U-BOOT环境变量实现

1.相关文件

common/env_common.c

供u-boot调用的通用函数接口，它们隐藏了env的不同实现方式，比如dataflash, epprom, flash等

 

common/env_dataflash.c

env 存储在dataflash中的实现

 

common/env_epprom.c

env 存储在epprom中的实现

 

common/env_flash.c

env 存储在flash中的实现

 

common/env_nand.c

env 存储在nand中的实现

 

common/env_nvedit.c

实现u-boot对环境变量的操作命令

 

environment.c

环境变量以及一些宏定义

 

env如果存储在Flash中还需要Flash的支持。

2.数据结构

env 在 u-boot 中通常有两种存在方式，在永久性存储介质中（ Flash NVRAM等 ）在SDRAM，可以配置不使用 env 的永久存储方式，但这不常用。u-boot 在启动的时候会将存储在永久性存储介质中的 env 重新定位到 RAM 中，这样可以快速访问，同时可以通过saveenv 将 RAM 中的 env 保存到永久性存储介质中。

 

在include/environment.h中定义了表示env的数据结构

 

typedef struct environment_s

{

       unsigned long crc;   /* CRC32 over data bytes */

#ifdef CFG_REDUNDAND_ENVIRONMENT

       unsigned char flags;  /* active/obsolete flags */

#endif

       unsigned char data[ENV_SIZE]; /* Environment data */

} env_t;

关于以上结构的说明:

crc是u-boot在保存env 的时候加上去的校验头，在第一次启动时一般 crc校验会出错，这很正常，因为这时 Flash中的数据无效。

data字段保存实际的环境变量。u-boot 的 env 按 name=value”\0”的方式存储，在所有env的最后以”\0\0”表示整个 env 的结束。新的name=value对总是被添加到 env 数据块的末尾，当删除一个name=value对时，后面的环境变量将前移，对一个已经存在的环境变量的修改实际上先删除再插入。

env 可以保存在 u-boot 的 TEXT 段中，这样 env 就可以同 u-boot 一同加载入RAM中，这种方法没有测试过。

       上文提到u-boot会将 env 从 flash 等存储设备重定位到 RAM 中，在 env 的不同实现版本（ env_xxx.c ）中定义了 env_ptr, 它指向 env 在RAM中的位置。u-boot在重定位 env后对环境变量的操作都是针对 env_ptr。

       env_t 中除了数据之外还包含校验头，u-boot 把env_t 的数据指针有保存在了另外一个地方,这就是 gd_t 结构（ 不同平台有不同的 gd_t 结构 ）,这里以ARM为例仅列出和 env 相关的部分

typedef struct global_data

{

       …

       unsigned long env_off;         /* Relocation Offset */

       unsigned long env_addr;        /* Address of Environment struct ??? */

       unsigned long env_valid        /* Checksum of Environment valid */

       …

} gd_t;

gd_t.env_addr 即指向 env_ptr->data。

 

 

 

 

 

3.ENV 的初始化

start_armboot : （ lib_arm/board.c ）

*env_init : env_xxx.c（ xxx = nand | flash | epprom … ）

env_relocate : env_common.c

*env_relocate_spec : env_xxx.c（ xxx=nand | flash | eporom… ）

3.1env_init

实现 env 的第一次初始化，对于nand env （非embedded方式）:

Env_nand.c : env_init

gd->env_addr = (ulong)&default_environment[0]; //先使gd->env_addr指向默认的环境变量

gd->env_valid = 1;// env 有效位置1

3.2 env_relocate

#ifdefine ENV_IS_EMBEDDED

…（略）

#else

env_ptr = (env_t *)malloc (CFG_ENV_SIZE);

#endif

if( gd->env_valid == 0) // 在 Env_annd.c : env_init 中已经将 gd->env_valid 置1

{

       …

}

else

       env_relocate_spec ();// 调用具体的 env_relocate_spec 函数

gd->env_addr = (ulong)&(env_ptr->data);// 最终完成将环境变量搬移到内存

这里涉及到两个和环境变量有关的宏

ENV_IS_EMBEDDED : env 是否存在于 u-boot TEXT 段中

CFG_ENV_SIZE : env 块的大小

实际上还需要几个宏来控制u-boot 对环境变量的处理

CFG_ENV_IS_IN_NAND : env 块是否存在于Nand Flash 中

CFG_ENV_OFFSET : env 块在 Flash 中偏移地址

 

3.3*env_relocate_spec

这里仅分析 Nand Flash 的 env_relocate_spec 实现

如果未设置 CFG_ENV_OFFSET_REDUND，env_relocate_spec的实现如下 :

void env_relocate_spec (void)

{

#if !defined(ENV_IS_EMBEDDED)

       ulong total;

       int ret;

 

       total = CFG_ENV_SIZE;

       ret = nand_read(&nand_info[0], CFG_ENV_OFFSET, &total, (u_char*)env_ptr);

      if (ret || total != CFG_ENV_SIZE)

              return use_default();

 

       if (crc32(0, env_ptr->data, ENV_SIZE) != env_ptr->crc)

              return use_default();

#endif /* ! ENV_IS_EMBEDDED */

}

上面的代码很清楚的表明了 env_relocate_spec 的意图，调用 nand_read 将环境变量从 CFG_ENV_OFFSET 处读出，环境变量的大小为 CFG_ENV_SIZE 注意 CFG_ENV_OFFSET和 CFG_ENV_SIZE 要和 Nand Flash 的块/页边界对齐。读出数据后再调用crc32 对env_ptr->data 进行校验并与保存在 env_ptr->crc 的校验码对比，看数据是否出错，从这里也可以看出在系统第一次启动时，Nand Flash 里面没有存储任何环境变量,crc校验肯定回出错，当我们保存环境变量后，接下来再启动板子u-boot就不会再报crc32出错了。

4. ENV 的保存

由上问的论述得知, env 将从永久性存储介质中搬到RAM里面，以后对env 的操作，比如修改环境变量的值，删除环境变量的值都是对这个 env 在RAM中的拷贝进行操作，由于RAM的特性，下次启动时所做的修改将全部消失，u-boot提供了将env 写回 永久性存储介质的命令支持 : saveenv，不同版本的 env （ nand flash, flash … ）实现方式不同，以Nand Flash 的实现（未定义CFG_ENV_OFFSET_REDUND）为例

Env_nand.c : saveenv

int saveenv(void)

{

       ulong total;

       int ret = 0;

 

       puts ("Erasing Nand...");

       if (nand_erase(&nand_info[0], CFG_ENV_OFFSET, CFG_ENV_SIZE))

              return 1;

 

       puts ("Writing to Nand... ");

       total = CFG_ENV_SIZE;

       ret = nand_write(&nand_info[0], CFG_ENV_OFFSET, &total, (u_char*)env_ptr);

       if (ret || total != CFG_ENV_SIZE)

              return 1;

 

       puts ("done\n");

       return ret;

}

Nand Flash 的 saveenv 命令实现很简单，调用nand_erase 和nand_write进行Nand Flash的 erase, write。nand_write/erase使用的是u-boot 的nand驱动框架，我在做开发的过程中使用的是nand_legacy驱动，所以可以把nand_erase和nand_write改成nand_legacy_erase和nand_legacy_rw就可实现nand_legacy驱动的保存环境变量版本。

http://blog.chinaunix.net/u1/47239/showart_375478.html