小结U-Boot移植

 

U-Boot系统移植

目的	制作一个引导程序可以初始化硬件设备、准备软件环境和调用操作系统(类似PC的Bios)

 

参考：《嵌入式Linux应用开发完全手册》

 

1、硬件环境：

CPU	S3C2440
SDRAM	H57V2562GTR-60C	64M
NandFlash	K9F2G08U0B	256M
NorFlash	EN29LV160AB	2M
lCD	天嵌4.3寸(TQ43)	480*272
网卡	DM9000EP	100M

 

2、软件平台：

系统	Scientific Linux 版本6.0(Carbon)	内核Linux 2.6.32-71.el6.i686
交叉编译工具	EABI4.3.3
源码	U-Boot1.1.6

 

3、源码解压后的目录：(红色平台依赖，绿色通用，黑色应用程序或工具和文档)

Board:	U-boot支持的每个开发板的文件，都会以子目录的形式存放在 baord 目录下。
Common:	存放U-Boot 支持的所有命令。无须大幅度修改，一般是加一些调试信息，打开或关闭一些宏。可增加自己的 u-boot 命令
Cpu:	每个目录对应一个架构的cpu。
Disk:	这是要对磁盘的支持。我们只移植 u-boot 的话，那这个对我们也没有意义。
Doc:	参考文档的意思，这是最没用的，也是最有用的。
Driver:	u-boot支持的所有的驱动代码。如果您需要添加自己的驱动代码，也可以放在这里。然后再 makefile 中加入相应的.o 文件名。
Dtt:	数字温度测量器或传感器的驱动
Examples:	可在U-Boot下运行的示例程序；如hello_world.c,timer.c；
Fs:	u-boot支持的文件系统。目前 已能支持包括cramfs、fat、fdos、jffs2 等。
Include:	头文件以及对各种硬件平台的系统配置文件。对特定的开发板，都需要修改系统配置文件，它存放在 include 目录下的 configs 子目录中。
Lib_xxx:	这是与体系结构相关的库文件。
Nand_spl:	NAND存储器相关代码
Net:	存放有关网络协议的实现的代码。比如 TFTP 协议的实现就在这里面。
Post:	上电自检的目录。
Rtc:	RTC驱动程序
Tools:	生成 u-boot 的工具的目录。比如创建 bin 镜像文件等。

 

 

4、U-Boot的编译过程：

Stage1	#make distclean 清除之前编译产生的文件
Stage2	#make smdk2410_config
分析过程，在toplevel Makefile	smdk2410_config是Makefile的一个目标，定义如下： /******************************************************************************/ smdk2410_config : unconfig @$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0 unconfig: @rm -f $(obj)include/config.h $(obj)include/config.mk \ $(obj)board/*/config.tmp  $(obj)board/*/*/config.tmp /******************************************************************************/ 各项说明如下: arm: CPU的架构(ARCH) arm920t: CPU的类型(CPU)，其对应于cpu/arm920t子目录 smdk2410: 开发板的型号(BOARD)，对应于board/smdk2410目录 NULL: 开发者/或经销商(vender) s3c24x0: 片上系统(SOC)   /******************************************************************************/ MKCONFIG主要完成以下三个任务： 1、在include文件夹下建立相应的软连接 2、生成Makefile包含文件include/config.mk 3、生成include/config.h头文件 /******************************************************************************/
以下几步也在toplevel Makefile但不是分析编译过程	指定交叉编译器路径：改toplevel Makefile /******************************************************************************/ ifeq ($(ARCH),arm)               #这里根据ARCH变量，指定编译器前缀。 CROSS_COMPILE = arm-linux- endif /******************************************************************************/
	U-boot需要的目标文件: /******************************************************************************/ OBJS  = cpu/$(CPU)/start.o       # 顺序很重要，start.o必须放第一位 /******************************************************************************/
	需要的库文件: /******************************************************************************/ LIBS  = lib_generic/libgeneric.a LIBS += board/$(BOARDDIR)/lib$(BOARD).a LIBS += cpu/$(CPU)/lib$(CPU).a ............. LIBS += common/libcommon.a LIBS += $(BOARDLIBS) LIBS := $(addprefix $(obj),$(LIBS)) .PHONY : $(LIBS) /******************************************************************************/
	最终生成的各种镜像文件： /******************************************************************************/ ALL = $(obj)u-boot.srec $(obj)u-boot.bin $(obj)System.map $(U_BOOT_NAND) all:  $(ALL) $(obj)u-boot.hex: $(obj)u-boot $(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O ihex $< $@ $(obj)u-boot.srec: $(obj)u-boot $(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O srec $< $@ $(obj)u-boot.bin: $(obj)u-boot $(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O srec $< $@ /*******************************************************************************/
Stage3	#make

 

5、小结U-Boot ELF文件镜像的生成过程：

@依赖目标depend：	生成各个子目录的 .depend 文件(.depend列出每个目标文件的依赖文件)。生成方法，调用每个子目录的make_depend。 /***********************************************************************/ depend dep:        for dir in $(SUBDIRS) ; do $(MAKE) -C $$dir _depend ; done /***********************************************************************/
@依赖目标version：	生成版本信息到版本文件VERSION_FILE中。 /***********************************************************************/ version:        @echo -n "#define U_BOOT_VERSION \"U-Boot " > $(VERSION_FILE); \        echo -n "$(U_BOOT_VERSION)" >> $(VERSION_FILE); \        echo -n $(shell $(CONFIG_SHELL) $(TOPDIR)/tools/setlocalversion \        $(TOPDIR)) >> $(VERSION_FILE); \        echo "\"" >> $(VERSION_FILE) /***********************************************************************/
@伪目标SUBDIRS：	执行tools ,examples ,post, post\cpu 子目录下面的make文件。 /***********************************************************************/ SUBDIRS = tools \            examples \             post \        post/cpu .PHONY : $(SUBDIRS) $(SUBDIRS):        $(MAKE) -C $@ all /***********************************************************************/
@依赖目标$(OBJS)：	目标即cpu/start.o /***********************************************************************/ $(OBJS):        $(MAKE) -C cpu/$(CPU) $(if $(REMOTE_BUILD),$@,$(notdir $@)) /***********************************************************************/
@依赖目标$(LIBS)：	这个目标太多，都是每个子目录的库文件*.a ，通过执行相应子目录下的make来完成 /***********************************************************************/ $(LIBS):         $(MAKE) -C $(dir $(subst $(obj),,$@)) /***********************************************************************/
@依赖目标$(LDSCRIPT)：	对于smdk2410,LDSCRIPT即连接脚本文件是board/smdk2410/u-boot.lds，定义了连接时各个目标文件是如何组织的。 /***********************************************************************/ LDSCRIPT := $(TOPDIR)/board/$(BOARDDIR)/u-boot.lds LDFLAGS += -Bstatic -T $(LDSCRIPT) -Ttext $(TEXT_BASE) $(PLATFORM_LDFLAGS) /***********************************************************************/
@执行连接命令：	把start.o和各个子目录makefile生成的库文件按照LDFLAGS连接在一起，生成ELF文件u-boot 和连接时内存分配图文件u-boot.map。 /***********************************************************************/ cd $(LNDIR) && $(LD) $(LDFLAGS) $$UNDEF_SYM $(__OBJS) \    --start-group $(__LIBS) --end-group $(PLATFORM_LIBS) \    -Map u-boot.map -o u-boot /***********************************************************************/
总结：	MAKE工程的编译流程就是通过执行执行一个make *_config传入ARCH，CPU，BOARD，SOC参数，然后mkconfig根据参数将include头文件夹相应的头文件夹连接好，生成config.h。然后执行make分别调用各子目录的Makefile 生成所有的obj文件和obj库文件*.a.最后连接所有目标文件，生成镜像。不同格式的镜像都是调用相应工具由elf镜像生成。

 

 

6、U-Boot启动过程：(有两种启动方式：1、启动加载(bootloading) 2、下载downloading)

stage1	过程	调用的文件
1	定义入口	cpu/arm920t/start.s
2	设异常向量表	cpu/arm920t/start.s
3	设置CPU为SVC模式	cpu/arm920t/start.s
4	关看门狗	cpu/arm920t/start.s
5	禁止所有中断	cpu/arm920t/start.s
6	设CPU速度和时钟及中断控制寄存器	cpu/arm920t/start.s
7	禁止MMU和cache	cpu/arm920t/start.s
8	初始化内存控制器（SDRAM）	cpu/arm920t/start.s 调用 board/smdk2410/lowlevel_init.s
9	搬移ROM中代码到RAM	cpu/arm920t/start.s
10	设堆栈	cpu/arm920t/start.s
11	进入C代码	lib_arm/board.c start_armboot( )
stage2
12	调用一系列初始化函数	lib_arm/board.c中start_armboot函数
13	初始化内存设备
14	初始化内存分配函数
15	若有NAND，初始化	flash_init
16	若有显示器，初始化	env_relocate
17	若有网络设备，填写IP及MAC地址
18	进入命令循环，接受用户命令	command/main.c

注1：有些过程并不是必需的，以上是针对一般情况。

注2：具体的过程分析可借助Source Insight软件对cpu/arm920t/start.s进行分析。

 

 

 

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未完，待续……

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