[转]u－boot移植资料整理

原文地址 ： http://blog.sina.com.cn/s/blog_68f2b9e20100iyx3.html

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1 首先，了解一下bootloader。bootloader是系统加电后运行的第一段代码。它要完成的工作就是初始化硬件设备，建立内存空间的映射图，这样为最终调用操作系统内核做好准备。

 

2 bootloader的操作模式

（1）启动加载模式（bootloading）

（2）下载模式（downloading）

开发时要用（2），targetboard上的bootloader将通过串口或者网络等通信手段从host上下载内核映象和根文件系统映象等到ram中。

 

3 bootloader的启动方式：网络启动、磁盘启动、flash启动。

 

4 bootloader的种类

区分一下“bootloader”和“monitor”的概念。bootloader只是引导设备并且执行主程序的固件；而monitor还提供了更多的命令行接口，可以进行调试、读写内存、烧写flash、配置环境变量等。monitor在嵌入式系统开发过程中还可以提供很好的调试功能，开发完成后，就完全配置成了一个bootloader。所以，习惯上把它们统称为bootloader。我现在要使用的u－boot就是典型的monitor。

 

5 bootloader的启动流程

搜集了一些资料，写的比较精彩，放在这里。。。

 

 

资料一：

系统上电，检测BMS，选择系统的启动方式，如果BMS为高电平，则系统从片内ROM启动。AT91RM9200的ROM上电后被映射到了0x0和0x100000处，在这两个地址处都可以访问到ROM。由于9200的ROM中固化了一个BOOTLOAER程序。所以PC从0X0处开始执行这个BOOTLOAER(准确的说应该是一级BOOTLOADER)。这个BOOTLOER依次完成以下步骤：

1．              PLLSETUP：设置 PLLB产生48M时钟频率提供给USB DEVICE。同时DEBUG USART也被初始化为48M的时钟频率。
2．              相应模式下的堆栈设置
3．              检测主时钟源（Mainoscillator）
4．              中断控制器（AIC）的设置
5．              C变量的初始化
6．              跳到主函数

完成以上步骤后，我们可以认为BOOT过程结束，接下来的就是LOADER的过程，或者也可以认为是装载二级BOOTLOER。

AT91RM9200按照DATAFLASH、EEPROM、连接在外部总线上的8位并行FLASH的顺序依次来找合法的BOOT程序。所谓合法的指的是在这些存储设备的开始地址处连续的存放的32个字节，也就是8条指令必须是跳转指令或者装载PC的指令，其实这样规定就是把这8条指令当作是异常向量表来处理。必须注意的是第6条指令要包含将要装载的映像的大小。关于如何计算和写这条指令可以参考用户手册。一旦合法的映像找到之后，则BOOT程序会把找到的映像搬到SRAM中去，所以映像的大小是非常有限的，不能超过16K的大小。当BOOT程序完成了把合法的映像搬到SRAM的任务以后，接下来就进行存储器的REMAP，经过REMAP之后，SRAM从映设前的0X200000地址处被映设到了0X0地址并且程序从0X0处开始执行。而ROM这时只能在0X100000这个地址处看到了。至此9200就算完成了一种形式的启动过程。如果BOOT程序在以上所列的几种存储设备中找到合法的映像，则自动初始化DEBUG USART口和USBDEVICE口以准备从外部载入映像。对DEBUG口的初始化包括设置参数115200 8 N 1以及运行XMODEM协议。对USBDEVICE进行初始化以及运行DFU协议。现在用户可以从外部（假定为PC平台）载入你的映像了。在PC平台下，以WIN2000为例，你可以用超级终端来完成这个功能，但是还是要注意你的映像的大小不能超过13K。一旦正确从外部装载了映像，接下来的过程就是和前面一样重映设然后执行映像了。我们上面讲了BMS为高电平，AT91RM9200选择从片内的ROM启动的一个过程。如果BMS为低电平，则AT91RM9200会从片外的FLASH启动，这时片外的FLASH的起始地址就是0X0了，接下来的过程和片内启动的过程是一样的，只不过这时就需要自己写启动代码了，至于怎么写，大致的内容和ROM的BOOT差不多，不同的硬件设计可能有不一样的地方，但基本的都是一样的。由于片外FLASH可以设计的大，所以这里编写的BOOTLOADER可以一步到位，也就是说不用像片内启动可能需要BOOT好几级了，目前AT91RM9200上使用较多的bootloer是u-boot，这是一个开放源代码的软件，用户可以自由下载并根据自己的应用配置。

 

 

资料2

loader.bin, boot.bin,u-boot.bin代码执行流分析.

以上三个文件时at91rm9200启动所需要的三个bin,他们的实现代 码并不难。
如果是你是采用at91rm9200的评估版，应该能得到其源码。

loader.bin 执行流程,这个文件主要在片内启动从串口下载代码时会用到
loader/entry.S init cpu
b main ---> crt0.S
--> copydata --> clearbss--> b boot
main.c --> boot -->


pAT91 = AT91C_ROM_BOOT_ADDRESS;


--> pAT91->OpenSBuffer
--> pAT91->OpenSvcXmodem

---> AT91F_AIC_ConfigureIt

AT91F_AIC_EnableIt
AT91F_DBGU_Printk("XMODEM: Download U-BOOT ");

Jump.S
// Jump to Uboot BaseAddr exec
Jump((unsigned int)AT91C_UBOOT_BASE_ADDRESS)

boot.bin执行流程 该文件会在从片内启动时被下载到板子上，以后还会被烧写到片外Flash中，以便在片外启动时
用它来引导并解压u-boot.bin.gz，并跳 转到u-boot来执行。
boot/entry.S
b main --> crt0.S --> copydata--> clearbss --> b boot

AT91F_DBGU_Printk(" ");
AT91F_DBGU_Printk("************************************** ");
AT91F_DBGU_Printk("** Welcome to at91rm9200 ** ");
AT91F_DBGU_Printk("************************************** ");

boot/misc.s
----> decompress_image(SRC,DST,LEN)--> gunzip

//jump to ubootBaseAddr exec这里跳转到解压u-boot.bin.gz的地址处直接开始执行u-boot
asm("mov pc,%0" : : "r" (DST));

u-boot.bin执行流程
u-boot/cpu/at91rm9200/start.S
start --->reset
---> copyex ---> cpu_init_crit
---> --> start_armboot
u-boot/lib_arm/board.c

init_fnc_t *init_sequence[] = {
cpu_init,
board_init,
interrupt_init,
env_init,
init_baudrate,
serial_init,
console_init_f,
display_banner,
dram_init,
display_dram_config,
checkboard,
NULL,
};

---> start_armboot ---> callinit_sequence
---> flash_init -->display_flash_config
---> nand_init --->AT91F_DataflashInit
---> dataflash_print_info -->env_relocate
---> drv_vfd_init --> devices_init--> jumptable_init
---> console_init_r --> misc_init_r--> enable_interrupts
---> cs8900_get_enetaddr -->board_post_init -->

u-boot/common/main.c
for (;;)
{
main_loop () --> u_boot_hush_start--> readline
--> abortboot
-->printf("Hit any key to stop autoboot: %2d ",bootdelay);
}

以上是at91rm9200启动并进入u-boot的执行流分析。后面u-boot还会将uImage解压到特定的位置并开始执行内核代码。

 

 

6 u-boot-1.1.1的移植

自己先用u－boot－1.1.1，主要步骤如下：

 

（1）下载u－boot－1.1.1

http://sourceforge.net/projects/u-boot

 

（2)解压

用户：armlinux

$mkdir bootloader

$cd bootloader

$tar jxvf../source/u-boot-1.1.1.tar.bz2

$cd u-boot-1.1.1

 

（3）修改

首先看一下结构

$ tree -L 1 -d
.
|--board  平台依赖，存放电路板相关的目录文件
|-- common  通用多功能函数的实现

|--cpu  平台依赖，存放cpu相关的目录文件

|--disk  通用。硬盘接口程序
|-- doc  文档
|-- drivers  通用的设备驱动程序，如以太网接口驱动
|-- dtt
|-- examples  应用例子
|-- fs  通用存放文件系统的程序
|-- include 头文件和开发板配置文件，所有开发板配置文件放在其configs里
|-- lib_arm  平台依赖，存放arm架构通用文件
|-- lib_generic  通用的库函数
|-- lib_i386  平台依赖，存放x86架构通用文件
|-- lib_m68k  平台依赖

|--lib_microblaze  平台依赖
|-- lib_mips  平台依赖

|--lib_nios   平台依赖
|-- lib_ppc平台依赖，存放ppc架构通用文件
|-- net  存放网络的程序
|-- post  存放上电自检程序
|-- rtc  rtc的驱动程序
`-- tools  工具

 

 

然后具体步骤为：

 

(一）在board文件夹下面建立自己的开发板的文件夹。一般的，要选取与自己的开发板硬件设置最为接近的型号。在u－boot－1.1.1中，已经支持at91rm9200，所以可以选取at91rm9200dk作为模板进行修改。设置你的开发板的名字，随意即可，我的设置为：myboard。

[armlinux@lqm u-boot-1.1.1]$ cdboard

[armlinux@lqm board]$ cp -Rat91rm9200dk/ myboard/
[armlinux@lqm board]$ cd myboard
[armlinux@lqm myboard]$ ls
at91rm9200dk.c  config.mk flash.c  Makefile u-boot.lds

 

（二）可以看到，这里共有5个文件。

 

首先，要修改主文件的名字，即要把at91rm9200dk.c更改为myboard.c。

其次，要更改config.mk中TEXT_BASE的数值，与loader等一级bootloader的要一致。

接下来，因为在at91rm9200dk用的是AMD的flash，而我的开发板上用的是Intel的28F640J3，那么需要另外找Intel的flash.C，以减少工作量。在这里，推荐用sourceinsight这个查看代码的工具。我是在win下面使用的，它可以很方便的读代码，并且查找调用函数等等的工作。在strongARM构架里有xm250，它的flash是Intel的，修改的东西并不是很多。需要注意的是，xm250的flash位宽是32，而我的位宽是16，要根据这个进行相应的修改。

最后，修改Makefile，主要是修改生成文件的名字。具体操作如下：

[armlinux@lqm myboard]$ mvat91rm9200dk.c myboard.c
[armlinux@lqm myboard]$ cat config.mk
TEXT_BASE =0x21f80000
[armlinux@lqm myboard]$ viconfig.mk

修改成：TEXT_BASE =0x21f00000，然后保存退出。

[armlinux@lqm myboard]$ viMakefile

include$(TOPDIR)/config.mk

LIB    = lib$(BOARD).a

OBJS   := myboard.oflash.o
SOBJS   :=

$(LIB): $(OBJS) $(SOBJS)
       $(AR) crv $@ $(OBJS) $(SOBJS)

clean:
       rm -f $(SOBJS) $(OBJS)

[armlinux@lqm myboard]$ rmflash.c
[armlinux@lqm myboard]$ cp ../xm250/flash.c ./
[armlinux@lqm myboard]$ ls
config.mk  flash.c Makefile  myboard.c u-boot.lds
[armlinux@lqm myboard]$ vi flash.c

 

    34 #undefFLASH_PORT_WIDTH32   
    35 #defineFLASH_PORT_WIDTH16 

   216        switch (value) {
    217
   218        case (FPW) INTEL_ID_28F128J3A:
   219                info->flash_id += FLASH_28F128J3A;
   220                info->sector_count = 128;
   221                info->size =0x01000000;
   222                break;                         
   223
   224        case (FPW) INTEL_ID_28F640J3A:    
   225                info->flash_id += FLASH_28F640J3A;
   226                info->sector_count = 64;
   227                info->size =0x00800000;
   228                break;                         

 

[armlinux@lqm myboard]$ cd../..
[armlinux@lqm u-boot-1.1.1]$ vi Makefile

#########################################################################
## AT91RM9200 Systems
#########################################################################

at91rm9200dk_config    :      unconfig
       @./mkconfig $(@:_config=) arm at91rm9200 at91rm9200dk

myboard_config :      unconfig
       @./mkconfig $(@:_config=) arm at91rm9200 myboard

#########################################################################

在这里，可以在命令模式下输入“/at91rm9200”快速查找at91rm9200dk，仿照它的例子，写出自己板子的配置。注意的是，第二行开头要用TAB键，不是空格，否则报错。选项arm表示目标板架构，at91rm9200表是片上系统，myboard是你自己的开发板名字。

[armlinux@lqm u-boot-1.1.1]$ viMAKEALL

LIST_ARM9="    \
       at91rm9200dk   integratorcp integratorap                   \
       omap1510inn    omap1610h2     omap1610inn                    \
       smdk2400       smdk2410       trab                           \
       VCMA9          versatile      myboard                        \
"

（三）修改主要的配置文件。配置选项比较多，主要是配置cpu，波特率，flash和sdram的类型大小，环境变量的偏移量等等，容易出错。应该首先了解硬件情况，仔细对应芯片资料进行修改。

[armlinux@lqm u-boot-1.1.1]$ cdinclude/configs
[armlinux@lqm configs]$ cp at91rm9200dk.h myboard.h
[armlinux@lqm configs]$ vi myboard.h

41 #define CONFIG_MYBOARD       1  目标板

65 #defineCONFIG_BOOTDELAY     5  u－boot延时等待时间

110 #defineCONFIG_NR_DRAM_BANKS1   sdram banks，我的是一个
111 #define PHYS_SDRAM0x20000000   sdram 起始地址
112 #define PHYS_SDRAM_SIZE 0x2000000 sdram容量32MB

121 #undefCONFIG_HAS_DATAFLASH    未用dataflash

128 #define PHYS_FLASH_10x10000000
129 #define PHYS_FLASH_2 0x00000000  定 义，flash.c用到，但实际并未起作用
130 #define PHYS_FLASH_SIZE 0x800000 flash容量8MB

131 #defineCFG_FLASH_BASE         PHYS_FLASH_1 flash起始地址别名
132 #define CFG_MAX_FLASH_BANKS1   flash最大banks数
133 #define CFG_MAX_FLASH_SECT64   扇区总数
134 #definePHYS_FLASH_SECT_SIZE   (128*1024)  每个扇区128KB
135 #defineCFG_FLASH_ERASE_TOUT   (2*CFG_HZ)
136 #defineCFG_FLASH_WRITE_TOUT   (2*CFG_HZ)
137 #defineCFG_FLASH_UNLOCK_TOUT  (2*CFG_HZ)
138
139 #undef  CFG_ENV_IS_IN_DATAFLASH
140
141 #ifdef CFG_ENV_IS_IN_DATAFLASH
142 #define CFG_ENV_OFFSET 0x20000
143 #define CFG_ENV_ADDR (CFG_DATAFLASH_LOGIC_ADDR_CS0 +CFG_ENV_OFFSET)
144 #define CFG_ENV_SIZE 0x2000 
145 #else
146 #defineCFG_ENV_IS_IN_FLASH    1
147 #define CFG_ENV_ADDR (PHYS_FLASH_1 + 0x7e0000) 
148 #define CFG_ENV_SIZE 0x20000 环境变量占了一个扇区，共128KB

149 #endif
150
151 #defineCFG_SOFT_RESET         1 定义软复位，flash.c用到
152 #define CFG_LOAD_ADDR 0x21000000 

160 #define CFG_PROMPT"U-boot> " 提示符名字，可任意改

 

[armlinux@lqm configs]$ cd../..

[armlinux@lqm u-boot-1.1.1]$make myboard_config
Configuring for myboard board...
[armlinux@lqm u-boot-1.1.1]$ makeCROSS_COMPILE=arm-linux-

然后把生成的u－boot.bin保存，并且压缩一下得到u－boot.bin.gz。将这两个文件通过ftp传至windows上，通过SecureCRT来进行传输。

这里注意，知道CROSS_COMPILE路径，前面设置环境变量时说到过。压缩命令为gzip<filename>

利用交叉线将com1和开发板串口相连。首先设置为片内启动方式，上电。超级终端首先出现“CCCC”，这时利用modem协议传输loader.bin，成功后传输u－boot.bin。具体现象如下：

--------------------------------------------------------------

CCCCCCCCCCCC
正在开始 xmodem 传输。 按 Ctrl+C 取消。
正在传输 loader.bin...
 100%      6 KB

-I- AT91F_LowLevelInit(): Debugchannelinitialized    6KB/s00:00:01      0 错误

loader 1.0(Aug  8 2003 - 12:01:07)

XMODEM: Download U-BOOT
CCCCCCCCCCCCC
正 在开始 xmodem 传输。 按 Ctrl+C 取消。
正在传输 u-boot.bin...
 100%     85 KB    6 KB/s00:00:14      0 错误

U-Boot downloadedsuccessfully

U-Boot 1.1.1 (Aug 17 2006 -14:07:56)

U-Boot code: 21F00000-> 21F156CC  BSS: ->21F198D0
RAM Configuration:
Bank #0: 20000000 32 MB
Flash:  8 MB
*** Warning - bad CRC, using default environment

In:   serial
Out:   serial
Err:   serial
U-boot> version

U-Boot 1.1.1 (Aug 17 2006 -14:07:56)

U-boot>printenv
bootdelay=5
baudrate=115200
stdin=serial
stdout=serial
stderr=serial

Environment tes

-------------------------------------------------------

设定环境变量，当然这些也可以在include/configs/<your-board>.h里面定义。
U-boot> setenv ipaddr 192.168.1.100
U-boot> setenv serverip 192.168.1.106
U-boot> setenv ethaddr36:B9:04:00:24:80

注意：物理地址应该合法，在tools文件夹内有一个文件gen_eth_addr.c，利用其生成可执行文件则能够获得有效的mac地址。你可以先用gcc编译，生成可执行文件，然后执行，获得合法的mac地址。
U-boot> saveenv
Saving Environment to Flash...
Un-Protected 1 sectors
Erasing Flash...
Erasing sector done
Erased 1 sectors
Writing to Flash...\done
Protected 1 sectors

U-boot> tftpboot20000000 boot.bin
TFTP from server 192.168.1.106; our IP address is192.168.1.100
Filename 'boot.bin'.
Load address: 0x20000000
Loading: ###
done
Bytes transferred = 10628 (2984 hex)

U-boot> protectoff 1:0
Un-Protect Flash Sectors 0-0 in Bank # 1
U-boot> erase 1:0
Erase Flash Sectors 0-0 in Bank # 1
Erasing sector  0 ...  done
U-boot> cp.b 20000000 10000000 2984
Copy to Flash...-done

U-boot> tftpboot20000000 u-boot.bin.gz
TFTP from server 192.168.1.106; our IP address is192.168.1.100
Filename 'u-boot.bin.gz'.
Load address: 0x20000000
Loading: #########
done
Bytes transferred = 43791 (ab0f hex)
U-boot> cp.b 20000000 10010000 ab0f
Copy to Flash...\done

断电重启，从片外启动。

 

这时遇到了一个问题，就是从flash启动时，总是提示：***Warning - bad CRC, using defaultenvironment，具体解决方法，看我的blog的文章。解决后，重新编译就可以了。

U-Boot 1.1.1 (Aug 17 2006 -16:50:31)

U-Boot code: 21F00000-> 21F157F4  BSS: ->21F199F4
RAM Configuration:
Bank #0: 20000000 32 MB
Flash:  8 MB
In:   serial
Out:   serial
Err:   serial
U-Boot>

经验证，这是u－boot－1.1.1已经能够正常启动了。

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同样的方法，u－boot－1.1.2也正常启动了。另外，u－boot－1.1.2有几个小的补丁，等明天再做一下总结。同时看看如何制作补丁，如何打补丁。具体的调试过程没有写得很仔细，要想做好一项工作，只会写程序远远不够，更为重要的是会调试。我需要加强此方面的工作。明天把JEDIprobe调试环境的建立也总结一下。

2006－08－18

今天学习了一下Linux下面patch的制作和使用，做了总结，放到blog上面。u－boot－1.1.2有几个diff补丁文件，具体没有分析，先附在这里。我的使用倒是还没有发现这几个问题，也许没有测试，不管它，以后如果出现问题在来仔细考虑吧。

开发板由王老师用，我先学习内核裁减吧。关于移植版本，不一定非得越高越好。关于内核版本标号问题，详细参考《Building Embedded LinuxSystems》。现在还不开发产品，那么先多试用几个，总结总结经验。初步打算先移植一个2.4.x版本，然后移植一个2.6.x版本。

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Bug1：
RCS /home/cvs/u-boot/tools/env/fw_env.c,v
retrieving revision 1.2
diff -u -r1.2 fw_env.c
--- fw_env.c 21 Jul 2004 03:28:43-0000 1.2
+++ fw_env.c 23 Jul 2004 05:00:25 -0000
@@ -612,8 +612,8 @@
   if (!crc1_ok){
    fprintf(stderr,
     "Warning:Bad CRC, using default environment\n");
-   environment.data= default_environment;
-   free(addr1);
+   memset(environment.data,0, ENV_SIZE);
+   memcpy(environment.data,default_environment, sizeof(default_environment));
   }
  } else {
   flag1 =environment.flags;
Bug2：

saveenv bad checksum
when saving environment after changing stdin,
stdout,... the checksum is not consistent.
Adding an env_crc_update() before saving environment
could solve this. i.e in common/cmd_nvedit.c in
do_saveenv() :

int do_saveenv (cmd_tbl_t*cmdtp, int flag, int argc,char *argv[])
{
extern char * env_name_spec;

printf ("Saving Environmentto %s...\n", env_name_spec);

env_crc_update();