Uboot36之uboot环境变量

1.环境变量的作用

让我们可以不用修改uboot的源代码，而是通过修改环境变量来影响uboot运行时的一些数据和特性。譬如说通过修改bootdelay环境变量就可以更改系统开机自动启动时倒数的秒数。

2.环境变量的优先级

1)uboot代码当中有一个值，环境变量中也有一个值。uboot程序实际运行时规则是：如果环境变量为空则使用代码中的值；如果环境变量不为空则优先使用环境变量对应的值。

2)譬如machid（机器码）。uboot中在x210_sd.h中定义了一个机器码2456，写死在程序中的不能更改。如果要修改uboot中配置的机器码，可以修改x210_sd.h中的机器码，但是修改源代码后需要重新编译烧录，很麻烦；比较简单的方法就是使用环境变量machid。set machid 0x998类似这样，有了machid环境变量后，系统启动时会优先使用machid对应的环境变量，这就是优先级问题。

3.环境变量在uboot中工作方式

1)默认环境变量，在uboot/common/env_common.c中default_environment，这东西本质是一个字符数组，大小为CFG_ENV_SIZE（16kb），里面内容就是很多个环境变量连续分布组成的，每个环境变量最末端以'\0'结束。

00061: uchar default_environment[CFG_ENV_SIZE] = {
00065: #ifdef CONFIG_BOOTARGS
00066:     "bootargs=" CONFIG_BOOTARGS "\0"
00067: #endif
00068: #ifdef CONFIG_BOOTCOMMAND
00069:     "bootcmd=" CONFIG_BOOTCOMMAND "\0"
00070: #endif
00071: #if 0 /* for fast booting */
00072:     "verify=" MK_STR(no) "\0"
00073: #endif
00074: #ifdef CONFIG_MTDPARTITION
00075:     "mtdpart=" CONFIG_MTDPARTITION "\0"
00076: #endif
00077: #ifdef CONFIG_RAMBOOTCOMMAND
00078:     "ramboot=" CONFIG_RAMBOOTCOMMAND "\0"
00079: #endif
00080: #ifdef CONFIG_NFSBOOTCOMMAND
00081:     "nfsboot=" CONFIG_NFSBOOTCOMMAND "\0"
00082: #endif

00083: #if defined(CONFIG_BOOTDELAY) && (CONFIG_BOOTDELAY >=0)
00084:     "bootdelay=" MK_STR(CONFIG_BOOTDELAY) "\0"
00085: #endif
00086: #if defined(CONFIG_BAUDRATE) && (CONFIG_BAUDRATE >= 0)
00087:     "baudrate=" MK_STR(CONFIG_BAUDRATE) "\0"
00088: #endif
00089: #ifdef CONFIG_LOADS_ECHO
00090:     "loads_echo=" MK_STR(CONFIG_LOADS_ECHO) "\0"
00091: #endif
00092: #ifdef CONFIG_ETHADDR
00093:     "ethaddr=" MK_STR(CONFIG_ETHADDR) "\0"
00094: #endif
00095: #ifdef CONFIG_ETH1ADDR
00096:     "eth1addr=" MK_STR(CONFIG_ETH1ADDR) "\0"
00097: #endif
00098: #ifdef CONFIG_ETH2ADDR
00099:     "eth2addr=" MK_STR(CONFIG_ETH2ADDR) "\0"
00100: #endif
00101: #ifdef CONFIG_ETH3ADDR
00102:     "eth3addr=" MK_STR(CONFIG_ETH3ADDR) "\0"
00103: #endif
00104: #ifdef CONFIG_IPADDR
00105:     "ipaddr=" MK_STR(CONFIG_IPADDR) "\0"
00106: #endif
00107: #ifdef CONFIG_SERVERIP
00108:     "serverip=" MK_STR(CONFIG_SERVERIP) "\0"
00109: #endif
00110: #ifdef CFG_AUTOLOAD
00111:     "autoload=" CFG_AUTOLOAD "\0"
00112: #endif
00113: #ifdef CONFIG_PREBOOT
00114:     "preboot=" CONFIG_PREBOOT "\0"
00115: #endif
00116: #ifdef CONFIG_ROOTPATH
00117:     "rootpath=" MK_STR(CONFIG_ROOTPATH) "\0"
00118: #endif
00119: #ifdef CONFIG_GATEWAYIP
00120:     "gatewayip=" MK_STR(CONFIG_GATEWAYIP) "\0"
00121: #endif
00122: #ifdef CONFIG_NETMASK
00123:     "netmask=" MK_STR(CONFIG_NETMASK) "\0"
00124: #endif
00125: #ifdef CONFIG_HOSTNAME
00126:     "hostname=" MK_STR(CONFIG_HOSTNAME) "\0"
00127: #endif
00128: #ifdef CONFIG_BOOTFILE
00129:     "bootfile=" MK_STR(CONFIG_BOOTFILE) "\0"
00130: #endif
00131: #ifdef CONFIG_LOADADDR

00132:     "loadaddr=" MK_STR(CONFIG_LOADADDR) "\0"
00133: #endif
00134: #ifdef CONFIG_CLOCKS_IN_MHZ
00135:     "clocks_in_mhz=1\0"
00136: #endif
00137: #if defined(CONFIG_PCI_BOOTDELAY) && (CONFIG_PCI_BOOTDELAY > 0)
00138:     "pcidelay=" MK_STR(CONFIG_PCI_BOOTDELAY) "\0"
00139: #endif
00143: "\0"
00144: };

2)SD卡中环境变量分区，在uboot的raw分区中。SD卡中其实就是给了个分区，专门用来存储而已。存储时其实是把DDR中的环境变量整体的写入SD卡中分区里。所以当我们saveenv时其实整个所有的环境变量都被保存了一遍，而不是只保存更改了的。

3)DDR中环境变量，在default_environment中，实质是字符数组。在uboot中其实是一个全局变量，链接时在数据段，重定位时default_environment就被重定位到DDR中一个内存地址处了。这个地址处这个全局字符数组就是我们uboot运行时的DDR中的环境变量了。

总结：刚烧录的系统中环境变量分区是空白的，uboot第一次运行时加载的是uboot代码中自带的一份环境变量，叫默认环境变量。我们在saveenv时DDR中的环境变量会被更新到SD卡中的环境变量中，就可以被保存下来，下次开机会在环境变量relocate时会SD卡中的环境变量会被加载到DDR中去。

default_environment中的内容虽然被uboot源代码初始化为一定的值（这个值就是我们的默认环境变量），但是在uboot启动的第二阶段，env_relocate时代码会去判断SD卡中的env分区的crc是否通过。如果crc校验通过说明SD卡中有正确的环境变量存储，则relocate函数会从SD卡中读取环境变量来覆盖default_environment字符数组，从而每次开机可以保持上一次更改过的环境变量。

4.printenv

1)找到printenv命令所对应的函数。通过printenv的help可以看出，这个命令有2种使用方法。第一种直接使用不加参数则打印所有的环境变量；第二种是printenv name则只打印出name这个环境变量的值。

2)分析do_printenv函数。

00085: int do_printenv (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, intargc, char *argv[])
00086: {
00087:     int i, j, k, nxt;
00088:     int rcode = 0;
00089:
00090:     if (argc == 1) { /* Print all env variables */
00091:         for (i=0; env_get_char(i) != '\0'; i=nxt+1) {
00092:             for (nxt=i; env_get_char(nxt) != '\0'; ++nxt);
00094:             for (k=i; k<nxt; ++k)
00095:                 putc(env_get_char(k));
00096:             putc ('\n');
00097:
00098:             if (ctrlc()) {
00099:                 puts ("\n ** Abort\n");
00100:                 return 1;
00101:             }
00102:         }
00104:         printf("\nEnvironment size: %d/%ld bytes\n",i, (ulong)ENV_SIZE);
00107:         return 0;
00108:     }
00110:     for (i=1; i<argc; ++i) {
00110: /* print single env variables */
00111:         char *name = argv[i];
00113:         k = -1;
00115:         for (j=0; env_get_char(j) != '\0'; j=nxt+1) {

00117:             for (nxt=j; env_get_char(nxt) != '\0'; ++nxt);
00119:             k = envmatch((uchar *)name, j);
00120:             if (k < 0) {
00121:                 continue;
00122:             }
00123:             puts (name);
00124:             putc ('=');
00125:             while (k < nxt)
00126:             putc(env_get_char(k++));
00127:             putc ('\n');
00128:             break;
00129:         }
00130:         if (k < 0) {
00131:             printf ("## Error: \"%s\" not defined\n",name);
00132:             rcode ++;
00133:         }
00134:     } ? end for i=1;i<argc;++i ?
00135:     return rcode;
00136: } ? end do_printenv ?

3)do_printenv函数首先区分argc=1还是不等于1的情况，若argc=1那么就循环打印所有的环境变量出来；如果argc不等于1，则后面的参数就是要打印的环境变量，给哪个就打印哪个。

4)argc=1时用双重for循环来依次处理所有的环境变量的打印。第一重for循环就是处理各个环境变量。所以有多少个环境变量则第一重就执行循环多少圈。

5)这个函数要看懂，首先要明白整个环境变量在内存中如何存储的问题。

6)关键点：第一要明白环境变量在内存中存储的方式；第二要C语言处理字符串的功底要好。

5.setenv

1)命令定义和对应的函数在uboot/common/cmd_nvedit.c中，对应的函数为do_setenv。

2)setenv的思路就是：先去DDR中的环境变量处寻找原来有没有这个环境变量，如果原来就有则需要覆盖原来的环境变量，如果原来没有则在最后新增一个环境变量即可。

第1步：遍历DDR中环境变量的数组，找到原来就有的那个环境变量对应的地址。168-174行。

第2步：擦除原来的环境变量，259-265行

第3步：写入新的环境变量，266-273行。

3)本来setenv做完上面的就完了，但是还要考虑一些附加的问题。

问题一：环境变量太多超出DDR中的字符数组，溢出的解决方法。

问题二：有些环境变量如baudrate、ipaddr等，在gd中有对应的全局变量。这种环境变量在set更新的时候要同时去更新对应的全局变量，否则就会出现在本次运行中环境变量和全局变量不一致的情况。

6.saveenv

1)在uboot/common/cmd_nvedit.c中，对应函数为do_saveenv

2)从uboot实际执行saveenv命令的输出，和x210_sd.h中的配置（#define CFG_ENV_IS_IN_AUTO）可以分析出：我们实际使用的是env_auto.c中相关的内容。没有一种芯片叫auto的，env_auto.c中是使用宏定义的方式去条件编译了各种常见的flash芯片（如movinand、norflash、nand等）。然后在程序中读取INF_REG（OMpin内部对应的寄存器）从而知道我们的启动介质，然后调用这种启动介质对应的操作函数来操作。

3)do_saveenv内部调用env_auto.c中的saveenv函数来执行实际的环境变量保存操作。

4)寄存器地址：E010F000+0C=E010_F0

5)0C，含义是用户自定义数据。我们在start.S中判断启动介质后将#BOOT_MMCSD（就是3，定义在x210_sd.h）写入了这个寄存器，所以这里读出的肯定是3，经过判断就是movinand。所以实际执行的函数是：saveenv_movinand

6)真正执行保存环境变量操作的是：cpu/s5pc11x/movi.c中的movi_write_env函数，这个函数肯定是写sd卡，将DDR中的环境变量数组（其实就是default_environment这个数组，大小16kb，刚好32个扇区）写入iNand中的ENV分区中。

7)raw_area_control是uboot中规划iNnad/SD卡的原始分区表，这个里面记录了我们对iNand的分区，env分区也在这里，下标是2.追到这一层就够了，再里面就是调用驱动部分的写SD卡/iNand的底层函数了。

7.getenv

1)应该是不可重入的。

2)实现方式就是去遍历default_environment数组，挨个拿出所有的环境变量比对name，找到相等的直接返回这个环境变量的首地址即可。

8.getenv_r

1)可重入版本。（可自行搜索补充可重入函数的概念）

2)getenv函数是直接返回这个找到的环境变量在DDR中环境变量处的地址，而getenv_r函数的做法是找到了DDR中环境变量地址后，将这个环境变量复制一份到提供的buf中，而不动原来DDR中环境变量。

所以差别就是：getenv中返回的地址只能读不能随便乱写，而getenv_r中返回的环境变量是在自己提供的buf中，是可以随便改写加工的。

9.总结

1)功能是一样的，但是可重入版本会比较安全一些，建议使用。

2)有关于环境变量的所有操作，主要理解了环境变量在DDR中的存储方法，理解了环境变量和gd全局变量的关联和优先级，理解了环境变量在存储介质中的存储方式（专用raw分区），整个环境变量相关的都清楚了。