UBOOT基礎知識-課件

UBOOT中嵌TeacherXie

1ppt課件UBOOT中嵌1ppt課件提綱理論：BootLoader介紹Uboot介紹Uboot命令Uboot工作流程Uboot移植Uboot燒寫實驗：移植UbootUboot使用2ppt課件提綱理論：2ppt課件第一節(jié)BootLoader介紹3ppt課件3ppt課件概念什么是BootLoader？4ppt課件概念4ppt課件軟件層次一個嵌入式系統(tǒng)從軟件角度來看分為三個層次：

1.引導加載程序包括固化在固件(firmware)中的boot代碼(可選)，和BootLoader兩大部分。

2.Linux內(nèi)核特定于嵌入式平臺的定制內(nèi)核。

3.文件系統(tǒng)包括了系統(tǒng)命令和應用程序。

5ppt課件軟件層次一個嵌入式系統(tǒng)從軟件角度來看分為三個層次：5ppt課軟件層次

一個同時裝有BootLoader、內(nèi)核的啟動參數(shù)、內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像的固態(tài)存儲設備的典型空間分配結構圖：6ppt課件軟件層次 一個同時裝有BootLoader、內(nèi)核的啟動參數(shù)回憶PC

PC機中的引導加載程序由BIOS（其本質(zhì)是一段固件程序）和位于硬盤MBR中的引導程序(GRUB或LILO)一起組成。BIOS在完成硬件檢測和資源分配后，將硬盤中的引導程序讀到系統(tǒng)內(nèi)存中然后將控制權交給引導程序。引導程序的主要任務是將內(nèi)核從硬盤上讀到內(nèi)存中,然后跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的入口點去運行，即啟動操作系統(tǒng)。7ppt課件回憶PC PC機中的引導加載程序由BIOS（其本質(zhì)是一段固件定義

在嵌入式系統(tǒng)中，通常沒有像BIOS那樣的固件程序，因此整個系統(tǒng)的加載啟動任務就完全由BootLoader來完成。比如在一個基于

ARM7TDMI

core的嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)在上電或復位時都從地址

0x00000000開始執(zhí)行。而在這個地址處安排的通常就是系統(tǒng)的BootLoader程序。8ppt課件定義 在嵌入式系統(tǒng)中，通常沒有像BIOS那樣的固件程序，因此定義 簡單地說，BootLoader就是在操作系統(tǒng)運行之前運行的一段小程序。通過這段小程序，可以初始化硬件設備，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)做好準備。9ppt課件定義 簡單地說，BootLoader就是在操作系統(tǒng)運行之前運功能

BootLoader的主要任務是初始化硬件（如：串口，內(nèi)存），然后將內(nèi)核映象從Flash中讀到RAM中，然后跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的入口點去運行，也就是啟動操作系統(tǒng)。10ppt課件功能 BootLoader的主要任務是初始化硬件（如：串口安裝

系統(tǒng)加電或復位后，所有的CPU通常都從CPU制造商預先安排地址開始執(zhí)行。比如，S3C2410在復位后從地址0x00000000起開始執(zhí)行。而嵌入式系統(tǒng)則將固態(tài)存儲設備（比如：FLASH）安排在這個地址上，而bootloader程序又安排在固態(tài)存儲器的最前端，這樣就能保證在系統(tǒng)加電后，CPU首先執(zhí)行BootLoader程序。11ppt課件安裝 系統(tǒng)加電或復位后，所有的CPU通常都從CPU制造商預先移植Q:什么叫bootloader移植？Q:為什么需要移植？12ppt課件移植12ppt課件移植

每種不同的CPU體系結構都有不同的BootLoader。除了依賴于CPU的體系結構外，BootLoader還依賴于具體的嵌入式板級設備的配置，比如板卡的硬件地址分配，外設芯片的類型等。這也就是說，對于兩塊不同的開發(fā)板而言，即使它們是基于同一種CPU而構建的，但如果他們的硬件資源或配置不一致的話，要想在一塊開發(fā)板上運行的BootLoader程序也能在另一塊板子上運行，還是需要作修改。13ppt課件移植

每種不同的CPU體系結構都有不同的BootLoade流程

BootLoader的啟動過程可分為單階段（Single-Stage）和多階段（Multi-Stage）兩種，通常多階段的BootLoader具有更復雜的功能，更好的可移植性。從固態(tài)存儲設備上啟動的BootLoader大多采用兩階段，即啟動過程可以分為stage1和stage2：stage1完成初始化硬件，為stage2準備內(nèi)存空間，并將stage2復制到內(nèi)存中，設置堆棧，然后跳轉(zhuǎn)到stage2。14ppt課件流程 BootLoader的啟動過程可分為單階段（Sing流程

BootLoader的stage1通常包括以下步驟：

·硬件設備初始化

·為加載BootLoader的stage2準備RAM空間

·拷貝BootLoader的stage2到RAM空間中

·設置好堆棧（why??）

·跳轉(zhuǎn)到stage2的C入口點15ppt課件流程 BootLoader的stage1通常包括以下步流程BootLoader的stage2

通常包括以下步驟：

·初始化本階段要使用到的硬件設備

·將內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像從flash上讀到RAM中

·調(diào)用內(nèi)核16ppt課件流程BootLoader的stage2通常包括以下步驟內(nèi)存分布17ppt課件內(nèi)存分布17ppt課件第二節(jié)UBOOT介紹18ppt課件18ppt課件作用

Uboot是德國DENX小組開發(fā)的用于多種嵌入式CPU（MIPS、x86、ARM、XScale等）的bootloader程序,UBoot不僅支持嵌入式Linux系統(tǒng)的引導，還支持VxWorks,QNX等多種嵌入式操作系統(tǒng)。19ppt課件作用 Uboot是德國DENX小組開發(fā)的用于多種嵌入式CPU下載

從下面地址可以下載到uboot的源代碼：/projects/uboot

20ppt課件下載 從下面地址可以下載到uboot的源代碼：http://目錄樹進入到UBOOT目錄，可以得到如下的目錄結構：|--

board|--

common|--

cpu|--

disk|--

doc|--

drivers|--

dtt|--

examples|--

fs|--

include21ppt課件目錄樹進入到UBOOT目錄，可以得到如下的目錄結構：21pp目錄樹|--

lib_arm|--

lib_generic|--

lib_i386|--

lib_m68k|--

lib_microblaze|--

lib_mips|--

lib_nios|--

lib_nios2|--

lib_ppc|--

net|--

post|--

rtc`--

tools22ppt課件目錄樹|--

lib_arm22ppt課件目錄結構(展示)Board 和開發(fā)板有關的文件。每一個開發(fā)板都以一個子目錄出現(xiàn)在當前目錄中，比如:SMDK2410,子目錄中存放與開發(fā)板相關的文件。Common 實現(xiàn)Uboot支持的命令。Cpu 與特定CPU架構相關的代碼，每一款Uboot下支持的CPU在該目錄下對應一個子目錄，比如有子目錄arm920t等。23ppt課件目錄結構(展示)Board23ppt課件Disk對磁盤的支持。Doc 文檔目錄。Uboot有非常完善的文檔，推薦大家參考閱讀。

Drivers Uboot支持的設備驅(qū)動程序都放在該目錄，比如各種網(wǎng)卡、支持CFI的Flash、串口和USB等。目錄結構(展示)24ppt課件Disk目錄結構(展示)24ppt課件目錄結構(展示)Fs文件系統(tǒng)的支持。Include Uboot使用的頭文件。該目錄下configs目錄有與開發(fā)板相關的配置頭文件，如smdk2410.h。該目錄下的asm目錄有與CPU體系結構相關的頭文件。25ppt課件目錄結構(展示)Fs25ppt課件目錄結構(展示)Net 與網(wǎng)絡協(xié)議棧相關的代碼，例如：TFTP協(xié)議、RARP協(xié)議的實現(xiàn)。Tools 生成Uboot的工具，如：mkimage,crc等等。26ppt課件目錄結構(展示)Net26ppt課件編譯

Uboot的Makefile從功能上可以分成兩個部分：1、執(zhí)行每種board相關的配置2、編譯生成uboot.bin文件27ppt課件編譯 Uboot的Makefile從功能上可以分成兩個部分：編譯(演示) Uboot.bin的生成也分為兩步，以smdk2410為例來說明，如下：1. 對于board進行配置： $makesmdk2410_config2. 進行編譯生成u-boot.bin： $makeCROSS_COMPILE=arm-linux-

28ppt課件編譯(演示) Uboot.bin的生成也分為兩步，以smdk

第三節(jié)UBOOT命令29ppt課件29ppt課件常用命令(演示)

盡管UBOOT提供了豐富的命令集，但不同的單板所支持的命令并不一定一樣（可配置，How?后面章節(jié)），help命令可用于察看當前單板所支持的命令。2410#helpautoscr-runscriptfrommemorybase-printorsetaddressoffsetbdinfo-printBoardInfostructureboot-bootdefault,i.e.,run'bootcmd'bootm-bootapplicationimagefrommemorybootp-bootimagevianetworkusingBootP/TFTPprotocol30ppt課件常用命令(演示) 盡管UBOOT提供了豐富的命令集，但不同的環(huán)境變量相關(演示)

Printenv打印環(huán)境變量usage:

printenv

-printvaluesofallenvironmentvariables

printenvname...

-printvalueofenvironmentvariable'name'Uboot>printenv

baudrate=115200

ipaddr=

ethaddr=12:34:56:78:9A:BC

serverip=31ppt課件環(huán)境變量相關(演示)Printenv打印環(huán)境變量31pp環(huán)境變量相關(演示)Setenv設置新的變量(修改已有變量)setenvnamevalue...

-setenvironmentvariable'name'to'value...‘setenvname

-deleteenvironmentvariable'name'Uboot>setenvmyboardAT91RM9200DK

Uboot>printenv

ethaddr=12:34:56:78:9A:BC

serverip=

myboard=AT91RM9200DK32ppt課件環(huán)境變量相關(演示)Setenv設置新的變量(修改已有變量環(huán)境變量相關(演示)Saveenv保存變量 將當前定義的所有變量及其值存入flash中。33ppt課件環(huán)境變量相關(演示)Saveenv保存變量33ppt課件文件下載(演示)Tftp通過網(wǎng)絡下載文件*使用tftp，需要先配置好網(wǎng)絡Uboot>setenvethaddr12:34:56:78:9A:BCUboot>setenvipaddrUboot>setenvserverip54

（tftp服務器的地址）例：Uboot>tftp32000000vmlinux

把server（IP=環(huán)境變量中設置的serverip）中服務目錄

下的vmlinux通過TFTP讀入到0x32000000處。34ppt課件文件下載(演示)Tftp通過網(wǎng)絡下載文件34ppt課件內(nèi)存操作命令(演示)Md顯示內(nèi)存區(qū)的內(nèi)容。md采用十六進制和ASCII碼兩種形式來顯示存儲單元的內(nèi)容。這條命令還可以采用長度標識符.l,.w和.b：md[.b,.w,.l]addressmd.w10000000100000:27051956505043426f6f7420312e312e'..VPPCBoot1.1.00100010:3520284d61722032312032303032202d5(Mar212002-00100020:2031393a35353a30342900000000000019:55:04)......35ppt課件內(nèi)存操作命令(演示)Md顯示內(nèi)存區(qū)的內(nèi)容。35ppt課件內(nèi)存操作命令(演示)Mm修改內(nèi)存，地址自動遞增。mm[.b,.w,.l]addressMm提供了一種互動修改存儲器內(nèi)容的方法。它會顯示地址和當前值，然后提示用戶輸入。如果你輸入了一個合法的十六進制數(shù)，這個新的值將會被寫入該地址。然后提示下一個地址。如果你沒有輸入任何值，只是按了一下回車，那么該地址的內(nèi)容保持不變。如果想結束輸入，則輸入空格，然后回車。=>mm10000000100000:27051956?000100004:50504342?AABBCCDD00100008:6f6f7420?0123456736ppt課件內(nèi)存操作命令(演示)Mm修改內(nèi)存，地址自動遞增。36pptFlash操作命令(演示)Flinfo

查看Flash扇區(qū)信息Usage：Uboot>Flinfo

37ppt課件Flash操作命令(演示)Flinfo查看Flash扇區(qū)信Flash操作命令(演示)Protect

Flash寫保護

打開或關閉扇區(qū)寫保護用法：protectoffall

關閉所有扇區(qū)的寫保護protectonall打開所有扇區(qū)的寫保護protectoffstartend

關閉從start到end扇區(qū)的寫保護(start為要關閉的第1個扇區(qū)的起始地址，end為要關閉的最后一個扇區(qū)的結束地址)protectonstartend打開從start到end扇區(qū)的寫保護38ppt課件Flash操作命令(演示)ProtectFlash寫保護Flash操作命令(演示)Erase擦除flash扇區(qū)用法：erasestartend擦除從start到end的扇區(qū)，start為要擦除的第1個扇區(qū)的起始地址，end為要擦除的最后一個扇區(qū)的結束地址(在使用cp命令向Nor型Flash寫入數(shù)據(jù)之前必須先使用erase命令擦除flash，因為norflash按字節(jié)寫入時，無法寫入1，所以必須通過擦除來寫入1)。例：erase300001effff。39ppt課件Flash操作命令(演示)Erase擦除flash扇區(qū)39Flash操作命令(演示)Cp數(shù)據(jù)拷貝。Cp[.b,.w,.l]saddressdaddresslenCp提供了一種內(nèi)存與內(nèi)存，內(nèi)存與Flash之間數(shù)據(jù)拷貝的方法。例：cp.b3000800020000100000

將內(nèi)存地址0x30008000處的數(shù)據(jù)（長度為0x100000）拷貝到地址0x20000處（Flash中）cp.b3080000013000070000

將內(nèi)存地址0x30800000處的數(shù)據(jù)（長度為0x70000）拷貝到地址0x130000處（Flash中）40ppt課件Flash操作命令(演示)Cp數(shù)據(jù)拷貝。40ppt課件程序執(zhí)行指令(演示)

Go執(zhí)行內(nèi)存中的二進制代碼，一個簡單的跳轉(zhuǎn)到指定地址goaddr[arg...]

-startapplicationataddress'addr‘，passing'arg'asarguments

41ppt課件程序執(zhí)行指令(演示) Go執(zhí)行內(nèi)存中的二進制代碼，一個簡程序執(zhí)行指令Bootm執(zhí)行內(nèi)存中的二進制代碼bootm[addr[arg...]]

-bootapplicationimagestoredinmemory

passingarguments'arg...';whenbootingaLinuxkernel,'arg'canbetheaddressofaninitrdimage 要求二進制代碼為制定格式的。通常為mkimage處理過的二進制文件。42ppt課件程序執(zhí)行指令Bootm執(zhí)行內(nèi)存中的二進制代碼42ppt課件信息類指令bdinfo–顯示開發(fā)板信息

bdinfo命令（簡寫為bdi）將在終端顯示諸如內(nèi)存地址和大小、時鐘頻率、MAC地址等信息。這些信息在傳遞給Linux內(nèi)核一些參數(shù)時可能會用到。43ppt課件信息類指令bdinfo–顯示開發(fā)板信息43ppt課件技巧(演示)設置自動啟動

sbc2410=>setenvbootcmdtftp30008000zImage\;go30080000sbc2410=>saveenv44ppt課件技巧(演示)設置自動啟動44ppt課件第四節(jié)Uboot工作流程45ppt課件45ppt課件工作模式 大多數(shù)BootLoader都包含兩種不同的操作模式：“啟動模式”和“下載模式”,這種區(qū)別僅對于開發(fā)人員才有意義,但從最終用戶的角度看,BootLoader的作用就是用來加載操作系統(tǒng),而不存在所謂的啟動模式與下載模式。46ppt課件工作模式 大多數(shù)BootLoader都包含兩種不同的操作模式啟動模式 這種模式也稱為“自主”模式，是指BootLoader從目標機上的某個固態(tài)存儲設備上將操作系統(tǒng)自動加載到RAM中運行，整個過程并沒有用戶的介入。這種模式是BootLoader的正常工作模式，因此在嵌入式產(chǎn)品發(fā)布的時侯，BootLoader顯然必須工作在這種模式下。47ppt課件啟動模式 這種模式也稱為“自主”模式，是指BootLoa下載模式

在這種模式下，目標機上的BootLoader將通過串口或網(wǎng)絡等通信手段從主機（Host）下載文件，然后控制啟動流程。48ppt課件下載模式 在這種模式下，目標機上的BootLoader將流程參考文檔uboot啟動流程49ppt課件流程49ppt課件第五節(jié)Uboot移植50ppt課件50ppt課件單板配置Q：為什么需要對Uboot做移植？A:BootLoader依賴于具體的嵌入式板級設備的配置Q:具體的板級設備的配置在哪里？A:單板的配置文件位于include/configs/<board_name>.h

<board_name>用相應的BOARD定義代替（例：smdk2410.h）51ppt課件單板配置Q：為什么需要對Uboot做移植？51ppt課件單板配置Q:Uboot移植都需要做些什么？A:根據(jù)開發(fā)板硬件特性修改配置文件是其中最重要的一項工作Q:配置文件中都有些什么信息？A:請看下頁范例(smdk2410.h)52ppt課件單板配置Q:Uboot移植都需要做些什么？52ppt課件Smdk2410.h#defineCONFIG_ARM920T 1 /*CPU類型 */#define CONFIG_S3C24101/*MCU類型*/#defineCONFIG_SMDK2410 1 /*開發(fā)板型號*/53ppt課件Smdk2410.h#defineCONFIG_ARM92Smdk2410.h#defineUSE_920T_MMU1/*使用MMU*/#undefCONFIG_USE_IRQ /*不使用IRQ/FIQ*//*malloc池大小*/#defineCFG_MALLOC_LEN(CFG_ENV_SIZE+128*1024)#defineCFG_GBL_DATA_SIZE 128 /*數(shù)據(jù)段大小128字節(jié)*/54ppt課件Smdk2410.h#defineUSE_920T_MMUSmdk2410.h#defineCONFIG_DRIVER_CS8900 1 /*一個CS8900網(wǎng)卡*/#defineCS8900_BASE 0x19000300/*CS8900A基地址*/#defineCONFIG_SERIAL11 /*使用串口1*/#defineCONFIG_BAUDRATE 115200/*波特率*/55ppt課件Smdk2410.h#defineCONFIG_DRIVESmdk2410.h#defineCONFIG_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)/*定義使用的命令,可添加額外命令,如PING*/56ppt課件Smdk2410.h#defineCONFIG_COMMASmdk2410.h#defineCONFIG_BOOTDELAY3/*啟動等待時間*/#defineCONFIG_BOOTARGS "root=ramfsdevfs=mountconsole=ttySA0,9600“/*內(nèi)核啟動參數(shù)*/#defineCONFIG_ETHADDR 08:00:3e:26:0a:5b#defineCONFIG_NETMASK#defineCONFIG_IPADDR10#defineCONFIG_SERVERIP 57ppt課件Smdk2410.h#defineCONFIG_BOOTDSmdk2410.h#defineCONFIG_BOOTCOMMAND "tftp;bootm"#define CFG_PROMPT "SMDK2410#" #definePHYS_SDRAM_10x30000000/*SDRAMBank#1*/#definePHYS_SDRAM_1_SIZE 0x04000000/*64MB*/#define CFG_LOAD_ADDR0x33000000/*默認的加載地址*/#defineCFG_BAUDRATE_TABLE {9600,19200,38400,57600,115200}/*可用的波特率*/58ppt課件Smdk2410.h#defineCONFIG_BOOTCSmdk2410.h#defineCONFIG_NR_DRAM_BANKS 1 /*有一片SDRAM*/#definePHYS_FLASH_1 0x00000000/*FLASH1的基地址*/#defineCFG_FLASH_BASE PHYS_FLASH_1/*FLASH的基地址*/59ppt課件Smdk2410.h#defineCONFIG_NR_DR移植Q:怎么做Uboot的移植呢?60ppt課件移植60ppt課件移植方法

移植U-Boot工作包括添加開發(fā)板硬件相關的文件、配置選項，然后配置編譯。

61ppt課件移植方法移植U-Boot工作包括添加開發(fā)板硬件相關移植方法開始移植之前，首先要分析U-Boot已經(jīng)支持的開發(fā)板，選擇出硬件配置最接近的開發(fā)板。選擇的原則是，首先處理器相同，其次處理器體系結構相同，然后是以太網(wǎng)接口等外圍接口相同。還要驗證一下這個參考開發(fā)板的U-Boot，至少能夠配置編譯通過。62ppt課件移植方法開始移植之前，首先要分析U-Boot已經(jīng)支移植范例

以SBC2410開發(fā)板為例，該開發(fā)板采用S3c2410芯片。而UBoot-1.1.4版本支持SMDK2410開發(fā)板,并且SMDK2410同樣采用S3c2410芯片，因此選取SMDK2410作為移植參考。63ppt課件移植范例 以SBC2410開發(fā)板為例，該開發(fā)板采用S3移植步驟移植U-Boot的基本步驟如下:在頂層Makefile中為開發(fā)板添加新的配置選項，使用已有的配置項目為例smdk2410_config

:

unconfig

@./mkconfig$(@:_config=)armarm920tsmdk2410NULLs3c24x0

參考上面2行，添加下面2行:sbc2410_config

:

unconfig

@./mkconfig$(@:_config=)armarm920tsbc2410NULLs3c24x064ppt課件移植步驟移植U-Boot的基本步驟如下:64ppt課件移植步驟arm:

CPU架構arm920t:

CPU類型，對應cpu/arm920t目錄sbc2410:

開發(fā)板型號，對應board/sbc2410目錄NULL:開發(fā)者s3c24x0:

片上系統(tǒng)(SOC)65ppt課件移植步驟arm:

CPU架構65ppt課件移植步驟2.創(chuàng)建一個新目錄存放開發(fā)板相關的代碼，并且添加文件（如果以上文件從其他目錄copy來的，注意修改Makefile）。board/sbc2410/config.mkboard/sbc2410/flash.cboard/sbc2410/sbc2410.cboard/sbc2410/Makefileboard/sbc2410/u-boot.lds66ppt課件移植步驟2.創(chuàng)建一個新目錄存放開發(fā)板相關的代碼，并且添加文移植步驟3.為開發(fā)板添加新的配置文件先復制參考開發(fā)板的配置文件，再修改。例如：$cpinclude/configs/smdk2410.h

include/configs/sbc2410.h4.配置開發(fā)板$makesbc2410_config5.編譯U-Boot 執(zhí)行makeCROSS_COMPILE=arm-linux-命令，編譯成功可以得到U-Boot映像。67ppt課件移植步驟3.為開發(fā)板添加新的配置文件67ppt課件移植步驟6.燒寫Uboot

參考手冊sjf2410_v4.pdf

大功告成，啟動開發(fā)板?。?！68ppt課件移植步驟6.燒寫Uboot68ppt課件常見問題編譯時出現(xiàn)“invalidoptionabi=apcs-gnu”錯誤解決辦法：make時指定CROSS_COMPILE=arm-linux-69ppt課件常見問題編譯時出現(xiàn)“invalidoptionabi=實驗一移植Uboot移植Uboot到SBC2410板具備Ping命令70ppt課件實驗一70ppt課件實驗二Uboot命令使用Uboot提供的命令71ppt課件實驗二71ppt課件UBOOT中嵌TeacherXie

72ppt課件UBOOT中嵌1ppt課件提綱理論：BootLoader介紹Uboot介紹Uboot命令Uboot工作流程Uboot移植Uboot燒寫實驗：移植UbootUboot使用73ppt課件提綱理論：2ppt課件第一節(jié)BootLoader介紹74ppt課件3ppt課件概念什么是BootLoader？75ppt課件概念4ppt課件軟件層次一個嵌入式系統(tǒng)從軟件角度來看分為三個層次：

1.引導加載程序包括固化在固件(firmware)中的boot代碼(可選)，和BootLoader兩大部分。

2.Linux內(nèi)核特定于嵌入式平臺的定制內(nèi)核。

3.文件系統(tǒng)包括了系統(tǒng)命令和應用程序。

76ppt課件軟件層次一個嵌入式系統(tǒng)從軟件角度來看分為三個層次：5ppt課軟件層次

一個同時裝有BootLoader、內(nèi)核的啟動參數(shù)、內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像的固態(tài)存儲設備的典型空間分配結構圖：77ppt課件軟件層次 一個同時裝有BootLoader、內(nèi)核的啟動參數(shù)回憶PC

PC機中的引導加載程序由BIOS（其本質(zhì)是一段固件程序）和位于硬盤MBR中的引導程序(GRUB或LILO)一起組成。BIOS在完成硬件檢測和資源分配后，將硬盤中的引導程序讀到系統(tǒng)內(nèi)存中然后將控制權交給引導程序。引導程序的主要任務是將內(nèi)核從硬盤上讀到內(nèi)存中,然后跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的入口點去運行，即啟動操作系統(tǒng)。78ppt課件回憶PC PC機中的引導加載程序由BIOS（其本質(zhì)是一段固件定義

在嵌入式系統(tǒng)中，通常沒有像BIOS那樣的固件程序，因此整個系統(tǒng)的加載啟動任務就完全由BootLoader來完成。比如在一個基于

ARM7TDMI

core的嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)在上電或復位時都從地址

0x00000000開始執(zhí)行。而在這個地址處安排的通常就是系統(tǒng)的BootLoader程序。79ppt課件定義 在嵌入式系統(tǒng)中，通常沒有像BIOS那樣的固件程序，因此定義 簡單地說，BootLoader就是在操作系統(tǒng)運行之前運行的一段小程序。通過這段小程序，可以初始化硬件設備，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)做好準備。80ppt課件定義 簡單地說，BootLoader就是在操作系統(tǒng)運行之前運功能

BootLoader的主要任務是初始化硬件（如：串口，內(nèi)存），然后將內(nèi)核映象從Flash中讀到RAM中，然后跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的入口點去運行，也就是啟動操作系統(tǒng)。81ppt課件功能 BootLoader的主要任務是初始化硬件（如：串口安裝

系統(tǒng)加電或復位后，所有的CPU通常都從CPU制造商預先安排地址開始執(zhí)行。比如，S3C2410在復位后從地址0x00000000起開始執(zhí)行。而嵌入式系統(tǒng)則將固態(tài)存儲設備（比如：FLASH）安排在這個地址上，而bootloader程序又安排在固態(tài)存儲器的最前端，這樣就能保證在系統(tǒng)加電后，CPU首先執(zhí)行BootLoader程序。82ppt課件安裝 系統(tǒng)加電或復位后，所有的CPU通常都從CPU制造商預先移植Q:什么叫bootloader移植？Q:為什么需要移植？83ppt課件移植12ppt課件移植

每種不同的CPU體系結構都有不同的BootLoader。除了依賴于CPU的體系結構外，BootLoader還依賴于具體的嵌入式板級設備的配置，比如板卡的硬件地址分配，外設芯片的類型等。這也就是說，對于兩塊不同的開發(fā)板而言，即使它們是基于同一種CPU而構建的，但如果他們的硬件資源或配置不一致的話，要想在一塊開發(fā)板上運行的BootLoader程序也能在另一塊板子上運行，還是需要作修改。84ppt課件移植

每種不同的CPU體系結構都有不同的BootLoade流程

BootLoader的啟動過程可分為單階段（Single-Stage）和多階段（Multi-Stage）兩種，通常多階段的BootLoader具有更復雜的功能，更好的可移植性。從固態(tài)存儲設備上啟動的BootLoader大多采用兩階段，即啟動過程可以分為stage1和stage2：stage1完成初始化硬件，為stage2準備內(nèi)存空間，并將stage2復制到內(nèi)存中，設置堆棧，然后跳轉(zhuǎn)到stage2。85ppt課件流程 BootLoader的啟動過程可分為單階段（Sing流程

BootLoader的stage1通常包括以下步驟：

·硬件設備初始化

·為加載BootLoader的stage2準備RAM空間

·拷貝BootLoader的stage2到RAM空間中

·設置好堆棧（why??）

·跳轉(zhuǎn)到stage2的C入口點86ppt課件流程 BootLoader的stage1通常包括以下步流程BootLoader的stage2

通常包括以下步驟：

·初始化本階段要使用到的硬件設備

·將內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像從flash上讀到RAM中

·調(diào)用內(nèi)核87ppt課件流程BootLoader的stage2通常包括以下步驟內(nèi)存分布88ppt課件內(nèi)存分布17ppt課件第二節(jié)UBOOT介紹89ppt課件18ppt課件作用

Uboot是德國DENX小組開發(fā)的用于多種嵌入式CPU（MIPS、x86、ARM、XScale等）的bootloader程序,UBoot不僅支持嵌入式Linux系統(tǒng)的引導，還支持VxWorks,QNX等多種嵌入式操作系統(tǒng)。90ppt課件作用 Uboot是德國DENX小組開發(fā)的用于多種嵌入式CPU下載

從下面地址可以下載到uboot的源代碼：/projects/uboot

91ppt課件下載 從下面地址可以下載到uboot的源代碼：http://目錄樹進入到UBOOT目錄，可以得到如下的目錄結構：|--

board|--

common|--

cpu|--

disk|--

doc|--

drivers|--

dtt|--

examples|--

fs|--

include92ppt課件目錄樹進入到UBOOT目錄，可以得到如下的目錄結構：21pp目錄樹|--

lib_arm|--

lib_generic|--

lib_i386|--

lib_m68k|--

lib_microblaze|--

lib_mips|--

lib_nios|--

lib_nios2|--

lib_ppc|--

net|--

post|--

rtc`--

tools93ppt課件目錄樹|--

lib_arm22ppt課件目錄結構(展示)Board 和開發(fā)板有關的文件。每一個開發(fā)板都以一個子目錄出現(xiàn)在當前目錄中，比如:SMDK2410,子目錄中存放與開發(fā)板相關的文件。Common 實現(xiàn)Uboot支持的命令。Cpu 與特定CPU架構相關的代碼，每一款Uboot下支持的CPU在該目錄下對應一個子目錄，比如有子目錄arm920t等。94ppt課件目錄結構(展示)Board23ppt課件Disk對磁盤的支持。Doc 文檔目錄。Uboot有非常完善的文檔，推薦大家參考閱讀。

Drivers Uboot支持的設備驅(qū)動程序都放在該目錄，比如各種網(wǎng)卡、支持CFI的Flash、串口和USB等。目錄結構(展示)95ppt課件Disk目錄結構(展示)24ppt課件目錄結構(展示)Fs文件系統(tǒng)的支持。Include Uboot使用的頭文件。該目錄下configs目錄有與開發(fā)板相關的配置頭文件，如smdk2410.h。該目錄下的asm目錄有與CPU體系結構相關的頭文件。96ppt課件目錄結構(展示)Fs25ppt課件目錄結構(展示)Net 與網(wǎng)絡協(xié)議棧相關的代碼，例如：TFTP協(xié)議、RARP協(xié)議的實現(xiàn)。Tools 生成Uboot的工具，如：mkimage,crc等等。97ppt課件目錄結構(展示)Net26ppt課件編譯

Uboot的Makefile從功能上可以分成兩個部分：1、執(zhí)行每種board相關的配置2、編譯生成uboot.bin文件98ppt課件編譯 Uboot的Makefile從功能上可以分成兩個部分：編譯(演示) Uboot.bin的生成也分為兩步，以smdk2410為例來說明，如下：1. 對于board進行配置： $makesmdk2410_config2. 進行編譯生成u-boot.bin： $makeCROSS_COMPILE=arm-linux-

99ppt課件編譯(演示) Uboot.bin的生成也分為兩步，以smdk

第三節(jié)UBOOT命令100ppt課件29ppt課件常用命令(演示)

盡管UBOOT提供了豐富的命令集，但不同的單板所支持的命令并不一定一樣（可配置，How?后面章節(jié)），help命令可用于察看當前單板所支持的命令。2410#helpautoscr-runscriptfrommemorybase-printorsetaddressoffsetbdinfo-printBoardInfostructureboot-bootdefault,i.e.,run'bootcmd'bootm-bootapplicationimagefrommemorybootp-bootimagevianetworkusingBootP/TFTPprotocol101ppt課件常用命令(演示) 盡管UBOOT提供了豐富的命令集，但不同的環(huán)境變量相關(演示)

Printenv打印環(huán)境變量usage:

printenv

-printvaluesofallenvironmentvariables

printenvname...

-printvalueofenvironmentvariable'name'Uboot>printenv

baudrate=115200

ipaddr=

ethaddr=12:34:56:78:9A:BC

serverip=102ppt課件環(huán)境變量相關(演示)Printenv打印環(huán)境變量31pp環(huán)境變量相關(演示)Setenv設置新的變量(修改已有變量)setenvnamevalue...

-setenvironmentvariable'name'to'value...‘setenvname

-deleteenvironmentvariable'name'Uboot>setenvmyboardAT91RM9200DK

Uboot>printenv

ethaddr=12:34:56:78:9A:BC

serverip=

myboard=AT91RM9200DK103ppt課件環(huán)境變量相關(演示)Setenv設置新的變量(修改已有變量環(huán)境變量相關(演示)Saveenv保存變量 將當前定義的所有變量及其值存入flash中。104ppt課件環(huán)境變量相關(演示)Saveenv保存變量33ppt課件文件下載(演示)Tftp通過網(wǎng)絡下載文件*使用tftp，需要先配置好網(wǎng)絡Uboot>setenvethaddr12:34:56:78:9A:BCUboot>setenvipaddrUboot>setenvserverip54

（tftp服務器的地址）例：Uboot>tftp32000000vmlinux

把server（IP=環(huán)境變量中設置的serverip）中服務目錄

下的vmlinux通過TFTP讀入到0x32000000處。105ppt課件文件下載(演示)Tftp通過網(wǎng)絡下載文件34ppt課件內(nèi)存操作命令(演示)Md顯示內(nèi)存區(qū)的內(nèi)容。md采用十六進制和ASCII碼兩種形式來顯示存儲單元的內(nèi)容。這條命令還可以采用長度標識符.l,.w和.b：md[.b,.w,.l]addressmd.w10000000100000:27051956505043426f6f7420312e312e'..VPPCBoot1.1.00100010:3520284d61722032312032303032202d5(Mar212002-00100020:2031393a35353a30342900000000000019:55:04)......106ppt課件內(nèi)存操作命令(演示)Md顯示內(nèi)存區(qū)的內(nèi)容。35ppt課件內(nèi)存操作命令(演示)Mm修改內(nèi)存，地址自動遞增。mm[.b,.w,.l]addressMm提供了一種互動修改存儲器內(nèi)容的方法。它會顯示地址和當前值，然后提示用戶輸入。如果你輸入了一個合法的十六進制數(shù)，這個新的值將會被寫入該地址。然后提示下一個地址。如果你沒有輸入任何值，只是按了一下回車，那么該地址的內(nèi)容保持不變。如果想結束輸入，則輸入空格，然后回車。=>mm10000000100000:27051956?000100004:50504342?AABBCCDD00100008:6f6f7420?01234567107ppt課件內(nèi)存操作命令(演示)Mm修改內(nèi)存，地址自動遞增。36pptFlash操作命令(演示)Flinfo

查看Flash扇區(qū)信息Usage：Uboot>Flinfo

108ppt課件Flash操作命令(演示)Flinfo查看Flash扇區(qū)信Flash操作命令(演示)Protect

Flash寫保護

打開或關閉扇區(qū)寫保護用法：protectoffall

關閉所有扇區(qū)的寫保護protectonall打開所有扇區(qū)的寫保護protectoffstartend

關閉從start到end扇區(qū)的寫保護(start為要關閉的第1個扇區(qū)的起始地址，end為要關閉的最后一個扇區(qū)的結束地址)protectonstartend打開從start到end扇區(qū)的寫保護109ppt課件Flash操作命令(演示)ProtectFlash寫保護Flash操作命令(演示)Erase擦除flash扇區(qū)用法：erasestartend擦除從start到end的扇區(qū)，start為要擦除的第1個扇區(qū)的起始地址，end為要擦除的最后一個扇區(qū)的結束地址(在使用cp命令向Nor型Flash寫入數(shù)據(jù)之前必須先使用erase命令擦除flash，因為norflash按字節(jié)寫入時，無法寫入1，所以必須通過擦除來寫入1)。例：erase300001effff。110ppt課件Flash操作命令(演示)Erase擦除flash扇區(qū)39Flash操作命令(演示)Cp數(shù)據(jù)拷貝。Cp[.b,.w,.l]saddressdaddresslenCp提供了一種內(nèi)存與內(nèi)存，內(nèi)存與Flash之間數(shù)據(jù)拷貝的方法。例：cp.b3000800020000100000

將內(nèi)存地址0x30008000處的數(shù)據(jù)（長度為0x100000）拷貝到地址0x20000處（Flash中）cp.b3080000013000070000

將內(nèi)存地址0x30800000處的數(shù)據(jù)（長度為0x70000）拷貝到地址0x130000處（Flash中）111ppt課件Flash操作命令(演示)Cp數(shù)據(jù)拷貝。40ppt課件程序執(zhí)行指令(演示)

Go執(zhí)行內(nèi)存中的二進制代碼，一個簡單的跳轉(zhuǎn)到指定地址goaddr[arg...]

-startapplicationataddress'addr‘，passing'arg'asarguments

112ppt課件程序執(zhí)行指令(演示) Go執(zhí)行內(nèi)存中的二進制代碼，一個簡程序執(zhí)行指令Bootm執(zhí)行內(nèi)存中的二進制代碼bootm[addr[arg...]]

-bootapplicationimagestoredinmemory

passingarguments'arg...';whenbootingaLinuxkernel,'arg'canbetheaddressofaninitrdimage 要求二進制代碼為制定格式的。通常為mkimage處理過的二進制文件。113ppt課件程序執(zhí)行指令Bootm執(zhí)行內(nèi)存中的二進制代碼42ppt課件信息類指令bdinfo–顯示開發(fā)板信息

bdinfo命令（簡寫為bdi）將在終端顯示諸如內(nèi)存地址和大小、時鐘頻率、MAC地址等信息。這些信息在傳遞給Linux內(nèi)核一些參數(shù)時可能會用到。114ppt課件信息類指令bdinfo–顯示開發(fā)板信息43ppt課件技巧(演示)設置自動啟動

sbc2410=>setenvbootcmdtftp30008000zImage\;go30080000sbc2410=>saveenv115ppt課件技巧(演示)設置自動啟動44ppt課件第四節(jié)Uboot工作流程116ppt課件45ppt課件工作模式 大多數(shù)BootLoader都包含兩種不同的操作模式：“啟動模式”和“下載模式”,這種區(qū)別僅對于開發(fā)人員才有意義,但從最終用戶的角度看,BootLoader的作用就是用來加載操作系統(tǒng),而不存在所謂的啟動模式與下載模式。117ppt課件工作模式 大多數(shù)BootLoader都包含兩種不同的操作模式啟動模式 這種模式也稱為“自主”模式，是指BootLoader從目標機上的某個固態(tài)存儲設備上將操作系統(tǒng)自動加載到RAM中運行，整個過程并沒有用戶的介入。這種模式是BootLoader的正常工作模式，因此在嵌入式產(chǎn)品發(fā)布的時侯，BootLoader顯然必須工作在這種模式下。118ppt課件啟動模式 這種模式也稱為“自主”模式，是指BootLoa下載模式

在這種模式下，目標機上的BootLoader將通過串口或網(wǎng)絡等通信手段從主機（Host）下載文件，然后控制啟動流程。119ppt課件下載模式 在這種模式下，目標機上的BootLoader將流程參考文檔uboot啟動流程120ppt課件流程49ppt課件第五節(jié)Uboot移植121ppt課件50ppt課件單板配置Q：為什么需要對Uboot做移植？A:BootLoader依賴于具體的嵌入式板級設備的配置Q:具體的板級設備的配置在哪里？A:單板的配置文件位于include/configs/<board_name>.h

<board_name>用相應的BOARD定義代替（例：smdk2410.h）122ppt課件單板配置Q：為什么需要對Uboot做移植？51ppt課件單板配置Q:Uboot移植都需要做些什么？A:根據(jù)開發(fā)板硬件特性修改配置文件是其中最重要的一項工作Q:配置文件中都有些什么信息？A:請看下頁范例(smdk2410.h)123ppt課件單板配置Q:Uboot移植都需要做些什么？52ppt課件Smdk2410.h#defineCONFIG_ARM920T 1 /*CPU類型 */#define CONFIG_S3C24101/*MCU類型*/#defineCONFIG_SMDK2410 1 /*開發(fā)板型號*/124ppt課件Smdk2410.h#defineCONFIG_ARM92Smdk2410.h#defineUSE_920T_MMU1/*使用MMU*/#undefCONFIG_USE_IRQ /*不使用IRQ/FIQ*//*malloc池大小*/#defineCFG_MALLOC_LEN(CFG_ENV_SIZE+128*1024)#defineCFG_GBL_DATA_SIZE 128 /*數(shù)據(jù)段大小128字節(jié)*/125ppt課件Smdk2410.h#defineUSE_920T_MMUSmdk2410.h#defineCONFIG_DRIVER_CS8900 1 /*一個CS8900網(wǎng)卡*/#defineCS8900_BASE 0x19000300/*CS8900A基地址*/#defineCONFIG_SERIAL11 /*使用串口1*/#defineCONFIG_BAUDRATE 115200/*波特率*/126ppt課件Smdk2410.h#defineCONFIG_DRIVESmdk2410.h#defineCONFIG_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)/*定義使用的命令,可添加額外命令,如PING*/127ppt課件Smdk2410.h#defineCONFIG_COMMASmdk2410.h#defineCONFIG_BOOTDELAY3/*啟動等待時間*/#defineCONFIG_BOOTARGS "root=ramfsdevfs=mountconsole=ttySA0,9