＜linux＞ uimage头部信息详解

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于 2022-03-31 22:31:13 发布

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uimage头部信息详解
一、uboot中的源码展示
二、实例分析
1、ih_magic(魔术字）
2、ih_hcrc（头部crc32校验）
3、ih_time（时间戳）
4、ih_size（镜像大小）
5、ih_load（解压地址）
6、ih_ep （启动地址）
7、ih_dcrc（镜像crc32校验）
8、ih_os （镜像操作系统类型）
9、ih_arch（架构类型）
10、ih_type（镜像类型）
11、ih_comp（镜像压缩类型）
12、ih_name（镜像名称）
三、总结
一、uboot中的源码展示
随便找一个主线uboot，在uboot根目录下的include/image.h文件，定义了uboot头部信息的结构体。

/*
 * Legacy format image header,
 * all data in network byte order (aka natural aka bigendian).
 */
typedef struct image_header {
        __be32          ih_magic;       /* Image Header Magic Number  0x27051956  */
        __be32          ih_hcrc;        /* Image Header CRC Checksum    */
        __be32          ih_time;        /* Image Creation Timestamp     */
        __be32          ih_size;        /* Image Data Size              */
        __be32          ih_load;        /* Data  Load  Address          */
        __be32          ih_ep;          /* Entry Point Address          */
        __be32          ih_dcrc;        /* Image Data CRC Checksum      */
        uint8_t         ih_os;          /* Operating System             */
        uint8_t         ih_arch;        /* CPU architecture             */
        uint8_t         ih_type;        /* Image Type                   */
        uint8_t         ih_comp;        /* Compression Type             */
        uint8_t         ih_name[IH_NMLEN];      /* Image Name           */
} image_header_t;

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ih_magic：魔术字，固定为0x27051956，占4字节，方便uboot判断要启动的镜像是否为uimage格式。
ih_hcrc：整个头部的crc32校验，32位校验，所以占4字节。
ih_time：时间戳，占4字节，为16进制，表示uimage生成的时间。
ih_size：镜像数据大小，即除去头部信息外的数据大小，占4字节。
ih_load：镜像数据的解压地址，uboot启动过程中，需要将镜像数据解压到DDR的地址位置。占4字节。
ih_ep：镜像解压后，启动镜像的地址位置，占4字节。
ih_dcrc：除去头部信息外，所有镜像数据的crc32校验数值，占4字节。
ih_os：表示镜像是什么操作系统下的镜像。 占1字节。
ih_arch：表示镜像所属的cpu架构，如arm、mips等。
ih_type：镜像类型，占1字节。
ih_comp：镜像的压缩类型，如gzip、lzma等，占1字节。
ih_name[IHNMLEN]： 镜像的名称。占32字节。 即名称最长32个字符。
整个头部信息，占用64字节，即0x40长度。

二、实例分析
以AP136固件的uboot header为例分析

AP136的kernel分区在后，所以镜像位置是从0x00630000开始，头部信息占用0x40长度，所以到0x00630040结束。

1、ih_magic(魔术字）
首先可以看到27 05 19 56,即0x27051956，为uboot头部信息的魔术字，可以看到该镜像是个uimage格式的镜像。这里可以看到该镜像的存储方式是大端模式，即低地址，存放高位数据。

2、ih_hcrc（头部crc32校验）
接下来四字节DB 85 93 13，表示头部的crc32校验,使用win32将头部信息截取出来

同时将校验位设置为0，因为没有计算校验之前，是0。

使用linux的crc32工具，算出其校验值。

crc32 uboot_header.bin
db859313
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可以看到计算出来的结果与uboot head中的DB 85 93 13一致。 这里要注意，计算crc32之前一定要将校验位设置为0.

3、ih_time（时间戳）
再往后读取4字节，60 3C E8 2A,即为时间戳。即0x603CE82A，转换为10进制为1614604330
使用时间戳转换工具，可以看到镜像生成的时间是2021-03-01 21:12:10。

4、ih_size（镜像大小）
再读取4字节，00 14 4F E8,0x00144FE8,转换为10进制为1331176字节。将除去uboot head以外的数据截取出来。

可以到大小为1131176字节。

5、ih_load（解压地址）
往后读取4字节， 80 06 00 00，即0x8060 0000这个地址，uboot需要将镜像解压到该地址。

6、ih_ep （启动地址）
往后读取4字节，80 06 00 00，即0x8060 0000，可以看到启动镜像的地址，即解压地址。

7、ih_dcrc（镜像crc32校验）
往后读取4字节，为镜像数据的crc32校验，6B BD 55 AF, 同样我们将提取出来的kernel进行crc32计算

crc32 kernel.bin
6bbd55af
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没问题，与头部信息一致。

8、ih_os （镜像操作系统类型）
读取1字节，05， os类型, 5对应位linux, 在uboot根目录下的include/image.h可以看到。

/*
 * Operating System Codes
 */
#define IH_OS_INVALID           0       /* Invalid OS   */
#define IH_OS_OPENBSD           1       /* OpenBSD      */
#define IH_OS_NETBSD            2       /* NetBSD       */
#define IH_OS_FREEBSD           3       /* FreeBSD      */
#define IH_OS_4_4BSD            4       /* 4.4BSD       */
#define IH_OS_LINUX             5       /* Linux        */
#define IH_OS_SVR4              6       /* SVR4         */
#define IH_OS_ESIX              7       /* Esix         */
#define IH_OS_SOLARIS           8       /* Solaris      */
#define IH_OS_IRIX              9       /* Irix         */
#define IH_OS_SCO               10      /* SCO          */
#define IH_OS_DELL              11      /* Dell         */
#define IH_OS_NCR               12      /* NCR          */
#define IH_OS_LYNXOS            13      /* LynxOS       */
#define IH_OS_VXWORKS           14      /* VxWorks      */
#define IH_OS_PSOS              15      /* pSOS         */
#define IH_OS_QNX               16      /* QNX          */
#define IH_OS_U_BOOT            17      /* Firmware     */
#define IH_OS_RTEMS             18      /* RTEMS        */
#define IH_OS_ARTOS             19      /* ARTOS        */
#define IH_OS_UNITY             20      /* Unity OS     */
#define IH_OS_INTEGRITY         21      /* INTEGRITY    */
#define IH_OS_OSE               22      /* OSE          */
#define IH_OS_PLAN9             23      /* Plan 9       */
#define IH_OS_OPENRTOS          24      /* OpenRTOS     */

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9、ih_arch（架构类型）
再读取1字节， 05， 架构类型，对应mips架构，在uboot根目录下的include/image.h可以看到。

/*
* CPU Architecture Codes (supported by Linux)
*/
#define IH_ARCH_INVALID         0       /* Invalid CPU  */
#define IH_ARCH_ALPHA           1       /* Alpha        */
#define IH_ARCH_ARM             2       /* ARM          */
#define IH_ARCH_I386            3       /* Intel x86    */
#define IH_ARCH_IA64            4       /* IA64         */
#define IH_ARCH_MIPS            5       /* MIPS         */
#define IH_ARCH_MIPS64          6       /* MIPS  64 Bit */
#define IH_ARCH_PPC             7       /* PowerPC      */
#define IH_ARCH_S390            8       /* IBM S390     */
#define IH_ARCH_SH              9       /* SuperH       */
#define IH_ARCH_SPARC           10      /* Sparc        */
#define IH_ARCH_SPARC64         11      /* Sparc 64 Bit */
#define IH_ARCH_M68K            12      /* M68K         */
#define IH_ARCH_MICROBLAZE      14      /* MicroBlaze   */
#define IH_ARCH_NIOS2           15      /* Nios-II      */
#define IH_ARCH_BLACKFIN        16      /* Blackfin     */
#define IH_ARCH_AVR32           17      /* AVR32        */
#define IH_ARCH_ST200           18      /* STMicroelectronics ST200  */
#define IH_ARCH_SANDBOX         19      /* Sandbox architecture (test only) */
#define IH_ARCH_NDS32           20      /* ANDES Technology - NDS32  */
#define IH_ARCH_OPENRISC        21      /* OpenRISC 1000  */
#define IH_ARCH_ARM64           22      /* ARM64        */
#define IH_ARCH_ARC             23      /* Synopsys DesignWare ARC */
#define IH_ARCH_X86_64          24      /* AMD x86_64, Intel and Via */
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10、ih_type（镜像类型）
再读取1字节， 02，表示镜像类型，对应为os kernel image，操作系统镜像。同样在uboot根目录下的include/image.h可以看到。

#define IH_TYPE_INVALID         0       /* Invalid Image                */
#define IH_TYPE_STANDALONE      1       /* Standalone Program           */
#define IH_TYPE_KERNEL          2       /* OS Kernel Image              */
#define IH_TYPE_RAMDISK         3       /* RAMDisk Image                */
#define IH_TYPE_MULTI           4       /* Multi-File Image             */
#define IH_TYPE_FIRMWARE        5       /* Firmware Image               */
#define IH_TYPE_SCRIPT          6       /* Script file                  */
#define IH_TYPE_FILESYSTEM      7       /* Filesystem Image (any type)  */
#define IH_TYPE_FLATDT          8       /* Binary Flat Device Tree Blob */
#define IH_TYPE_KWBIMAGE        9       /* Kirkwood Boot Image          */
#define IH_TYPE_IMXIMAGE        10      /* Freescale IMXBoot Image      */
#define IH_TYPE_UBLIMAGE        11      /* Davinci UBL Image            */
#define IH_TYPE_OMAPIMAGE       12      /* TI OMAP Config Header Image  */
#define IH_TYPE_AISIMAGE        13      /* TI Davinci AIS Image         */
#define IH_TYPE_KERNEL_NOLOAD   14      /* OS Kernel Image, can run from any load address */
#define IH_TYPE_PBLIMAGE        15      /* Freescale PBL Boot Image     */
#define IH_TYPE_MXSIMAGE        16      /* Freescale MXSBoot Image      */
#define IH_TYPE_GPIMAGE         17      /* TI Keystone GPHeader Image   */
#define IH_TYPE_ATMELIMAGE      18      /* ATMEL ROM bootable Image     */
#define IH_TYPE_SOCFPGAIMAGE    19      /* Altera SOCFPGA Preloader     */
#define IH_TYPE_X86_SETUP       20      /* x86 setup.bin Image          */
#define IH_TYPE_LPC32XXIMAGE    21      /* x86 setup.bin Image          */
#define IH_TYPE_LOADABLE        22      /* A list of typeless images    */
#define IH_TYPE_RKIMAGE         23      /* Rockchip Boot Image          */
#define IH_TYPE_RKSD            24      /* Rockchip SD card             */
#define IH_TYPE_RKSPI           25      /* Rockchip SPI image           */
#define IH_TYPE_ZYNQIMAGE       26      /* Xilinx Zynq Boot Image */

#define IH_TYPE_COUNT           27      /* Number of image types */
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11、ih_comp（镜像压缩类型）
再读取1字节， 03， 镜像的压缩算法类型，对应lzma压缩类型。同样在uboot根目录下的include/image.h可以看到。

/*
 * Compression Types
 */
#define IH_COMP_NONE            0       /*  No   Compression Used       */
#define IH_COMP_GZIP            1       /* gzip  Compression Used       */
#define IH_COMP_BZIP2           2       /* bzip2 Compression Used       */
#define IH_COMP_LZMA            3       /* lzma  Compression Used       */
#define IH_COMP_LZO             4       /* lzo   Compression Used       */
#define IH_COMP_LZ4             5       /* lz4   Compression Used       */
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12、ih_name（镜像名称）
读取剩余的32字节。名称为MIPS OpenWrt Linux-4.4.194。

三、总结
uboot头部占64字节。 为了方便uboot启动镜像，即bootm命令。
头部信息包括，魔术字（4）、头部crc32校验（4）、生成uimage的时间戳（4）、镜像数据大小（4）、解压地址（4）、启动地址（4）、镜像数据crc32校验（4）、镜像操作系统类型（1）、镜像架构类型（1）、镜像类型（1）、镜像压缩算法类型（1）、镜像名称（32）.
计算头部crc32时，需要将校验位设置为0.
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