（嵌入式开发）自己写bootloader之编写第二阶段

时间：2022-04-22 19:45:53

（嵌入式开发）自己写bootloader之编写第二阶段

  内核编译（make）之后会生成两个文件，一个Image，一个zImage，其中Image为内核映像文件，而zImage为内核的一种映像压缩文件，Image大约为4M，而zImage不到2M。     那么uImage又是什么的？它是uboot专用的映像文件，它是在zImage之前加上一个长度为64字节的“头”，说明这个内核的版本、加载位置、生成时间、大小等信息；其0x40之后与zImage没区别。 
     如何生成uImage文件？首先在uboot的/tools目录下寻找mkimage文件，把其copy到系统/usr/local/bin目录下，这样就完成制作工具。然后在内核目录下运行make uImage，如果成功，便可以在arch/arm/boot/目录下发现uImage文件，其大小比zImage多64个字节。  其实就是一个自动跟手动的区别,有了uImage头部的描述,u-boot就知道对应Image的信息,如果没有头部则需要自己手动去搞那些参数。 U-boot的U是“通用”的意思。 zImage是ARM Linux常用的一种压缩映像文件，uImage是U-boot专用的映像文件，它是在zImage之前加上一个长度为0x40的“头”，说明这个映像文件的类型、加载位置、生成时间、大小等信息。换句话说，如果直接从uImage的0x40位置开始执行，zImage和uImage没有任何区别。另外，Linux2.4内核不支持uImage，Linux2.6内核加入了很多对嵌入式系统的支持，但是uImage的生成也需要设置，这个以后我会介绍。 
 
 
几种linux内核文件的区别： 
1、vmlinux  编译出来的最原始的内核文件，未压缩。 2、zImage   是vmlinux经过gzip压缩后的文件。 3、bzImage bz表示“big zImage”，不是用bzip2压缩的。两者的不同之处在于，zImage解压缩内核到低端内存(第一个640K)，bzImage解压缩内核到高端内存(1M以上)。如果内核比较小，那么采用zImage或bzImage都行，如果比较大应该用bzImage。 
4、uImage   U-boot专用的映像文件，它是在zImage之前加上一个长度为0x40的tag。 5、vmlinuz  是bzImage/zImage文件的拷贝或指向bzImage/zImage的链接。 
6、initrd   是“initial ramdisk”的简写。一般被用来临时的引导硬件到实际内核vmlinuz能够接管并继续引导的状态  
      一般情况下都在生成 vmlinux 后，再对内核进行压缩成为 zImage，压缩的目录是  kernel/arch/arm/boot。  
     下载到 flash 中的是压缩后的 zImage 文件， zImage 是由压缩后的 vmlinux 和解压缩程序组成，如下图所示：  


（嵌入式开发）自己写bootloader之编写第二阶段


 
查看 2410 的 datasheet ,发现内存映射的基址是 0x3000 0000 ,那么 0x30008000 又是如何来的呢？  
在内核文档 kernel/Document/arm/Booting 文件中有：  
Calling the kernel image  
Existing boot loaders: MANDATORY  New boot loaders: MANDATORY  
There are two options for calling the kernel zImage. If the zImage is stored in flash, and is linked correctly to be run  
from flash, then it is legal for the boot loader to call the zImage in flash directly.  
The zImage may also be placed in system RAM (at any location) and called there. Note that the kernel uses 16K of  
RAM below the image to store page tables. The recommended placement is 32KiB into RAM.  看来在 image 下面用了 32K(0x8000)的空间存放内核页表，  
0x30008000 就是 2410 的内核在 RAM 中的启动地址,这个地址就是这么来的。   

（嵌入式开发）自己写bootloader之编写第二阶段


 
用U-Boot启动Linux内核 
1、下载u-boot.bin到SDRAM的0x30008000处 
tftp 0x30008000 uImage 2、启动内核 
bootm 0x30008000 

0X200000表示2M

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（嵌入式开发）自己写bootloader之编写第二阶段



6. 清bss段（bss段是没有初始化的全局变量和初始化为零的全局变量）
void clear_bss(void)
{
extern int __bss_start, __bss_end; // __bss_start, __bss_end变量的值在链接脚本中设置的
int *p = &__bss_start;

for (; p < &__bss_end; p++)
*p = 0;
}

7. 传递启动参数
a. 初始化串口
void uart0_init(void)
{
GPHCON |= 0xa0; // GPH2,GPH3用作TXD0,RXD0
GPHUP = 0x0c; // GPH2,GPH3内部上拉

ULCON0 = 0x03; // 8N1(8个数据位，无较验，1个停止位)
UCON0 = 0x05; // 查询方式，UART时钟源为PCLK
UFCON0 = 0x00; // 不使用FIFO
UMCON0 = 0x00; // 不使用流控
UBRDIV0 = UART_BRD; // 波特率为115200
}
b. 将内核从nand flash中读到SDRAM中
nand_read(0x60000+64, (unsigned char *)0x30008000, 0x200000);
读入的内核是uImage，它包含64字节的头部和内核文件。

c. 设置启动参数
/* 2. 设置参数 */
puts("Set boot params\n\r");
setup_start_tag();
setup_memory_tags();
setup_commandline_tag("noinitrd root=/dev/mtdblock3 init=/linuxrc console=ttySAC0");
setup_end_tag();

static struct tag *params;

void setup_start_tag(void)
{
params = (struct tag *)0x30000100; // 设置传入参数的首地址

params->hdr.tag = ATAG_CORE; 
params->hdr.size = tag_size (tag_core);

params->u.core.flags = 0;
params->u.core.pagesize = 0;
params->u.core.rootdev = 0;

params = tag_next (params);
}

void setup_memory_tags(void)
{
params->hdr.tag = ATAG_MEM; 
params->hdr.size = tag_size (tag_mem32);

params->u.mem.start = 0x30000000; // 设置内存的首地址
params->u.mem.size = 64*1024*1024; // 设置内存的大小

params = tag_next (params);
}

int strlen(char *str)
{
int i = 0;
while (str[i])
{
i++;
}
return i;
}

void strcpy(char *dest, char *src)
{
while ((*dest++ = *src++) != '\0');
}

void setup_commandline_tag(char *cmdline) // 设置参数
{
int len = strlen(cmdline) + 1;

params->hdr.tag = ATAG_CMDLINE;
params->hdr.size = (sizeof (struct tag_header) + len + 3) >> 2;
//向4取整
strcpy (params->u.cmdline.cmdline, cmdline);

params = tag_next (params);
}

void setup_end_tag(void)
{
params->hdr.tag = ATAG_NONE;
params->hdr.size = 0;

8. 启动内核
<pre name="code" class="objc">int main(void){	void (*theKernel)(int zero, int arch, unsigned int params);	volatile unsigned int *p = (volatile unsigned int *)0x30008000;	/* 0. 帮内核设置串口: 内核启动的开始部分会从串口打印一些信息,但是内核一开始没有初始化串口 */	uart0_init();		/* 1. 从NAND FLASH里把内核读入内存 */	puts("Copy kernel from nand\n\r");	nand_read(0x60000+64, (unsigned char *)0x30008000, 0x200000);	puthex(0x1234ABCD);	puts("\n\r");	puthex(*p);	puts("\n\r");	/* 2. 设置参数 */	puts("Set boot params\n\r");	setup_start_tag();	setup_memory_tags();	setup_commandline_tag("noinitrd root=/dev/mtdblock3 init=/linuxrc console=ttySAC0");	setup_end_tag();	/* 3. 跳转执行 */	puts("Boot kernel\n\r");	theKernel = (void (*)(int, int, unsigned int))0x30008000;	theKernel(0, 362, 0x30000100);  	/* 	 *  mov r0, #0	 *  ldr r1, =362                       内核支持的单板ID	 *  ldr r2, =0x30000100        参数的位置	 *  mov pc, #0x30008000 	 */	puts("Error!\n\r");	/* 如果一切正常, 不会执行到这里 */	return -1;}

 

                                                                                                                                                          
 

//最后还需写makefile



<pre name="code" class="objc">CC      = arm-linux-gccLD      = arm-linux-ldAR      = arm-linux-arOBJCOPY = arm-linux-objcopyOBJDUMP = arm-linux-objdumpCFLAGS 		:= -Wall -O2CPPFLAGS   	:= -nostdinc -nostdlib -fno-builtinobjs := start.o init.o boot.oboot.bin: $(objs)	${LD} -Tboot.lds -o boot.elf $^	${OBJCOPY} -O binary -S boot.elf $@	${OBJDUMP} -D -m arm boot.elf > boot.dis	%.o:%.c	${CC} $(CPPFLAGS) $(CFLAGS) -c -o $@ $<%.o:%.S	${CC} $(CPPFLAGS) $(CFLAGS) -c -o $@ $<clean:	rm -f *.o *.bin *.elf *.dis	
 


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