使用U-Boot
U-Boot是“Monitor”。除了Bootloader的系统引导功能，它还有用户命令接口，提供了一些复杂的调试、读写内存、烧写Flash、配置环境变量等功能。掌握U-Boot的使用，将极大地方便嵌入式系统的开发。
6.4.1 烧写U-Boot到Flash
新开发的电路板没有任何程序可以执行，也就不能启动，需要先将U-Boot烧写到Flash中。
如果主板上的EPROM或者Flash能够取下来，就可以通过编程器烧写。例如：计算机BIOS就存储在一块256KB的Flash上，通过插座与主板连接。
但是多数嵌入式单板使用贴片的Flash，不能取下来烧写。这种情况可以通过处理器的调试接口，直接对板上的Flash编程。
处理器调试接口是为处理器芯片设计的标准调试接口，包含BDM、JTAG和EJTAG
3种接口标准。JTAG接口在第4章已经介绍过；BDM（Background Debug
Mode）主要应用在PowerPC8xx系列处理器上；EJTAG主要应用在MIPS处理器上。这3种硬件接口标准定义有所不同，但是功能基本相同，下
面都统称为JTAG接口。
JTAG接口需要专用的硬件工具来连接。无论从功能、性能角度，还是从价格角度，这些工具都有很大差异。关于这些工具的选择，将在第6.4.1节详细介绍。
最简单方式就是通过JTAG电缆，转接到计算机并口连接。这需要在主机端开发烧写程序，还需要有并口设备驱动程序。开发板上电或者复位的时候，
烧写程序探测到处理器并且开始通信，然后把Bootloader下载并烧写到Flash中。这种方式速率很慢，可是价格非常便宜。一般来说，平均每秒钟可
以烧写100～200个字节。
烧写完成后，复位实验板，串口终端应该显示U-Boot的启动信息。
6.4.2 U-Boot的常用命令
U-Boot上电启动后，敲任意键可以退出自动启动状态，进入命令行。
U-Boot 1.1.2 (Apr 26 2005 - 12:27:13)
U-Boot code: 11080000 -> 1109614C BSS: -> 1109A91C
RAM Configuration:
Bank #0: 10000000 32 MB
Micron StrataFlash MT28F128J3 device initialized
Flash: 32 MB
In: serial
Out: serial
Err: serial
Hit any key to stop autoboot: 0
U-Boot>
在命令行提示符下，可以输入U-Boot的命令并执行。U-Boot可以支持几十个常用命令，通过这些命令，可以对开发板进行调试，可以引导Linux内核，还可以擦写Flash完成系统部署等功能。掌握这些命令的使用，才能够顺利地进行嵌入式系统的开发。
输入help命令，可以得到当前U-Boot的所有命令列表。每一条命令后面是简单的命令说明。
=> help
? - alias for 'help'
autoscr - run script from memory
base - print or set address offset
bdinfo - print Board Info structure
boot - boot default, i.e., run 'bootcmd'
bootd - boot default, i.e., run 'bootcmd'
bootm - boot application image from memory
bootp - boot image via network using BootP/TFTP protocol
cmp - memory compare
coninfo - print console devices and information
cp - memory copy
crc32 - checksum calculation
dhcp - invoke DHCP client to obtain IP/boot params
echo - echo args to console
erase - erase FLASH memory
flinfo - print FLASH memory information
go - start application at address 'addr'
help - print online help
iminfo - print header information for application image
imls - list all images found in flash
itest - return true/false on integer compare
loadb - load binary file over serial line (kermit mode)
loads - load S-Record file over serial line
loop - infinite loop on address range
md - memory display
mm - memory modify (auto-incrementing)
mtest - simple RAM test
mw - memory write (fill)
nfs - boot image via network using NFS protocol
nm - memory modify (constant address)
printenv - print environment variables
protect - enable or disable FLASH write protection
rarpboot - boot image via network using RARP/TFTP protocol
reset - Perform RESET of the CPU
run - run commands in an environment variable
saveenv - save environment variables to persistent storage
setenv - set environment variables
sleep - delay execution for some time
tftpboot - boot image via network using TFTP protocol
version - print monitor version
=>
U-Boot还提供了更加详细的命令帮助，通过help命令还可以查看每个命令的参数说明。由于开发过程的需要，有必要先把U-Boot命令的用法弄清楚。接下来，根据每一条命令的帮助信息，解释一下这些命令的功能和参数。
=> help bootm
bootm [addr [arg ...]]
- boot application image stored in memory
passing arguments 'arg ...'; when booting a Linux kernel,
'arg' can be the address of an initrd image
bootm命令可以引导启动存储在内存中的程序映像。这些内存包括RAM和可以永久保存的Flash。
第1个参数addr是程序映像的地址，这个程序映像必须转换成U-Boot的格式。
第2个参数对于引导Linux内核有用，通常作为U-Boot格式的RAMDISK映像存储地址；也可以是传递给Linux内核的参数（缺省情况下传递bootargs环境变量给内核）。
=> help bootp
bootp [loadAddress] [bootfilename]
bootp命令通过bootp请求，要求DHCP服务器分配IP地址，然后通过TFTP协议下载指定的文件到内存。
第1个参数是下载文件存放的内存地址。
第2个参数是要下载的文件名称，这个文件应该在开发主机上准备好。
=> help cmp
cmp [.b, .w, .l] addr1 addr2 count
- compare memory
cmp命令可以比较2块内存中的内容。.b以字节为单位；.w以字为单位；.l以长字为单位。注意：cmp.b中间不能保留空格，需要连续敲入命令。
第1个参数addr1是第一块内存的起始地址。
第2个参数addr2是第二块内存的起始地址。
第3个参数count是要比较的数目，单位按照字节、字或者长字。
=> help cp
cp [.b, .w, .l] source target count
- copy memory
cp命令可以在内存中复制数据块，包括对Flash的读写操作。
第1个参数source是要复制的数据块起始地址。
第2个参数target是数据块要复制到的地址。这个地址如果在Flash中，那么会直接调用写Flash的函数操作。所以U-Boot写Flash就使用这个命令，当然需要先把对应Flash区域擦干净。
第3个参数count是要复制的数目，根据cp.b cp.w cp.l分别以字节、字、长字为单位。
=> help crc32
crc32 address count [addr]
- compute CRC32 checksum [save at addr]
crc32命令可以计算存储数据的校验和。
第1个参数address是需要校验的数据起始地址。
第2个参数count是要校验的数据字节数。
第3个参数addr用来指定保存结果的地址。
=> help echo
echo [args..]
- echo args to console; \c suppresses newline
echo命令回显参数。
=> help erase
erase start end
- erase FLASH from addr 'start' to addr 'end'
erase N:SF[-SL]
- erase sectors SF-SL in FLASH bank # N
erase bank N
- erase FLASH bank # N
erase all
- erase all FLASH banks
erase命令可以擦Flash。
参数必须指定Flash擦除的范围。
按照起始地址和结束地址，start必须是擦除块的起始地址；end必须是擦除末尾块的结束地址。这种方式最常用。举例说明：擦除0x20000 – 0x3ffff区域命令为erase 20000 3ffff。
按照组和扇区，N表示Flash的组号，SF表示擦除起始扇区号，SL表示擦除结束扇区号。另外，还可以擦除整个组，擦除组号为N的整个Flash组。擦除全部Flash只要给出一个all的参数即可。
=> help flinfo
flinfo
- print information for all FLASH memory banks
flinfo N
- print information for FLASH memory bank # N
flinfo命令打印全部Flash组的信息，也可以只打印其中某个组。一般嵌入式系统的Flash只有一个组。
=> help go
go addr [arg ...]
- start application at address 'addr'
passing 'arg' as arguments
go命令可以执行应用程序。
第1个参数是要执行程序的入口地址。
第2个可选参数是传递给程序的参数，可以不用。
=> help iminfo
iminfo addr [addr ...]
- print header information for application image starting at
address 'addr' in memory; this includes verification of the
image contents (magic number, header and payload checksums)
iminfo可以打印程序映像的开头信息，包含了映像内容的校验（序列号、头和校验和）。
第1个参数指定映像的起始地址。
可选的参数是指定更多的映像地址。
=> help loadb
loadb [ off ] [ baud ]
- load binary file over serial line with offset 'off' and baudrate 'baud'
loadb命令可以通过串口线下载二进制格式文件。
=> help loads
loads [ off ]
- load S-Record file over serial line with offset 'off'
loads命令可以通过串口线下载S-Record格式文件。
=> help mw
mw [.b, .w, .l] address value [count]
- write memory
mw命令可以按照字节、字、长字写内存，.b .w .l的用法与cp命令相同。
第1个参数address是要写的内存地址。
第2个参数value是要写的值。
第3个可选参数count是要写单位值的数目。
=> help nfs
nfs [loadAddress] [host ip addr:bootfilename]
nfs命令可以使用NFS网络协议通过网络启动映像。
=> help nm
nm [.b, .w, .l] address
- memory modify, read and keep address
nm命令可以修改内存，可以按照字节、字、长字操作。
参数address是要读出并且修改的内存地址。
=> help printenv
printenv
- print values of all environment variables
printenv name ...
- print value of environment variable 'name'
printenv命令打印环境变量。
可以打印全部环境变量，也可以只打印参数中列出的环境变量。
=> help protect
protect on start end
- protect Flash from addr 'start' to addr 'end'
protect on N:SF[-SL]
- protect sectors SF-SL in Flash bank # N
protect on bank N
- protect Flash bank # N
protect on all
- protect all Flash banks
protect off start end
- make Flash from addr 'start' to addr 'end' writable
protect off N:SF[-SL]
- make sectors SF-SL writable in Flash bank # N
protect off bank N
- make Flash bank # N writable
protect off all
- make all Flash banks writable
protect命令是对Flash写保护的操作，可以使能和解除写保护。
第1个参数on代表使能写保护；off代表解除写保护。
第2、3参数是指定Flash写保护操作范围，跟擦除的方式相同。
=> help rarpboot
rarpboot [loadAddress] [bootfilename]
rarboot命令可以使用TFTP协议通过网络启动映像。也就是把指定的文件下载到指定地址，然后执行。
第1个参数是映像文件下载到的内存地址。
第2个参数是要下载执行的映像文件。
=> help run
run var [...]
- run the commands in the environment variable(s) 'var'
run命令可以执行环境变量中的命令，后面参数可以跟几个环境变量名。
=> help setenv
setenv name value ...
- set environment variable 'name' to 'value ...'
setenv name
- delete environment variable 'name'
setenv命令可以设置环境变量。
第1个参数是环境变量的名称。
第2个参数是要设置的值，如果没有第2个参数，表示删除这个环境变量。
=> help sleep
sleep N
- delay execution for N seconds (N is _decimal_ !!!)
sleep命令可以延迟N秒钟执行，N为十进制数。
=> help tftpboot
tftpboot [loadAddress] [bootfilename]
tftpboot命令可以使用TFTP协议通过网络下载文件。按照二进制文件格式下载。另外使用这个命令，必须配置好相关的环境变量。例如serverip和ipaddr。
第1个参数loadAddress是下载到的内存地址。
第2个参数是要下载的文件名称，必须放在TFTP服务器相应的目录下。
这些U-Boot命令为嵌入式系统提供了丰富的开发和调试功能。在Linux内核启动和调试过程中，都可以用到U-Boot的命令。但是一般情
况下，不需要使用全部命令。比如已经支持以太网接口，可以通过tftpboot命令来下载文件，那么还有必要使用串口下载的loadb吗？反过来，如果开
发板需要特殊的调试功能，也可以添加新的命令。
在建立交叉开发环境和调试Linux内核等章节时，在ARM平台上移植了U-Boot，并且提供了具体U-Boot的操作步骤。
6.4.3 U-Boot的环境变量
有点类似Shell，U-Boot也使用环境变量。可以通过printenv命令查看环境变量的设置。
U-Boot> printenv
bootdelay=3
baudrate=115200
netmask=255.255.0.0
ethaddr=12:34:56:78:90:ab
bootfile=uImage
bootargs=console=ttyS0,115200 root=/dev/ram rw initrd=0x30800000,8M
bootcmd=tftp 0x30008000 zImage;go 0x30008000
serverip=192.168.1.1
ipaddr=192.168.1.100
stdin=serial
stdout=serial
stderr=serial
Environment size: 337/131068 bytes
U-Boot>
表6.5是常用环境变量的含义解释。通过printenv命令可以打印出这些变量的值。
表6.5 U-Boot环境变量的解释说明
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环 境 变 量
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解 释 说 明
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bootdelay
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定义执行自动启动的等候秒数
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baudrate
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定义串口控制台的波特率
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netmask
|
定义以太网接口的掩码
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ethaddr
|
定义以太网接口的MAC地址
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bootfile
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定义缺省的下载文件
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bootargs
|
定义传递给Linux内核的命令行参数
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bootcmd
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定义自动启动时执行的几条命令
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serverip
|
定义tftp服务器端的IP地址
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ipaddr
|
定义本地的IP地址
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stdin
|
定义标准输入设备，一般是串口
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stdout
|
定义标准输出设备，一般是串口
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stderr
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定义标准出错信息输出设备，一般是串口
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U-Boot的环境变量都可以有缺省值，也可以修改并且保存在参数区。U-Boot的参数区一般有EEPROM和Flash两种设备。
环境变量的设置命令为setenv，在6.2.2节有命令的解释。
举例说明环境变量的使用。
=>setenv serverip 192.168.1.1
=>setenv ipaddr 192.168.1.100
=>setenv rootpath "/usr/local/arm/3.3.2/rootfs"
=>setenv bootargs "root=/dev/nfs rw nfsroot=\$(serverip):\$(rootpath) ip=
\$(ipaddr) "
=>setenv kernel_addr 30000000
=>setenv nfscmd "tftp \$(kernel_addr) uImage; bootm \$(kernel_addr) "
=>run nfscmd
上面定义的环境变量有serverip ipaddr rootpath bootargs
kernel_addr。环境变量bootargs中还使用了环境变量，bootargs定义命令行参数，通过bootm命令传递给内核。环境变量
nfscmd中也使用了环境变量，功能是把uImage下载到指定的地址并且引导起来。可以通过run命令执行nfscmd脚本。
