Uboot应用教程

1.uboot简介

     U-Boot 是一个主要用于嵌入式系统的引导加载程序，可以支持多种不同的计算机系统结构，包括PPC、ARM、AVR32、MIPS、x86、68k、Nios与MicroBlaze。这也是一套在GNU通用公共许可证之下发布的*软件。

       U-Boot本质是一个裸机程序，是一种普遍用于嵌入式系统中的开源的Bootloader，作用是用来引导操作系统，以及给开发人员提供测试调试工具。主要负责基本硬件初始化，引导启动内核启动。

2.选择U-Boot理由

 ① 开放源码；

 ② 支持多种嵌入式操作系统内核，如Linux、NetBSD, VxWorks, QNX, RTEMS, ARTOS, LynxOS, android；

 ③ 支持多个处理器系列，如PowerPC、ARM、x86、MIPS；

 ④ 较高的可靠性和稳定性；

 ⑤ 高度灵活的功能设置，适合U-Boot调试、操作系统不同引导要求、产品发布等；

 ⑥ 丰富的设备驱动源码，如串口、以太网、SDRAM、FLASH、LCD、NVRAM、EEPROM、RTC、键盘等；

 ⑦ 较为丰富的开发调试文档与强大的网络技术支持；

3.U-Boot主要功能

    系统引导支持NFS挂载、RAMDISK(压缩或非压缩)形式的根文件系统；支持NFS挂载、从FLASH中引导压缩或非压缩系统内核；

     基本辅助功能强大的操作系统接口功能；可灵活设置、传递多个关键参数给操作系统，适合系统在不同开发阶段的调试要求与产品发布，尤以Linux支持最为强劲；支持目标板环境参数多种存储方式，如FLASH、NVRAM、EEPROM；

     CRC32校验可校验FLASH中内核、RAMDISK镜像文件是否完好；

     设备驱动串口、SDRAM、FLASH、以太网、LCD、NVRAM、EEPROM、键盘、USB、PCMCIA、PCI、RTC等驱动支持；

    上电自检功能SDRAM、FLASH大小自动检测；SDRAM故障检测；CPU型号；

4.U-Boot工作模式

  uboot分为启动加载模式和下载模式。启动模式即为正常工作模式，嵌入式产品发布时必须工作在启动模式，此时uboot可以完成操作系统引导，可以将操作系统从flash中拷贝到sram中运行，整个过程自动完成；下载模式即可完成系统更新，可以通过各种通讯方式将PC端数据拷贝到嵌入式产品中。

5.U-Boot启动流程

  uboot多数BootLoader都分为stage1和stage2两大部分，U-boot也不例外。stage1主要存放依赖于CPU架构代码，通常是汇编程序。stage2则通常用C语言来实现，这样可以实现复杂的功能，而且有更好的可读性和移植性。

 stage1作用

  stage1代码通过存放在start.S中，和CPU架构相关，例如tiny4412的.S文件存放路径：uboot_tiny4412-sdk1506\arch\arm\cpu\armv7。

 stage1汇编代码实现功能为：

  1.定义程序入口，一般入口存放在rom的0x0位置。

  2.设置异常向量，初始化内存控制器。

  3.拷贝rom中的程序到ram中，初始化堆栈。

  4.将指针指向到ram中执行。

 stage2作用

 stage2存放的为C语言代码，这也是整个uboot的主程序。该代码注意实现功能为：

 1.完成基本硬件初始化，如初始化flash;

 2.初始化系统内存分配函数。

 3.如果目标系统拥有 nand 设备，则初始化 nand 设备。

 4.如果目标系统有显示设备，则初始化该类设备。

 5.初始化相关网络设备，填写 ip地址等。

 6.进入命令循环（即整个 boot 的工作循环），接受用户从串口输入的命令，然后进行相应的工作。

  tiny4412 从SD卡启动，数据在SD卡中存储格式：

  tiny4412从SD卡启动系统，数据存放是从第一个扇区开始。

1~16扇区存放bl1.bin文件，由三星提供。大小为固定8KB。

 17~49扇区存放bl2.bin文件，该扇区用来存放uboot的前14KB代码。

 49~705扇区存放完整uboot文件。

 705~1025扇区存放tzsw.bin签名文件。

 从1025扇区开始存放内核镜像文件，连续写12288个扇区。

 再往后则是根文件系统rootfs。

•  系统启动流程

 在开发板上电时，首先运行的是Exynos本身自带的64KB的flash中的程序，读取签名文件，加载uboot前14kb代码到Exynos本身的256KB的SRAM中运行，实现基本硬件初始化(如初始化外扩内存)，接着将完整Uboot拷贝到外扩内存中，将PC指针指向外扩内存。完成flash初始化、网卡初始化，读取内核、加载根文件系统，引导操作系统启动，最终uboot结束本次工作，将CPU使用权交接操作系统，至此，启动启动成功。

6.U-Boot移植与烧写

PC端系统：ubuntu18.04

交叉编译器：arm-linux-gcc

#解压uboot源码
[wbyq@wbyq src_pack]$ tar xvf /mnt/hgfs/ubuntu/software_pack/uboot_tiny4412-sdk1506.tar
[wbyq@wbyq uboot_tiny4412-sdk1506]$ make distclean
[wbyq@wbyq uboot_tiny4412-sdk1506]$ make clean #清空配置
[wbyq@wbyq uboot_tiny4412-sdk1506]$ make tiny4412_config #配置开发板
Configuring for tiny4412 board...
[wbyq@wbyq uboot_tiny4412-sdk1506]$ make -j8 #编译源码

6.1 ubunut编译uboot报错

 报错：libz.so.1: cannot open shared object file: No such file or directory

 解决办法：sudo apt-get install lib32ncurses5 sudo apt-get install lib32z1

6.2 烧写uboot到SD卡

[wbyq@wbyq uboot_tiny4412-sdk1506]$ cd sd_fuse/ 
[wbyq@wbyq sd_fuse]$ make  //编译生成mkbl2
[wbyq@wbyq sd_fuse]$ cd tiny4412/  
//插上SD卡，烧写U-boot
[xsw@xsw tiny4412]$ sudo ./sd_fusing.sh /dev/sdb 

6.3 开发板运行uboot

  将SD卡插到开发板上，选择从SD卡启动，插上串口线。

  至此，uboot烧写成功，uboot执行成功，进去uboot命令行，实现数据交互。