-gnu,”,错误,解决办法：,make,时指定,CROSS_COMPILE=arm-linux-,69,实验一,移植,Uboot,移植,Uboot,到,SBC2410,板,具备,Ping,命令,70,实验二,Uboot,命令,使用,Uboot,提供的命令,71,