u-boot_2016.11 分析及移植
u-boot.bin生成路径
搜索Makefile文件，当我们执行make操作时，相应的依赖项如下所示：
ALL-y += u-boot.srec u-boot.bin u-boot.sym System.map u-boot.cfg binary_size_check -| u-boot.bin: u-boot-nodtb.bin FORCE -| u-boot-nodtb.bin: u-boot FORCE $(call if_changed,objcopy) $(call DO_STATIC_RELA,u-boot,u-boot-nodtb.bin,$(CONFIG_SYS_TEXT_BASE)) -| u-boot: $(u-boot-init) $(u-boot-main) u-boot.lds FORCE -| u-boot-init := $(head-y) -| u-boot-main := $(libs-y) -| arch/arm/Makefile:74: head-y := arch/arm/cpu/$(CPU)/start.o -| ./Makefile:638 libs-y += lib/ -| u-boot.lds: $(LDSCRIPT) prepare FORCE
我们最终需要的是u-boot.bin，而u-boot.bin又由u-boot-init,u-boot-main,以及连接文件u-boot.lds组成。
1.u-boot-init ：包含了start.o，位于生成文件的头部位置，用于对系统进行初始化处理，另外有一些因为内存限制的原因需要预先处理的代码，也需要在start.o中实现。
2. u-boot-main ：包含了其他编译生成的文件，$(libs-y)在Makefile中有定义，根据宏定义会有些取舍。在libs-y的组成中我们会发现有一些宏需要确定，例如：VENDOR,BOARDDIR等。搜索变量，可以发现在顶层目录下的config.mk有类似定义的地方。
./config.mk：
ARCH := $(CONFIG_SYS_ARCH:"%"=%) CPU := $(CONFIG_SYS_CPU:"%"=%) BOARD := $(CONFIG_SYS_BOARD:"%"=%) VENDOR := $(CONFIG_SYS_VENDOR:"%"=%) SOC := $(CONFIG_SYS_SOC:"%"=%) CPUDIR=arch/$(ARCH)/cpu$(if $(CPU),/$(CPU),) BOARDDIR = $(VENDOR)/$(BOARD) sinclude $(srctree)/arch/$(ARCH)/config.mk # include architecture dependend rules sinclude $(srctree)/$(CPUDIR)/config.mk # include CPU specific rules sinclude $(srctree)/$(CPUDIR)/$(SOC)/config.mk # include SoC specific rules sinclude $(srctree)/board/$(BOARDDIR)/config.mk # include board specific rules export ARCH CPU BOARD VENDOR SOC CPUDIR BOARDDIR
继续搜索CONFIG_SYS_开头的宏，可以发现在board/samsung/jz2440（目标板）/Kconfig 中找到定义。
if TARGET_JZ2440//对应着CONFIG_TARGET_JZ2440，在jz2440_defconfig中定义 config SYS_BOARD default "jz2440" config SYS_VENDOR default "samsung" config SYS_SOC default "s3c24x0" config SYS_CONFIG_NAME default "jz2440" endif
可以确定的是当我们执行make jz2440_defconfig时，执行了某些的操作使board/samsung/jz2440（目标板）/Kconfig生效了，我们来分析一下，首先在Makefile能找到的唯一与jz2440_defconfig匹配的只有%config:
%config: scripts_basic outputmakefile FORCE
$(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig $@
#而在scripts/Kbuild.include中有这样的定义：
# $(Q)$(MAKE) $(build)=dir
build := -f $(srctree)/scripts/Makefile.build obj
#因此可以展开为：
jz2440_defconfig：
$(Q)$(MAKE) -f $(srctree)/scripts/Makefile.build obj=scripts/kconfig jz2440_defconfig
scripts/Makefile.build：
// Modified for U-Boot -include include/config/auto.conf //在这里发现了我们想要的宏定义
在auto.conf.cmd中有如下定义,$(deps_config)包含了源码目录下的所有Kconfig文件:
include/config/auto.conf: \ $(deps_config)
至此，可以判断，因为所有的Kconfig都被包含了，所以在make jz2440_defconfig时定义的CONFIG_TARGET_JZ2440，使得board/samsung/jz2440（目标板）/Kconfig中的配置生效了。
3. u-boot.lds :按着以下的路径寻找，找到的第一个即作为实际的连接文件。
ifndef LDSCRIPT//依次往下找 ifeq ($(wildcard $(LDSCRIPT)),) LDSCRIPT := $(srctree)/board/$(BOARDDIR)/u-boot.lds endif ifeq ($(wildcard $(LDSCRIPT)),) LDSCRIPT := $(srctree)/$(CPUDIR)/u-boot.lds endif ifeq ($(wildcard $(LDSCRIPT)),) LDSCRIPT := $(srctree)/arch/$(ARCH)/cpu/u-boot.lds endif endif
arch/arm/cpu/u-boot.lds：
OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm") OUTPUT_ARCH(arm) ENTRY(_start) SECTIONS { /* 指定可执行image文件的全局入口点，通常这个地址都放在ROM（flash）0x0的位置。必须使编译器知道这个地址，通常都是修改此处来完成 */ . = 0x00000000;//从0x0位置开始 . = ALIGN(4);//代码以4字节对齐 .text : { *(.__image_copy_start) /* u-boot将自己copy到RAM，此为需要拷贝的程序的start */ *(.vectors) CPUDIR/start.o (.text*) *(.text*) } . = ALIGN(4); .rodata : { *(SORT_BY_ALIGNMENT(SORT_BY_NAME(.rodata*))) }/*只读数据段*/ . = ALIGN(4); .data : {/*代码段*/ *(.data*) } . = ALIGN(4); . = .; . = ALIGN(4); .u_boot_list : { KEEP(*(SORT(.u_boot_list*))); /* .data 段结束后，紧接着存放u-boot自有的一些function，例如u-boot command等*/ } . = ALIGN(4); .__efi_runtime_start : { *(.__efi_runtime_start) } .efi_runtime : { *(efi_runtime_text) *(efi_runtime_data) } .__efi_runtime_stop : { *(.__efi_runtime_stop) } .efi_runtime_rel_start : { *(.__efi_runtime_rel_start) } .efi_runtime_rel : { *(.relefi_runtime_text) *(.relefi_runtime_data) } .efi_runtime_rel_stop : { *(.__efi_runtime_rel_stop) . = ALIGN(4); .image_copy_end : { *(.__image_copy_end) } .rel_dyn_start : { *(.__rel_dyn_start) } .rel.dyn : { *(.rel*) } /* 动态链接符存放在的段，只要给这里面对额符号加上一定的偏移，拷贝到内存中代码*/ .rel_dyn_end : { *(.__rel_dyn_end) } /* 动态链接符段结束*/ .end : { *(.__end) } _image_binary_end = .; /* bin文件结束 */ /* * Deprecated: this MMU section is used by pxa at present but * should not be used by new boards/CPUs. */ . = ALIGN(4096); .mmutable : { *(.mmutable) } /* * Compiler-generated __bss_start and __bss_end, see arch/arm/lib/bss.c * __bss_base and __bss_limit are for linker only (overlay ordering) */ /* bss段的描述 */ .bss_start __rel_dyn_start (OVERLAY) : { KEEP(*(.__bss_start)); __bss_base = .; } .bss __bss_base (OVERLAY) : { *(.bss*) . = ALIGN(4); __bss_limit = .; } .bss_end __bss_limit (OVERLAY) : { KEEP(*(.__bss_end)); } /* bss段的描述结束 */ .dynsym _image_binary_end : { *(.dynsym) } .dynbss : { *(.dynbss) } .dynstr : { *(.dynstr*) } .dynamic : { *(.dynamic*) } .plt : { *(.plt*) } .interp : { *(.interp*) } .gnu.hash : { *(.gnu.hash) } .gnu : { *(.gnu*) } .ARM.exidx : { *(.ARM.exidx*) } .gnu.linkonce.armexidx : { *(.gnu.linkonce.armexidx.*) } }
u-boot.bin启动流程
从start.S开始分析,以下是start.S的主要流程：
reset: |-- 进入保护模式 |-- 关闭看门狗 |-- 关中断 |-- #ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT |-- lowlevel_init[lowlevel_init.S]: dram设置 |-- _main[crt0.S]
ps：当我们在内存中直接执行uboot时，由于此时dram肯定是可以用的，已经被当前运行的uboot初始化好了，不用也不可再进行初始化，否侧刚加载到内存中的uboot将会被擦除。此时需要定义宏CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT跳过dram初始化。
main[arch/arm/lib/crt0.S]: |--- board_init_f_alloc_reserve[common/init] |--- board_init_f_init_reserve[common/init] |--- board_init_f |--- relocate_code & relocate_vectors & clear bss |--- board_init_r
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board_init_f_alloc_reserve: GD是16字节的对齐的，堆栈分配从上往下分配，因为GD是最后分配的，所以返回的地址即为GD的首地址(GD内部地址是从下往上的，所以首地址为最低位地址)。
1 ulong board_init_f_alloc_reserve(ulong top) 2 { 3 /* Reserve early malloc arena */ 4 #if defined(CONFIG_SYS_MALLOC_F) 5 top -= CONFIG_SYS_MALLOC_F_LEN;//如果定义了CONFIG_SYS_MALLOC_F_LEN，则要相应的减去占用的长度 6 #endif 7 /* LAST : reserve GD (rounded up to a multiple of 16 bytes) */ 8 top = rounddown(top-sizeof(struct global_data), 16);//四舍五入为16 的倍数 9 10 return top; 11 }
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board_init_f_init_reserve: 有些架构的GD需要调用一次
arch_setup_gd()，因此，在调用arch_setup_gd()之前，统一使用gd_ptr,从arch_setup_gd()返回之后才可以使用gd->。
1 void board_init_f_init_reserve(ulong base) 2 { 3 struct global_data *gd_ptr; 4 #ifndef _USE_MEMCPY 5 int *ptr; 6 #endif 7 8 /* 9 * clear GD entirely and set it up. 10 * Use gd_ptr, as gd may not be properly set yet. 11 */ 12 13 gd_ptr = (struct global_data *)base; 14 /* zero the area */ 15 #ifdef _USE_MEMCPY 16 memset(gd_ptr, '\0', sizeof(*gd)); 17 #else 18 for (ptr = (int *)gd_ptr; ptr < (int *)(gd_ptr + 1); ) 19 *ptr++ = 0; 20 #endif 21 /* set GD unless architecture did it already */ 22 #if !defined(CONFIG_ARM) //arm架构不执行arch_setup_gd(),X86需要执行自己实现的arch_setup_gd()。 23 arch_setup_gd(gd_ptr); 24 #endif 25 /* next alloc will be higher by one GD plus 16-byte alignment */ 26 base += roundup(sizeof(struct global_data), 16); 27 28 /* 29 * record early malloc arena start. 30 * Use gd as it is now properly set for all architectures. 31 */ 32 33 #if defined(CONFIG_SYS_MALLOC_F) 34 /* go down one 'early malloc arena' */ 35 gd->malloc_base = base; 36 /* next alloc will be higher by one 'early malloc arena' size */ 37 base += CONFIG_SYS_MALLOC_F_LEN; //照代码的逻辑，此时base = CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR； 38 #endif 39 }
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board_init_f：主要是实现了一些初始化工作，以及重定位的位置分配，其中在console_init_f之后才可以调用串口打印。代码中也是第一时间输出了cpu信息。
void board_init_f(ulong boot_flags) { ... if (initcall_run_list(init_sequence_f)) hang(); ... } static init_fnc_t init_sequence_f[] = { ... setup_mon_len, board_early_init_f, timer_init, /* initialize timer */ env_init, /* initialize environment */ init_baud_rate, /* initialze baudrate settings */ serial_init, /* serial communications setup */ console_init_f, /* stage 1 init of console */ print_cpuinfo, /* display cpu info (and speed) */ dram_init, /* configure available RAM banks */ setup_dest_addr, setup_machine, reserve_global_data, reserve_arch, reserve_stacks, setup_dram_config, show_dram_config, display_new_sp, setup_reloc, NULL, };
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relocate_code & relocate_vectors & clear bss：这一部分主要是根据board_init_f中定义的位置，将当前的uboot代码及变量搬到指定地点，并清除bss段。 ps：笔者在实际移植过程中遇到了一个问题，每次代码执行到这一部分，就卡死了。后来通过修改内存大小
PHYS_SDRAM_1_SIZE实现了uboot的加载。猜测是因为在重定位过程中，与运行中的uboot在内存区域产生了冲突，导致uboot没能顺利完成重定位。
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board_init_r：与board_init_f一样，在这个阶段有一系列的函数需要依次执行，在移植过程中，遇到具体问题可以具体去看。下面是比较重要的几个函数，在需要支持NOR,NAND,NET时需要去做适配。最后uboot进入main loop，接收用户命令并执行。
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init_fnc_t init_sequence_r[] = { board_init, /* Setup chipselects */ initr_flash, //NOR flash initr_nand, //nand flash initr_net, //net run_main_loop,//main loop }
u-boot-2016.11 移植
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编译器：arm-2014.05-29-arm-none-linux-gnueabi-i686-pc-linux-gnu.tar.bz2
一、准备环境
由于是移植到自己的开发板上，免不了需要做一些改动才能运行，我们将基于smdk2410进行修改工作，为了验证交叉编译环境是否可用，先编译一把smdk2410的u-boot，如果没有问题，说明编译环境是可以工作了。
二、拷贝smdk2410开发板相关文件，准备进行修改。
文件：
| 源文件 | 目标文件 |
| board/samsung/smdk2410 | board/samsung/jz2440 |
| include/configs/smdk2410.h | include/configs/jz22440.h |
| drivers/mtd/nand/s3c2410_nand.c | drivers/mtd/nand/s3c2440_nand.c |
| configs/smdk2410_defconfig | configs/jz2440_defconfig |
内容：
| 1 | 上述新复制的文件中所有smdk2410，s3c2410 都改为 jz2440 ， s3c2440 |
| 2 | arch/arm/Kconfig 中所有smdk2410，s3c2410 都改为 jz2440 ， s3c2440 |
| 3 | ./scripts/config_whitelist.txt 中所有有smdk2410，s3c2410 的都添加相应的 jz2440 ， s3c2440，需要注意的是这个文件会对文件内容排序，所以要注意顺序，放到该放的位置。 |
阶段成果：使用jz2440_defconfig可以编译成功。
三、根据芯片手册，修改内容
arch/arm/cpu/arm920t/start.S
|-- lowlevel_init(board/samsung/jz2440/lowlevel_init.S)
|-- _main(arch/arm/lib/crt0.S)
_main执行顺序:
1.为调用board_init_f()设置初始环境。这个环境只提供一个堆栈和一个存储GD(“全局数据”)结构的位置，两者都位于一些可用的RAM (SRAM，锁定缓存……)中。在此上下文中，变量全局数据(无论是否初始化)都不可用;只有常量初始化的数据可用。在 board_init_f()被调用之前GD应该初始化为零
2.调用board_init_f ()。该函数为从系统RAM (DRAM、DDR…)执行准备硬件。由于系统RAM可能还不可用，因此board_init_f()必须使用当前GD来存储必须传递到后续阶段的任何数据。这些数据包括重新定位目标、未来堆栈和未来GD位置。
3.设置中间环境，其中堆栈和GD是由系统RAM中的board_init_f()分配的，但是BSS和初始化的非const数据仍然不可用。
4a.对于适当的U-Boot (不是SPL), 调用relocate_code(). 此函数将U-Boot从当前位置重新定位到由board_init_f()计算的重新定位目的地。
4b.对于SPL, board_init_f()只返回(到crt0)。SPL中没有代码重定位。
5.设置调用board_init_r()的最终环境。这个环境有BSS(初始化为0)、非const数据(初始化为它们的预期值)和系统RAM中的堆栈(SPL将堆栈和GD移动到RAM中是可选的，请参见CONFIG_SPL_STACK_R)。GD保留了board_init_f()设置的值。
6.对于适当的U-Boot (不是SPL)，一些cpu此时还有一些内存方面的工作要做，因此调用c_runtime_cpu_setup。
7.切换到 board_init_r().
调试记录：
1.修改完寄存器相关的值后，加载uboot，没有得到输出
解决：在jz2440.h中添加宏定义#define CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT,由于不添加宏，则会调用lowlevel_init将内存初始化，那么被加载到内存的u-boot.bin也会被清除，所以需要跳过。
2.系统挂死，添加DEBUG宏后，最后的打印显示board_init_f结束，但是board_init_r还未进入。
3.修改内存总大小之后，uboot启动成功，顺利进入main loop。
四、dm9000 配置
1.打开宏配置
1 #define CONFIG_DRIVER_DM9000 /*DM9000*/ 2 #define CONFIG_DM9000_BASE 0x20000000 3 #define DM9000_IO CONFIG_DM9000_BASE 4 #define DM9000_DATA (CONFIG_DM9000_BASE + 4)
2.修改board_eth_init
1 int board_eth_init(bd_t *bis) 2 { 3 int rc = 0; 4 #ifdef CONFIG_CS8900 5 rc = cs8900_initialize(0, CONFIG_CS8900_BASE); 6 #endif 7 8 #ifdef CONFIG_DRIVER_DM9000 9 rc = dm9000_initialize(bis); 10 #endif 11 return rc; 12 }
五、NOR flash配置
笔者开发板使用的是MX29LV160DB，与兼容AMD。
首先，根据数据手册可知其内部被分为了35个SECT，所以需要在头文件中修改宏定义的值：
#define CONFIG_SYS_MAX_FLASH_SECT (35)
其次，因为是与AMD兼容的，所以架构中AMD的代码大部分都可以直接使用，需要修改的地方是读到device的id后的匹配部分：
这部分官方代码中没有定义，需要我们手动添加一下：
//drivers/mtd/jedec_flash.c ... #define MX29LV160DB 0x2249 ... static const struct amd_flash_info jedec_table[] = { //在表中添加如下字段 #ifdef CONFIG_SYS_FLASH_LEGACY_512Kx16 { .mfr_id = (u16)MX_MANUFACT, .dev_id = MX29LV160DB, .name = "MXIC MX29LV160DB", .uaddr = { [1] = MTD_UADDR_0x0555_0x02AA /* x16 */ }, .DevSize = SIZE_2MiB, .CmdSet = CFI_CMDSET_AMD_LEGACY, .NumEraseRegions= 4, .regions = { ERASEINFO(0x10000, 31), ERASEINFO(0x08000, 1), ERASEINFO(0x02000, 2), ERASEINFO(0x04000, 1), } }, #endif }
ps：笔者的JZ2440开发板需要将拨码开关拨到nor flash上才能使用nor flash，所以如果是nand flash启动方式的话，nor flash的id都读不到。
六、NAND FLASH配置
1.注释掉CONFIG_SYS_S3C2440_NAND_HWECC宏，使用软件ECC。
2.从s3c2410_nand.c拷贝过来的s3c2440_nand.c，需要将相关寄存器修改一下,下面是修改的宏定义，文件中其他设计到这些宏的地方都需要改。
1 #define S3C2440_NFCONT_EN (1<<0) 2 #define S3C2440_NFCONT_nFCE (1<<1) 3 #define S3C2440_NFCONT_INITECC (1<<4) 4 5 #define S3C2440_NFCONF_TACLS(x) ((x)<<12) 6 #define S3C2440_NFCONF_TWRPH0(x) ((x)<<8) 7 #define S3C2440_NFCONF_TWRPH1(x) ((x)<<4) 8 9 #define S3C2440_ADDR_NALE 0x8 10 #define S3C2440_ADDR_NCLE 0xc
七、TF卡配置
1 #define CONFIG_CMD_MMC 2 #define CONFIG_GENERIC_MMC 3 #define CONFIG_S3C_SDI
2.添加检测卡的函数实现
1 static int s3cmmc_priv_getcd(struct mmc *mmc) 2 { 3 ulong mmc_cd; 4 struct s3c24x0_gpio * const gpio = s3c24x0_get_base_gpio(); 5 6 mmc_cd = readl(&gpio->gpgcon) & ~(0x3<<16); 7 writel(mmc_cd,&gpio->gpgcon); 8 9 mmc_cd = (readl(&gpio->gpgdat)>>8) & 0x1; 10 if(mmc_cd) 11 return 0; 12 else 13 return 1; 14 } 15 16 17 int s3cmmc_initialize(...) 18 { 19 ... 20 if(!priv) 21 return -ENOMEM; 22 + priv->getcd = s3cmmc_priv_getcd; 23 ... 24 }
3.执行fatls mmc 0 可以查看tf卡中的文件
4.执行fatload mmc 0 32000000 <filename> 可以将文件加载到内存0x32000000的地方
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