树莓派3B+移植uboot

最新推荐文章于 2025-03-23 10:33:29 发布

gc_lrg

最新推荐文章于 2025-03-23 10:33:29 发布

阅读量3.1k

点赞数 2

分类专栏：系统配置文章标签： linux u-boot

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/gc_lrg/article/details/116602216

版权

系统配置专栏收录该内容

8 篇文章

订阅专栏

一、前言

最近入手得一块树莓派3B+开发板，试着移植Uboot到其中作启动内核，练练手。

树莓派3B＋

二、大致过程

1、准备一张8G以上microSD卡或U盘（树莓派3B＋默认支持USB启动），在Windows环境，下载官方烧写程序Raspberry Pi Imager，烧写安装官方树莓派32位操作系统，

启动流程：
1、First stage bootloader
树莓派上电后，SoC 中的 bootloader 首先被执行，其作用是挂载 SD 卡上的 FAT32 分区，从而加载下一阶段的 bootloader。这部分程序被固化在 SoC 的 ROM 中，用户无法修改。
2、Second stage bootloader (bootcode.bin)
这个阶段的 bootloader 会从 SD 卡上检索 GPU 固件，将固件写入 GPU，随后启动 GPU。
3、GPU firmware (start.elf)
本阶段中，GPU 启动后会检索附加配置文件（config.txt、fixup.dat），根据其内容设置 CPU 运行参数及内存分配情况，随后将用户代码加载至内存，启动 CPU。
4、User code (kernel8.img)
通常情况下，CPU 启动后便开始执行 kernel8.img 中的指令，初始化操作系统内核，在某些情况下，也可以被 U-BOOT 代替，由 U-BOOT 来加载内核。在树莓派 1 代中，User code 部分被保存在 kernel.img 文件中，2 代中，该文件更名为 kernel7.img，3 代中，该文件更名为 kernel8.img
官方的启动流程介绍链接

SD卡里的boot包含如下文件（官方链接）：
overlays：存放设备树，不可少
bcm2710-rpi-3-b-plus.dtb：设备树文件
bootcode.bin：bootloader文件
fixup.dat ：GPU固件Videocore
start.elf ：GPU内存
kernel.img ：系统会先后搜寻config.txt中参数kernel=xxx指定的文件作为接下来接受系统控制权的对象，树莓派默认该文件是linux内核，我们可以替换为用uboot作为新一个bootloader然后再去启动linux内核。如果config.txt里没指定kernel参数，则默认是先后搜寻kernel8.img、kernel8-32.img、kernel7.img、kernel.img，分别对应ARMv8-aarch64、ARMv8-aarch32、ARMv7和之前版本的。
config.txt ：如上面所说，该文件是启动过程第三阶段用来读取参数的。https://www.raspberrypi.org/documentation/configuration/config-txt/boot.md
cmdline.txt ：是树莓派原生系统启动时传给内核的参数，我们用uboot其实用不着这个

2、准备交叉编译工具(在unbutun20.10系统环境)

64位：

https://snapshots.linaro.org/gnu-toolchain/10.2-2021.04-1/aarch64-linux-gnu/gcc-linaro-10.2.1-2021.04-x86_64_aarch64-linux-gnu.tar.xz

在主目录下新建目录：~/gcc_cros2021/aarch64

解压：tar -xvJf gcc-linaro-10.2.1-2021.04-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz

32位：

https://snapshots.linaro.org/gnu-toolchain/10.2-2021.04-1/arm-linux-gnueabihf/gcc-linaro-10.2.1-2021.04-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz

在主目录下新建目录：~/gcc_cros2021/arm

解压：tar -xvJf gcc-linaro-10.2.1-2021.04-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz

环境变量设置：

sudo vi ~/.bashrc

# 交叉编译器aarch64
export PATH=~/gcc_cros2021/aarch64/bin:$PATH
export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-
export ARCH=arm64

## 交叉编译器arm32
#export PATH=~/gcc_cros2021/arm/bin:$PATH
#export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-

3、编译U-Boot

下载Uboot，用git工具，（git clone https://source.denx.de/u-boot/u-boot.git）

针对树莓派有如下配置可选（产生u-boot/.config文件）：

lrg@lrg-virtual-machine:~/u-boot$ ls ./configs/ | grep rpi
rpi_0_w_defconfig
rpi_2_defconfig
rpi_3_32b_defconfig
rpi_3_b_plus_defconfig
rpi_3_defconfig
rpi_4_32b_defconfig
rpi_4_defconfig
rpi_arm64_defconfig
rpi_defconfig

编译aarch64版本u-boot（设置如上相应aarch64交叉编译器环境变量）：

lrg@lrg-virtual-machine:~/u-boot$ make rpi_3_b_plus_defconfig
#
# configuration written to .config
#
lrg@lrg-virtual-machine:~/u-boot$ make -j4

编译arm32版本u-boot（设置如上相应arm32交叉编译器环境变量）：

lrg@lrg-virtual-machine:~/u-boot$ make rpi_3_32b_defconfig
#
# configuration written to .config
#
lrg@lrg-virtual-machine:~/u-boot$ make -j4
scripts/kconfig/conf  --syncconfig Kconfig
  CHK     include/config.h
  CFG     u-boot.cfg
......

  LD      u-boot
  OBJCOPY u-boot.srec
  OBJCOPY u-boot-nodtb.bin
  SYM     u-boot.sym
  COPY    u-boot.bin
===================== WARNING ======================
CONFIG_OF_EMBED is enabled. This option should only
be used for debugging purposes. Please use
CONFIG_OF_SEPARATE for boards in mainline.
See doc/README.fdt-control for more info.
====================================================
  CFGCHK  u-boot.cfg
lrg@lrg-virtual-machine:~/u-boot$

u-boot.bin为编译产生的u-boot启动内核二进制文件，将其拷入SD卡的boot分区根目录下，

sd卡的boot分区中config.txt设置（类似PC机的BIOS设置）：

······
##64位
# arm_64bit=1
# kernel=u-boot64.bin
#32位
kernel=u-boot32.bin
······

其中u-boot64.bin、u-boot32.bin，就是前面编译生成相应aarch64版本及arm版本的u-boot.bin改名而来。

启动界面：

aarch64版本：

Uboot启动

arm版本：

arm版本启动界面

至此，移植U-boot操作告一段落。为测试一下是否通过U-boot启动引导原安装的树莓派系统，继续折腾。。。。。。

设置sd卡读取系统镜像(在32位arm版本U-boot环境)：

方法一，开发板上电启动后进入U-boot，命令行设置启动命令与参数并保存（这种方法不便修改）：

U-Boot> setenv bootcmd "fatload mmc 0:1 0x80000 kernel7.img;fatload mmc 0:1 0x2600000 bcm2710-rpi-3-b-plus.dtb;bootm 0x80000 - 0x2600000"
U-Boot> setenv bootargs "console=serial0,115200 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rw rootfstype=ext4 rootwait noinitrd"
U-Boot> saveenv
U-Boot> boot

方法二，进入编译U-boot的Unbutun系统中编写U-boot启动脚本，利用U-boot工具mkimage生成脚本镜像boot.scr。

在用户目录下或者新一个目录，新建文件script_uboot，内容：

lrg@lrg-virtual-machine:~$ vi script_uboot

setenv fdtfile bcm2710-rpi-3-b-plus.dtb
setenv bootargs "earlyprintk console=tty0 console=ttyAMA0 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 rootwait noinitrd"
fatload mmc 0:1 ${kernel_addr_r} kernel7.img
fatload mmc 0:1 ${fdt_addr_r} ${fdtfile}
bootz ${kernel_addr_r} - ${fdt_addr_r}

再新建文件make_scr，内容：

mkimage -A arm -O linux -T script -C none -a 0x00000000 -e 0x00000000 -n "RPi3b+ Boot Script" -d script_uboot boot.scr

在终端下source出boot.scr

lrg@lrg-virtual-machine:~$ source make_scr

最后把boot.scr拷入SD卡的boot分区根目录下，重启，成功了！

启动界面：

启动后，声音及蓝牙没有被驱动，其他正常，小激动后有些遗憾。

经试验，换成kernel8.img内核不能启动，提示内核文件格式不对；

尝试用aarch64版本U-boot、kernel8.img内核，提示没有bootz命令，重新编译aarch64版本U-boot时在.config配置文件中打开bootz选项，编译出支持bootz的64位U-boot内核，还是提示内核格式不对，换成bootm命令也不能启动，kernel8.img换成kernel7.img，无限重启，反正在aarch64版本U-boot下，就是死活不启动原生树莓派系统。不折腾了...