U-Boot移植

去哪下载源码

移植uboot分为2种境界：

  • 1.芯片原厂为自己的demo板修改uboot的官方源码；
  • 2.自制开发版时，为自己的板子修改原厂demo板或者别的参考开发板的uboot源码

我们如果不是在芯片原厂上班，那么就不需要去uboot官方仓库下载源码，直接找到自己使用的芯片厂商所提供的uboot就行了，后续我们的移植都是对其demo板子的uboot源码的修改

在源码中添加自己的开发板

下图是比较旧的uboot版本，新版uboot引入了设备树来描述板级信息，而原始的uboot板级信息和驱动都写在mx6ull_myboard.c里面

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主要流程如下：

1.添加自己开发板的配置文件mx6ull_myboard_defconfig

2.添加自己开发板的头文件mx6ull_myboard.h

3.添加自己开发板的对应的板级文件夹board/freescale/mx6ull_myboard

4.修改板级文件夹中的各个配置文件

5.修改板级文件夹中的BSP文件mx6ull_myboard.c（具体要修改什么依自己开发板的原理图来定，如何自己开发板的原理图和官方demo板的一致，就不需要改，如果自己的开发板和demo板差别较大，就要改更多东西）

uboot的一般包含DDR、串口、LCD、NAND、EMMC、SD卡、网络等模块的驱动，所以我们在BSP中一般是针对这些模块进行裸机驱动的修改

具体流程看网上的教程：

源码编译

uboot编译时一般包含以下几个步骤：

  • 1.清空之前的东西
  • 2.加载默认配置
  • 3.编译

最好把步骤写成Shell脚本，免得后边忘记了

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make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- mx6ull_14x14_ddr512_emmc_defconfig
make V=1 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j12

编译产物

这里只列举出比较重要的

  • u-boot.lds：链接脚本，给出了uboot的各部分放在什么地址
  • u-boot.bin：这是编译后的 U-Boot 核心程序的二进制文件，可以使用imxdownload工具下载到SD卡
  • u-boot.cfg：保存了ddr的配置信息，供ROM读取来初始化内存
  • u-boot.imx：对于u-boot.bin进一步封装，在头部加上了u-boot.cfg。使用imxdownload工具下载时，实际上是先转成了这种格式，再下载到SD卡里的。如果是使用其他方法下载到SD卡，就得用这种格式
  • u-boot-dtb.bin：编译后的u-boot核心程序 + 设备树的二进制文件
  • u-boot-dtb.imx：编译后的u-boot核心程序 + 设备树的二进制文件，并转换成了imx6ull支持的格式

下载到开发板

  • 方式一：使用NXP官方提供的下载工具imxdownload将**.bin**文件下载到SD卡中：
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chmod 777 imxdownload				# 给予 imxdownload 可执行权限，一次即可
./imxdownload u-boot.bin /dev/sdb	# 烧写到 SD 卡，不能烧写到/dev/sda 或 sda1 设备里面
  • 方式二：使用Ubuntu自带的指令下载**.imx**文件到SD卡中
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sudo dd if=u-boot-dtb.imx of=/dev/sdb bs=512 seek=2 conv=sync

U-boot的使用

常见命令

命令 作用
pintenv 打印环境变量
setenv 设置某个环境变量
saveenv 保存环境变量
boot 执行bootcmd环境变量，加载内核
bootz <内核地址> [ <设备树地址>] 从内存中指定地址启动Linux内核

环境变量的设置

bootcmd(启动命令)

功能：定义了在U-Boot启动时自动执行的命令(手动执行boot指令也是运行这个). 通常用于自动引导操作系统或加载内核镜像

作用：U-Boot启动后，会执行bootcmd中定义的命令，通常这包括从某个存储介质（如Flash、SD卡或网络）加载内核镜像、设备树文件和根文件系统镜像，然后引导内核启动

示例：

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setenv bootcmd 'tftp 80800000 zImage; tftp 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb;bootz 80800000 - 83000000;'

可以看到，I.MX6ULL在启动时，首先从tftp服务器下载zImage和设备树文件到指定的内存中，然后使用bootz命令启动Linux内核

bootargs(启动参数)

功能：传递给内核的启动参数，通常用于指定根文件系统、控制台、日志级别等。内核启动时会解析这些参数并根据配置做出相应设置

作用：==影响内核启动时的行为==。例如，指定根文件系统的位置、传递命令行参数给内核控制台、设置日志输出的详细级别等

示例：

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setenv bootargs = ‘console=tty1 console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.137.100:/home/lrq/linux/nfs/qtrootfs,proto=tcp,v3 rw ip=192.168.137.50:192.168.137.100:192.168.137.1:255.255.255.0::eth0:off’
内核是如何获取bootargs
  • 并不是直接读的uboot的bootargs环境变量，而是uboot会把他的bootargs环境变量先写入设备树的chosen节点，内核通过该节点获取启动参数的
  • 内核启动后，可以通过cat /proc/cmdline查看启动参数！

网络参数

当使用tftp、nfs时，在uboot中还要设置一些与网络相关的环境变量

示例：

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setenv ipaddr 192.168.137.50;
setenv serverip 192.168.137.100;
setenv gatewayip 192.168.137.1;

启动流程分析

开发板的启动流程可以分为以下3个阶段

1.ROM引导阶段（BL1）

  • 执行主体：芯片内部ROM代码
  • 功能：
    • 初始化CPU基础环境（如时钟、异常向量表）
    • 从预定义的启动设备（如eMMC、NOR Flash、SD卡等）加载BL2（通常是SPL或U-Boot的前导代码）到SRAM中运行
    • 验证BL2的完整性（如通过签名校验）

2.SPL阶段（BL2）

  • 执行主体：U-Boot SPL，在SRAM中运行，主要是汇编实现

  • 功能：

    • 关闭中断、看门狗、MMU、Cache，保证uboot稳定运行
    • 让CPU进入SVC模式，获得更高的操作权限
    • 基本硬件的初始化：时钟、串口、flash、DDR
    • 初始化堆栈，准备C语言的运行环境
    • 自搬移：将uboot主程序(uboot.bin)从flash搬移到DDR，并进行代码的重定位以及跳转到BL3

3.U-Boot主程序阶段（BL3）

  • 执行主体：uboot.bin，在DDR中运行，主要是C语言实现

  • 功能：

    • 完成网卡、usb、屏幕之类的硬件的初始化
    • 加载内核镜像、设备树到内存中
    • 设置环境变量、启动参数，执行预定义的引导命令（bootcmd环境变量里的命令）或进入交互式模式来启动内核

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参考链接：