U-Boot学习记录-优快云博客

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U-boot简介

U-boot是一种普遍用于嵌入式系统中的Bootloader。

U-boot，全称Universal Boot Loader，是由DENX小组的开发的遵循GPL条款的开放源码项目，它的主要功能是完成硬件设备初始化、操作系统代码搬运，并提供一个控制台及一个指令集在操作系统运行前操控硬件设备。U-boot之所以这么通用，原因是他具有很多特点：开放源代码、支持多种嵌入式操作系统内核、支持多种处理器系列、较高的稳定性、高度灵活的功能设置、丰富的设备驱动源码以及较为丰富的开发调试文档与强大的网络技术支持。另外u-boot对操作系统和产品研发提供了灵活丰富的支持，主要表现在：可以引导压缩或非压缩系统内核，可以灵活设置/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，支持多种文件系统，支持多种目标板环境参数存储介质，采用CRC32校验，可校验内核及镜像文件是否完好，提供多种控制台接口，使用户可以在不需要ICE的情况下通过串口/以太网/USB等接口下载数据并烧录到存储设备中去（这个功能在实际的产品中是很实用的，尤其是在软件现场升级的时候），以及提供丰富的设备驱动等。

Bootloader的定义：Bootloader是在操作系统运行之前执行的一小段程序，通过这一小段程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射表，从而建立适当的系统软硬件环境，为最终调用操作系统内核做好准备。意思就是说如果我们要想让一个操作系统在我们的板子上运转起来，我们就必须首先对我们的板子进行一些基本配置和初始化，然后才可以将操作系统引导进来运行。

u-boot源代码的目录结构

1、board中存放于开发板相关的配置文件，每一个开发板都以子文件夹的形式出现。
2、commom文件夹实现u-boot行下支持的命令，每一个命令对应一个文件。
3、cpu中存放特定cpu架构相关的目录，每一款cpu架构都对应了一个子目录。
4、Doc是文档目录，有u-boot非常完善的文档。
5、Drivers中是u-boot支持的各种设备的驱动程序。
6、Fs是支持的文件系统，其中最常用的是JFFS2文件系统。
7、Include文件夹是u-boot使用的头文件，还有各种硬件平台支持的汇编文件，系统配置文件和文件系统支持的文件。
8、Net是与网络协议相关的代码，bootp协议、TFTP协议、NFS文件系统得实现。
9、Tooles是生成U-boot的工具。

对u-boot的目录有了一些了解后，分析启动代码的过程就方便多了，其中比较重要的目录就是/board、/cpu、/drivers和/include目录，如果想实现u-boot在一个平台上的移植，就要对这些目录进行深入的分析。

U-boot启动过程 (暂时简单了解)

bootloader是系统上电后最初加载运行的代码。它提供了处理器上电复位后最开始需要执行的初始化代码。
在PC机上引导程序一般由BIOS开始执行，然后读取硬盘中位于MBR(Main Boot Record，主引导记录)中的Bootloader(例如LILO或GRUB),并进一步引导操作系统的启动。
然而在嵌入式系统中通常没有像BIOS那样的固件程序，因此整个系统的加载启动就完全由bootloader来完成。它主要的功能是加载与引导内核映像。

在系统加电后，cpu将首先执行u-boot程序。u-boot的启动过程是多阶段实现的，分了两个阶段。

1.依赖于cpu体系结构的代码（如设备初始化代码等）通常都放在stage1中，而且通常都是用汇编语言来实现，以达到短小精悍的目的。

2.而stage2则通常是用C语言来实现的，这样可以实现复杂的功能，而且代码具有更好的可读性和可移植性。

（1）第一阶段的功能

硬件设备初始化
加载U-Boot第二阶段代码到RAM空间
设置好栈
跳转到第二阶段代码入口

（2）第二阶段的功能

初始化本阶段使用的硬件设备
检测系统内存映射
将内核从Flash读取到RAM中
为内核设置启动参数
调用内核

详见U-Boot启动过程--详细版的完全分析

一个嵌入式的存储设备通过通常包括四个分区：

第一分区：存放的当然是u-boot
第二个分区：存放着u-boot要传给系统内核的参数
第三个分区：是系统内核（kernel）
第四个分区：则是根文件系统

U-boot命令(U_BOOT_CMD)执行过程

在u-boot控制台中输入“boot”命令执行时，u-boot控制台接收输入的字符串“boot”，传递给run_command函数。
run_command函数调用common/command.c中实现的find_cmd函数在__u_boot_cmd_start与__u_boot_cmd_end间查找命令，并返回boot命令的cmd_tbl_t结构。
然后run_command函数使用返回的cmd_tbl_t结构中的函数指针调用boot命令的响应函数do_bootd，从而完成了命令的执行。

添加自定义U-boot命令方法

建立common/cmd_命令.c文件(参考其他文件,如cmd_bootm.c来添加头文件)
U_BOOT_CMD来定义命令
实现命令的操作do_命令函数
将common/cmd_命令.c,加入common/Makefile中(COBJS += cmd_命令.o)
重新配置编译uboot,烧录uboot.bin

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