對(duì)于嵌入式為什么要有uboot的深度解析

為什么要有uboot

1.1、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要部件

(1)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就是以CPU為核心來運(yùn)行的系統(tǒng)。典型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有：PC機(jī)（臺(tái)式機(jī)+筆記本）、嵌入式設(shè)備（手機(jī)、平板電腦、游戲機(jī)）、單片機(jī)（家用電器像電飯鍋、空調(diào)）

(2)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成部件非常多，不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成部件也不同。但是所有的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)需要的主要核心部件都是3個(gè)東西：

CPU+外部存儲(chǔ)器（Flash/硬盤）+內(nèi)部存儲(chǔ)器（DDR SDRAM/SDRAM/SRAM）

1.2、PC機(jī)的啟動(dòng)過程

(1)部署：典型的PC機(jī)的BIOS程序部署在PC機(jī)主板上（隨主板出廠時(shí)已經(jīng)預(yù)制了），操作系統(tǒng)部署在硬盤上，內(nèi)存在掉電時(shí)無作用，CPU在掉電時(shí)不工作。

(2)啟動(dòng)過程：PC上電后先執(zhí)行BIOS程序（實(shí)際上PC的BIOS就是NorFlash），BIOS程序負(fù)責(zé)初始化DDR內(nèi)存，負(fù)責(zé)初始化硬盤，然后從硬盤上將OS鏡像讀取到DDR中，然后跳轉(zhuǎn)到DDR中去執(zhí)行OS直到啟動(dòng)（OS啟動(dòng)后BIOS就無用了）

1.3、典型嵌入式linux系統(tǒng)啟動(dòng)過程

(1)典型嵌入式系統(tǒng)的部署：uboot程序部署在Flash（能作為啟動(dòng)設(shè)備的Flash）上、OS部署在FLash（嵌入式系統(tǒng)中用Flash代替了硬盤）上、內(nèi)存在掉電時(shí)無作用，CPU在掉電時(shí)不工作。

(2)啟動(dòng)過程：嵌入式系統(tǒng)上電后先執(zhí)行uboot、然后uboot負(fù)責(zé)初始化DDR，初始化Flash，然后將OS從Flash中讀取到DDR中，然后啟動(dòng)OS（OS啟動(dòng)后uboot就無用了）

總結(jié)：嵌入式系統(tǒng)和PC機(jī)的啟動(dòng)過程幾乎沒有兩樣，只是BIOS成了uboot，硬盤成了Flash。

1.4、android系統(tǒng)啟動(dòng)過程

(1)Android系統(tǒng)的啟動(dòng)和Linux系統(tǒng)（前面講的典型的嵌入式系統(tǒng)啟動(dòng)）幾乎一樣。幾乎一樣意思就是前面完全一樣，只是在內(nèi)核啟動(dòng)后加載根文件系統(tǒng)后不同了。

(2)可以認(rèn)為啟動(dòng)分為2個(gè)階段：第一個(gè)階段是uboot到OS啟動(dòng)；第二個(gè)階段是OS啟動(dòng)后到rootfs加載到命令行執(zhí)行；現(xiàn)在我們主要研究第一個(gè)階段，android的啟動(dòng)和linux的差別在第二階段。

1.5、總結(jié)：uboot到底是干嘛的

(1)uboot主要作用是用來啟動(dòng)操作系統(tǒng)內(nèi)核。

(2)uboot還要負(fù)責(zé)部署整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

(3)uboot中還有操作Flash等板子上硬盤的驅(qū)動(dòng)。

(4)uboot還得提供一個(gè)命令行界面供人來操作。

為什么是uboot

2.1、uboot從哪里來的？

(1)uboot是SourceForge上的開源項(xiàng)目

(2)uboot項(xiàng)目的作者：一個(gè)德國人最早發(fā)起的項(xiàng)目

(3)uboot就是由一個(gè)人發(fā)起，然后由整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上所有感興趣的人共同維護(hù)發(fā)展而來的一個(gè)bootloader。

2.2、uboot的發(fā)展歷程

(1)自己使用的小開源項(xiàng)目。

(2)被更多人認(rèn)可使用

(3)被SoC廠商默認(rèn)支持。

總結(jié)：uboot經(jīng)過多年發(fā)展，已經(jīng)成為事實(shí)上的業(yè)內(nèi)bootloader標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在大部分的嵌入式設(shè)備都會(huì)默認(rèn)使用uboot來做為bootloader。

2.3、uboot的版本號(hào)問題

(1)早期的uboot的版本號(hào)類似于這樣：uboot1.3.4。后來版本號(hào)便成了類似于uboot-2010.06。

(2)uboot的核心部分幾乎沒怎么變化，越新的版本支持的開發(fā)板越多而已，對(duì)于一個(gè)老版本的芯片來說，新舊版本的uboot并沒有差異。

2.4、uboot的可移植性的正確理解

(1)uboot就是universal bootloader（通用的啟動(dòng)代碼），通用的意思就是在各種地方都可以用。所以說uboot具有可移植性。

(2)uboot具有可移植性并不是說uboot在哪個(gè)開發(fā)板都可以隨便用，而是說uboot具有在源代碼級(jí)別的移植能力，可以針對(duì)多個(gè)開發(fā)板進(jìn)行移植，移植后就可以在這個(gè)開發(fā)板上使用了。

uboot必須解決哪些問題

3.1、自身可開機(jī)直接啟動(dòng)

(1)一般的SoC都支持多種啟動(dòng)方式，譬如SD卡啟動(dòng)、NorFlash啟動(dòng)、NandFlash啟動(dòng)等·····uboot要能夠開機(jī)啟動(dòng)，必須根據(jù)具體的SoC的啟動(dòng)設(shè)計(jì)來設(shè)計(jì)uboot。

(2)uboot必須進(jìn)行和硬件相對(duì)應(yīng)的代碼級(jí)別的更改和移植，才能夠保證可以從相應(yīng)的啟動(dòng)介質(zhì)啟動(dòng)。uboot中第一階段的start.S文件中具體處理了這一塊。

3.2、能夠引導(dǎo)操作系統(tǒng)內(nèi)核啟動(dòng)并給內(nèi)核傳參

(1)uboot的終極目標(biāo)就是啟動(dòng)內(nèi)核。

(2)linux內(nèi)核在設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)為可以被傳參。也就是說我們可以在uboot中事先給linux內(nèi)核準(zhǔn)備一些啟動(dòng)參數(shù)放在內(nèi)存中特定位置然后傳給內(nèi)核，內(nèi)核啟動(dòng)后會(huì)到這個(gè)特定位置去取uboot傳給他的參數(shù)，然后在內(nèi)核中解析這些參數(shù)，這些參數(shù)將被用來指導(dǎo)linux內(nèi)核的啟動(dòng)過程。

3.3、能提供系統(tǒng)部署功能

(1)uboot必須能夠被人借助而完成整個(gè)系統(tǒng)（包括uboot、kernel、rootfs等的鏡像）在Flash上的燒錄下載工作。

(2)裸機(jī)教程中刷機(jī)（ARM裸機(jī)第三部分）就是利用uboot中的fastboot功能將各種鏡像燒錄到iNand中，然后從iNand啟動(dòng)。

3.4能進(jìn)行soc級(jí)和板級(jí)硬件管理

(1)uboot中實(shí)現(xiàn)了一部分硬件的控制能力（uboot中初始化了一部分硬件），因?yàn)閡boot為了完成一些任務(wù)必須讓這些硬件工作。譬如uboot要實(shí)現(xiàn)刷機(jī)必須能驅(qū)動(dòng)iNand，譬如uboot要在刷機(jī)時(shí)LCD上顯示進(jìn)度條就必須能驅(qū)動(dòng)LCD，譬如uboot能夠通過串口提供操作界面就必須驅(qū)動(dòng)串口。譬如uboot要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能就必須驅(qū)動(dòng)網(wǎng)卡芯片。

(2)SoC級(jí)（譬如串口）就是SoC內(nèi)部外設(shè)，板級(jí)就是SoC外面開發(fā)板上面的硬件（譬如網(wǎng)卡、iNand）

3.5、uboot的“生命周期”

(1)uboot的生命周期就是指：uboot什么時(shí)候開始運(yùn)行，什么時(shí)候結(jié)束運(yùn)行。

(2)uboot本質(zhì)上是一個(gè)裸機(jī)程序（不是操作系統(tǒng)），一旦uboot開始SoC就會(huì)單純運(yùn)行uboot（意思就是uboot運(yùn)行的時(shí)候別的程序是不可能同時(shí)運(yùn)行的），一旦uboot結(jié)束運(yùn)行則無法再回到uboot（所以u(píng)boot啟動(dòng)了內(nèi)核后uboot自己本身就死了，要想再次看到uboot界面只能重啟系統(tǒng)。重啟并不是復(fù)活了剛才的uboot，重啟只是uboot的另一生）

(3)uboot的入口和出口。uboot的入口就是開機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，uboot的唯一出口就是啟動(dòng)內(nèi)核。uboot還可以執(zhí)行很多別的任務(wù)（譬如燒錄系統(tǒng)），但是其他任務(wù)執(zhí)行完后都可以回到uboot的命令行繼續(xù)執(zhí)行uboot命令，而啟動(dòng)內(nèi)核命令一旦執(zhí)行就回不來了。

總結(jié)：一切都是為了啟動(dòng)內(nèi)核

uboot的工作方式

4.1、從裸機(jī)程序鏡像uboot.bin說起

(1)uboot的本質(zhì)就是一個(gè)裸機(jī)程序，和我們裸機(jī)全集中寫的那些裸機(jī)程序xx.bin并沒有本質(zhì)區(qū)別。如果非說要有區(qū)別，那就是：我們寫的大部分小于16KB，而uboot大于16KB（一般uboot在180k-400k之間）

(2)uboot本身是一個(gè)開源項(xiàng)目，由若干個(gè).c文件和.h文件組成，配置編譯之后會(huì)生成一個(gè)uboot.bin，這就是uboot這個(gè)裸機(jī)程序的鏡像文件。然后這個(gè)鏡像文件被合理的燒錄到啟動(dòng)介質(zhì)中拿給SoC去啟動(dòng)。也就是說uboot在沒有運(yùn)行時(shí)表現(xiàn)為uboot.bin，一般躺在啟動(dòng)介質(zhì)中。

(3)uboot運(yùn)行時(shí)會(huì)被加載到內(nèi)存中然后一條指令一條指令的拿給CPU去運(yùn)行。

4.2、uboot的命令式shell界面

(1)普通的裸機(jī)程序運(yùn)行起來就直接執(zhí)行了，執(zhí)行時(shí)效果和代碼有關(guān)。

(2)有些程序需要和人進(jìn)行交互，于是乎程序中就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)shell（shell就是提供人機(jī)交互的一個(gè)界面，回想ARM裸機(jī)全集第十六部分），uboot就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)shell。

注意：shell并不是操作系統(tǒng)，和操作系統(tǒng)一點(diǎn)關(guān)系都沒有。linux中打開一個(gè)終端后就得到了一個(gè)shell，可以輸入命令回車執(zhí)行。uboot中的shell工作方式和linux中的終端shell非常像（其實(shí)幾乎是一樣的，只是命令集不一樣。譬如linux中可以ls，uboot中l(wèi)s就不識(shí)別）

4.3、掌握uboot使用的2個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：命令和環(huán)境變量

(1)uboot啟動(dòng)后大部分時(shí)間和工作都是在shell下完成的（譬如uboot要部署系統(tǒng)要在shell下輸命令、要設(shè)置環(huán)境變量也得在命令行地下，要啟動(dòng)內(nèi)核也要在命令行底下敲命令）

(2)命令就是uboot的shell中可以識(shí)別的各種命令。uboot中有幾十個(gè)命令，其中有一些常用另一些不常用（我們還可以自己給uboot添加命令），后面會(huì)用幾節(jié)課時(shí)間來依次學(xué)習(xí)uboot中常用命令。

(3)uboot的環(huán)境變量和操作系統(tǒng)的環(huán)境變量工作原理和方式幾乎完全相同。uboot在設(shè)計(jì)時(shí)借助了操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念（命令行工作方式借鑒了linux終端命令行，環(huán)境變量借鑒了操作系統(tǒng)的環(huán)境變量，uboot的驅(qū)動(dòng)管理幾乎完全照抄了linux的驅(qū)動(dòng)框架）。

(4)環(huán)境變量可以被認(rèn)為是系統(tǒng)的全局變量，環(huán)境變量名都是系統(tǒng)內(nèi)置的（認(rèn)識(shí)就認(rèn)識(shí)，不認(rèn)識(shí)就不認(rèn)識(shí)，這部分是系統(tǒng)自帶的默認(rèn)的環(huán)境變量，譬如PATH；但是也有一部分環(huán)境變量是自己添加的，自己添加的系統(tǒng)就不認(rèn)識(shí)但是我們自己認(rèn)識(shí)）。系統(tǒng)或者我們自己的程序在運(yùn)行時(shí)可以通過讀取環(huán)境變量來指導(dǎo)程序的運(yùn)行。這樣設(shè)計(jì)的好處就是靈活，譬如我們要讓一個(gè)程序更改運(yùn)行方法，不用去重新修改程序代碼再重新編譯運(yùn)行，而只要修改相應(yīng)的環(huán)境變量就可以了。

(5)環(huán)境變量就是運(yùn)行時(shí)的配置屬性。

uboot的常用命令1

5.1、類似linux終端的行緩沖命令行

(1)行緩沖的意思就是：當(dāng)我們向終端命令行輸入命令的時(shí)候，這些命令沒有立即被系統(tǒng)識(shí)別，而是被緩沖到一個(gè)緩存區(qū)（也就是系統(tǒng)認(rèn)為我們還沒有輸入完），當(dāng)我們按下回車鍵（換行）后系統(tǒng)就認(rèn)為我們輸入完了，然后將緩沖區(qū)中所有剛才輸入的作為命令拿去分析處理。

(2)linux終端設(shè)計(jì)有3種緩沖機(jī)制：無緩沖、行緩沖、全緩沖

（3）有些命令有簡化的別名，譬如printenv命令可以簡化為print，譬如setenv可以簡化為set

（4）有些命令會(huì)帶參數(shù)（注意格式是固定的），uboot的每個(gè)命令都有事先規(guī)定好的各種格式。有些命令就是不帶參數(shù)的，譬如printenv/print命令；有些命令帶可選的參數(shù)（可以帶也可以不帶，當(dāng)然帶不帶參數(shù)的執(zhí)行結(jié)果是不同的）；有些命令帶必須的參數(shù)（譬如setenv/set命令）

（5）采用“help+命令名”來查詢命令的詳細(xì)信息，只輸入help時(shí)，則打印出命令列表。

5.2、命令中的特殊符號(hào)（譬如單引號(hào)）

(1)uboot的有些命令帶的參數(shù)非常長，為了告訴uboot這個(gè)非常長而且中間有好多個(gè)空格的東西是給他的一整個(gè)參數(shù)，所以用單引號(hào)將這個(gè)很長且中間有空格隔開的參數(shù)引起來。

(2)別的符號(hào)也許也有，而且有特定的意義。當(dāng)碰到uboot的命令行有特殊符號(hào)時(shí)要注意不是弄錯(cuò)了，而是可能有特別的含義。

5.3、有些命令是一個(gè)命令族（譬如movi）

(1)命令族意思就是好多個(gè)命令開頭都是用同一個(gè)命令關(guān)鍵字的，但是后面的參數(shù)不一樣，這些命令的功能和作用也不同。這就叫一個(gè)命令族。

(2)同一個(gè)命令族中所有的命令都有極大的關(guān)聯(lián)，譬如movi開頭的命令族都和moviNand（EMMC、iNand）操作有關(guān)。

5.4、第一個(gè)命令：printenv/print

(1)print命令不用帶參數(shù)，作用是打印出系統(tǒng)中所有的環(huán)境變量。

(2)環(huán)境變量就好像程序的全局變量一樣。程序中任何地方都可以根據(jù)需要去調(diào)用或者更改環(huán)境變量（一般都是調(diào)用），環(huán)境變量和全局變量不同之處在于：全局變量的生命周期是在程序的一次運(yùn)行當(dāng)中，開始運(yùn)行時(shí)誕生程序結(jié)束時(shí)死亡，下次運(yùn)行程序時(shí)從頭開始；但是環(huán)境變量被存儲(chǔ)在Flash的另一塊專門區(qū)域（Flash上有一個(gè)環(huán)境變量分區(qū)），一旦我們?cè)诔绦蛑斜４媪嗽摥h(huán)境變量，那么下次開機(jī)時(shí)該環(huán)境變量的值將維持上一次更改保存后的值。

uboot的常用命令2

1、設(shè)置（添加/更改）環(huán)境變量：setenv/set

用法：set namevalue

2、保存環(huán)境變量的更改：saveenv/save

saveenv/save命令不帶參數(shù)，直接執(zhí)行，作用是將內(nèi)存中的環(huán)境變量的值同步保存到Flash中環(huán)境變量的分區(qū)。注意：環(huán)境變量的保存是整體的覆蓋保存，也就是說內(nèi)存中所有的環(huán)境變量都會(huì)整體的將Flash中環(huán)境變量分區(qū)中原來的內(nèi)容整體覆蓋。

總結(jié)：徹底更改一個(gè)環(huán)境變量的值，需要2步：

第一步：set命令來更改內(nèi)存中的環(huán)境變量

第二步：用save命令將其同步到Flash中環(huán)境變量的分區(qū)。

有時(shí)候我們只是想測試下這個(gè)環(huán)境變量，不希望影響到下一次開機(jī)，那就只set不save，這樣set后當(dāng)前本次運(yùn)行的uboot已經(jīng)起效果了，只不過沒save下一次開機(jī)還是會(huì)恢復(fù)到原來的狀況。

3、網(wǎng)絡(luò)測試指令：ping

(1)命令用法：ping ip地址

注意：ping是測試開發(fā)板和主機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)鏈接，注意以下步驟：

1)首先要插上網(wǎng)線。

2)先試圖ping通主機(jī)windows。注意Windows中有線網(wǎng)卡的地址設(shè)置（設(shè)置本地連接）。設(shè)置主機(jī)windows的本地連接IPv4地址為192.168.1.10

3)第三步確認(rèn)開發(fā)板中uboot里幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的環(huán)境變量的值對(duì)不對(duì)。最重要的是ipaddr（這個(gè)環(huán)境變量表示當(dāng)前開發(fā)板的IP地址），這個(gè)地址必須和主機(jī)windows的IP地址在同一個(gè)網(wǎng)段。

網(wǎng)段的概念：一個(gè)IP地址分為2部分，一部分是網(wǎng)段地址，另一部分是網(wǎng)段內(nèi)的主機(jī)地址（由子網(wǎng)掩碼來區(qū)分哪一部分是網(wǎng)段地址，哪一部分是IP地址）。在子網(wǎng)掩碼是255.255.255.0的情況下，192.168.1.10這個(gè)IP地址的前三部分（192.168.1.）屬于網(wǎng)段地址，第4部分（10）屬于主機(jī)地址。

開發(fā)板和主機(jī)的ping通

上節(jié)課最后的結(jié)果是：uboot中的ipaddr和主機(jī)windows本地連接地址已經(jīng)設(shè)置到一個(gè)網(wǎng)段，但是實(shí)際還ping不通。

還發(fā)現(xiàn)了這樣的現(xiàn)象：1、我把2個(gè)的網(wǎng)段都從192.168.1.x改到192.168.0.x時(shí)會(huì)ping通一次，第二次開始就ping不通了；2、有同學(xué)說ping不通可能是因?yàn)閡boot中g(shù)atewayip沒設(shè)置，我就實(shí)際測試設(shè)置網(wǎng)管為同網(wǎng)段.1，再次測試結(jié)論是第一次ping通了，第二次開始又不通了。

7.1、開發(fā)板運(yùn)行l(wèi)inux下和主機(jī)Windows的ping通

(1)先將開發(fā)板刷機(jī)成linux+QT鏡像（刷機(jī)見裸機(jī)教程第三部分），然后啟動(dòng)進(jìn)入linux命令行終端下。

(2)在linux下使用ifconfig命令將開發(fā)板中l(wèi)inux系統(tǒng)的IP地址設(shè)置為和主機(jī)windows同一網(wǎng)段（為了上課方便，以后就固定：主機(jī)windows地址192.168.1.10，開發(fā)板uboot或linux的地址為192.168.1.20，虛擬機(jī)ubuntu地址為192.168.1.141）

(3)此時(shí)開發(fā)板端ping windows通的。

(4)windows中ping開發(fā)板也是通的。

說明：首先開發(fā)板和主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)部分硬件都是好的，網(wǎng)絡(luò)連接也是好的，主機(jī)windows中的網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)置是好的。

7.2、開發(fā)板運(yùn)行l(wèi)inux下和虛擬機(jī)ubuntu的ping通

(1)在linux基礎(chǔ)課中講過：虛擬機(jī)的網(wǎng)卡設(shè)置可以選擇好幾種方式，常用的就是NAT和橋接（bridged）。

(2)虛擬機(jī)要和開發(fā)板進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，只能通過橋接方式連接。

(3)虛擬機(jī)要想被開發(fā)板ping通，設(shè)置步驟如下：

第一步：虛擬機(jī)設(shè)置成橋接方式。

第二步：虛擬機(jī)的菜單中有個(gè)“虛擬網(wǎng)絡(luò)編輯器”，這里面要設(shè)置為橋接到有線網(wǎng)卡。（默認(rèn)是自動(dòng)的，自動(dòng)的一般會(huì)影響ping通。因?yàn)殡娔X現(xiàn)在一般都有2個(gè)網(wǎng)卡：一個(gè)有線的一個(gè)無線的。如果選了自動(dòng)，那么虛擬機(jī)會(huì)自動(dòng)橋接到無線網(wǎng)卡上，但是我們卻是通過有線網(wǎng)卡來連接開發(fā)板的，自然ping不通）

第三步：在虛擬機(jī)ubuntu中設(shè)置IP地址為192.168.1.141（可以通過/etc/network/interfaces文件來設(shè)置靜態(tài)的然后重啟；也可以直接命令行ifconfig去設(shè)置）

(4)此時(shí)開發(fā)板ping虛擬機(jī)ubuntu應(yīng)該就通了。

(5)此時(shí)虛擬機(jī)ubuntu中ping開發(fā)板也是通的。

7.3、開發(fā)板運(yùn)行uboot下和主機(jī)Windows的ping通

(1)剛才開發(fā)板運(yùn)行l(wèi)inux時(shí)和主機(jī)windows、虛擬機(jī)ubuntu都ping通了，說明硬件和連接和主機(jī)設(shè)置沒錯(cuò)。

(2)此時(shí)開發(fā)板重啟進(jìn)入uboot，設(shè)置好ipaddr、gatewayip，然后去ping windows發(fā)現(xiàn)還是不通。 懷疑uboot本身網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)有問題。

(3)然后同樣情況下嘗試去ping通虛擬機(jī)ubuntu，理論分析應(yīng)該也不通，但是實(shí)際發(fā)現(xiàn)是通的。

7.4、開發(fā)板運(yùn)行uboot下和虛擬機(jī)ubuntu的ping通

uboot和虛擬機(jī)ubuntu互相ping通（前提是虛擬機(jī)ubuntu設(shè)置為橋接，且橋接到有線網(wǎng)卡，且ip地址設(shè)置正確的情況下）

結(jié)論：開發(fā)板中運(yùn)行的uboot有點(diǎn)小bug，ping windows就不通，ping虛擬機(jī)ubuntu就通。

uboot常用命令3

8.1、tftp下載指令：tftp

(1)uboot本身主要目標(biāo)是啟動(dòng)內(nèi)核，為了完成啟動(dòng)內(nèi)核必須要能夠部署內(nèi)核，uboot為了部署內(nèi)核就需要將內(nèi)核鏡像從主機(jī)中下載過來然后燒錄到本地flash中。uboot如何從主機(jī)（windows或者虛擬機(jī)ubuntu）下載鏡像到開發(fā)板上？有很多種方式，主流方式是：fastboot和tftp。

fastboot的方式是通過USB線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

tftp的方式是通過有線網(wǎng)絡(luò)的。典型的方式就是通過網(wǎng)絡(luò)，fastboot是近些年才新發(fā)展的。

(2)tftp方式下載時(shí)實(shí)際上uboot扮演的是tftp客戶端程序角色，主機(jī)windows或虛擬機(jī)ubuntu中必須有一個(gè)tftp服務(wù)器，然后將要下載的鏡像文件放在服務(wù)器的下載目錄中，然后開發(fā)板中使用uboot的tftp命令去下載即可。

(3)有些人習(xí)慣在windows中搭建tftp服務(wù)器，一般是用一些軟件來搭建（譬如tftpd32，使用起來比較簡單）；有些人習(xí)慣在linux下搭建tftp服務(wù)器，可以參考網(wǎng)盤中的虛擬機(jī)下載目錄下的一個(gè)教程《嵌入式開發(fā)環(huán)境搭建-基于14.04.pdf》，這里面有ubuntu中搭建tftp服務(wù)器的教程，也可以自己上網(wǎng)搜索教程嘗試。（如果你直接就用我的虛擬機(jī)，那就已經(jīng)搭建好了，不用再搭建了；如果是自己新裝的那就參考文檔搭建；如果你的版本和我的不一樣那搭建過程可能不一樣）

(4)我的虛擬機(jī)搭建的時(shí)候設(shè)置的tftp下載目錄是/tftpboot，將要被下載的鏡像復(fù)制到這個(gè)目錄下。

(5)檢查開發(fā)板uboot的環(huán)境變量，注意serverip必須設(shè)置為虛擬機(jī)ubuntu的ip地址。（serverip這個(gè)環(huán)境變量的意義就是主機(jī)tftp服務(wù)器的ip地址）

(6)然后在開發(fā)板的uboot下先ping通虛擬機(jī)ubuntu，然后再嘗試下載：tftp 0x30000000 zImage-qt（意思是將服務(wù)器上名為zImage-qt的文件下載到開發(fā)板內(nèi)存的0x30000000地址處。）

(7)鏡像下載到開發(fā)板的DDR中后，uboot就可以用movi指令進(jìn)行鏡像的燒寫了。

注意：

如果你是用的windows下的tftp服務(wù)器，那uboot的serverip就要設(shè)置為和windwos下tftp服務(wù)器的ip地址一樣（windows下的tftp服務(wù)器軟件設(shè)置的時(shí)候就有個(gè)步驟是讓你設(shè)置服務(wù)器的ip地址，這個(gè)ip地址和主機(jī)windows必須在一個(gè)網(wǎng)段）。

uboot的常用命令4

9.1、SD卡/iNand操作指令movi

(1)開發(fā)板如果用SD卡/EMMC/iNand等作為Flash，則在uboot中操作flash的指令為movi（或mmc）

(2)movi指令是一個(gè)命令集，有很多子命令，具體用法可以help movi查看。

(3)movi的指令都是movi read和movi write一組的，movi read用來讀取iNand到DDR上，movi write用來將DDR中的內(nèi)容寫入iNand中。理解這些指令時(shí)一定要注意涉及到的2個(gè)硬件：iNand和DDR內(nèi)存。

(4)movi read {u-boot | kernel} {addr} 這個(gè)命令使用了一種通用型的描述方法來描述：movi和read外面沒有任何標(biāo)記說明每一次使用這個(gè)指令都是必選的；一對(duì)大括號(hào){}括起來的部分必選1個(gè)；大括號(hào)中的豎線表是多選一；中括號(hào)[]表示可選參數(shù)

(5)指令有多種用法，譬如movi read u-boot 0x30000000，意思就是把iNand中的u-boot分區(qū)讀出到DDR的0x30000000起始的位置處。（uboot代碼中將iNand分成了很多個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)有地址范圍和分區(qū)名，uboot程序操作中可以使用直接地址來操作iNand分區(qū)，也可以使用分區(qū)名來操作分區(qū)。）；注意這里的0x30000000也可以直接寫作30000000，意思是一樣的（uboot的命令行中所有數(shù)字都被默認(rèn)當(dāng)作十六進(jìn)制處理，不管你加不加0x都一樣）。

9.2、NandFlash操作指令nand

理解方法和操作方法完全類似于movi指令

9.3、內(nèi)存操作指令：mm、mw、md

(1)DDR中是沒有分區(qū)的（只聽說過對(duì)硬盤、Flash進(jìn)行分區(qū)，沒聽說過對(duì)內(nèi)存進(jìn)行分區(qū)····），但是內(nèi)存使用時(shí)要注意，千萬不能越界踩到別人了。因?yàn)閡boot是一個(gè)裸機(jī)程序，不像操作系統(tǒng)會(huì)由系統(tǒng)整體管理所有內(nèi)存，系統(tǒng)負(fù)責(zé)分配和管理，系統(tǒng)會(huì)保證內(nèi)存不會(huì)隨便越界。然后裸機(jī)程序中uboot并不管理所有內(nèi)存，內(nèi)存是散的隨便用的，所以如果程序員（使用uboot的人）自己不注意就可能出現(xiàn)自己把自己的數(shù)據(jù)給覆蓋了。（所以你思考下我們?yōu)槭裁窗製boot放在23E00000地址處）

(2)md就是memory display，用來顯示內(nèi)存中的內(nèi)容。

(3)mw就是memory write，將內(nèi)容寫到內(nèi)存中

(4)mm就是memory modify，修改內(nèi)存中的某一塊，說白了還是寫內(nèi)存（如果需要批量的逐個(gè)單元的修改內(nèi)存，用mm最合適）

9.4、啟動(dòng)內(nèi)核指令：bootm、go

(1)uboot的終極目標(biāo)就是啟動(dòng)內(nèi)核，啟動(dòng)內(nèi)核在uboot中表現(xiàn)為一個(gè)指令，uboot命令行中調(diào)用這個(gè)指令就會(huì)啟動(dòng)內(nèi)核（不管成功與否，所以這個(gè)指令是一條死路）。

(2)差別：bootm啟動(dòng)內(nèi)核同時(shí)給內(nèi)核傳參，而Go命令啟動(dòng)內(nèi)核不傳參。bootm其實(shí)才是正宗的啟動(dòng)內(nèi)核的命令，一般情況下都用這個(gè)；go命令本來不是專為啟動(dòng)內(nèi)核設(shè)計(jì)的，go命令內(nèi)部其實(shí)就是一個(gè)函數(shù)指針指向一個(gè)內(nèi)存地址然后直接調(diào)用那個(gè)函數(shù)，go命令的實(shí)質(zhì)就是PC直接跳轉(zhuǎn)到一個(gè)內(nèi)存地址去運(yùn)行而已。go命令可以用來在uboot中執(zhí)行任何的裸機(jī)程序（有一種調(diào)試裸機(jī)程序的方法就是事先啟動(dòng)uboot，然后在uboot中去下載裸機(jī)程序，用go命令去執(zhí)行裸機(jī)程序）

uboot的常用環(huán)境變量1

10.1、環(huán)境變量如何參與程序運(yùn)行

(1)環(huán)境變量有2份，一份在Flash中，另一份在DDR中。uboot開機(jī)時(shí)一次性從Flash中讀取全部環(huán)境變量到DDR中作為環(huán)境變量的初始化值，然后使用過程中都是用DDR中這一份，用戶可以用saveenv指令將DDR中的環(huán)境變量重新寫入Flash中去更新Flash中環(huán)境變量。下次開機(jī)時(shí)又會(huì)從Flash中再讀一次。

(2)環(huán)境變量在uboot中是用字符串表示的，也就是說uboot是按照字符匹配的方式來區(qū)分各個(gè)環(huán)境變量的。因此用的時(shí)候一定要注意不要打錯(cuò)字了。

1、自動(dòng)運(yùn)行倒數(shù)時(shí)間：bootdelay

2、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置：ipaddr serverip

(1)ipaddr是開發(fā)板的本地IP地址

(2)serverip是開發(fā)板通過tftp指令去tftp服務(wù)器下載東西時(shí)，tftp服務(wù)器的IP地址。

(3)gatewayip是開發(fā)板的本地網(wǎng)關(guān)地址

(4)netmask是子網(wǎng)掩碼

(5)ethaddr是開發(fā)板的本地網(wǎng)卡的MAC地址。

uboot的常用環(huán)境變量2

11.1、自動(dòng)運(yùn)行命令設(shè)置：bootcmd

(1)uboot啟動(dòng)后會(huì)開機(jī)自動(dòng)倒數(shù)bootdelay秒，如果沒有人按下回車打斷啟動(dòng)，則uboot會(huì)自動(dòng)執(zhí)行啟動(dòng)命令來啟動(dòng)內(nèi)核。

(2)uboot開機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)實(shí)際就是在內(nèi)部執(zhí)行了bootcmd這個(gè)環(huán)境變量的值所對(duì)應(yīng)的命令集：bootcmd=movi read kernel 30008000; bootm 30008000

意思是：將iNand的kernel分區(qū)讀取到DDR內(nèi)存的0x30008000地址處，然后使用bootm啟動(dòng)命令從內(nèi)存0x30008000處去啟動(dòng)內(nèi)核。

(3)set bootcmd printenv，然后saveenv；然后重啟則會(huì)看到啟動(dòng)倒數(shù)后自動(dòng)執(zhí)行printenv命令打印出環(huán)境變量。這個(gè)小實(shí)驗(yàn)說明開機(jī)自動(dòng)執(zhí)行了bootcmd。

(4)設(shè)置bootcmd環(huán)境變量：set bootcmd 'movi read kernel 30008000; bootm 30008000'

11.2、uboot給kernel傳參：bootargs

(1)linux內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)可以接收uboot給他傳遞的啟動(dòng)參數(shù)，這些啟動(dòng)參數(shù)是uboot和內(nèi)核約定好的形式、內(nèi)容，linux內(nèi)核在這些啟動(dòng)參數(shù)的指導(dǎo)下完成啟動(dòng)過程。這樣的設(shè)計(jì)是為了靈活，為了內(nèi)核在不重新編譯的情況下可以用不同的方式啟動(dòng)。

(2)我們要做的事情就是：在uboot的環(huán)境變量中設(shè)置bootargs，然后bootm命令啟動(dòng)內(nèi)核時(shí)會(huì)自動(dòng)將bootargs傳給內(nèi)核。

(3)環(huán)境變量bootargs=console=ttySAC2,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rw init=/linuxrc rootfstype=ext3

意義解釋：

console=ttySAC2,115200控制臺(tái)使用串口2，波特率115200.

root=/dev/mmcblk0p2rw根文件系統(tǒng)在SD卡端口0設(shè)備（iNand）第2分區(qū)，根文件系統(tǒng)是可讀可寫的

init=/linuxrclinux的進(jìn)程1（init進(jìn)程）的路徑

rootfstype=ext3根文件系統(tǒng)的類型是ext3

(4)內(nèi)核傳參非常重要。在內(nèi)核移植的時(shí)候，新手經(jīng)常因?yàn)橥浗o內(nèi)核傳參，或者給內(nèi)核傳遞的參數(shù)不對(duì)，造成內(nèi)核啟動(dòng)不起來。

11.3、新建、更改、刪除一個(gè)環(huán)境變量的方法

(1)新建一個(gè)環(huán)境變量，使用set var value

(2)更改一個(gè)環(huán)境變量，使用set var value

(3)刪除一個(gè)環(huán)境變量，使用set var

注意：修改完成環(huán)境變量后一定要保存，否則下次開機(jī)更改就又沒了。

uboot中對(duì)Flash和DDR的管理

12.1、uboot階段Flash的分區(qū)

(1)所謂分區(qū)，就是說對(duì)Flash進(jìn)行分塊管理。

(2)PC機(jī)等產(chǎn)品中，因?yàn)榇蠹叶际窃诓僮飨到y(tǒng)下使用硬盤的，整個(gè)硬盤由操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理，操作系統(tǒng)會(huì)使用文件系統(tǒng)幫我們管理硬盤空間。（管理保證了文件之間不會(huì)互相堆疊），于是乎使用者不用自己太過在意分區(qū)問題。

(3)在uboot中是沒有操作系統(tǒng)的，因此我們對(duì)Flash（相當(dāng)于硬盤）的管理必須事先使用分區(qū)界定（實(shí)際上在uboot中和kernel中都有個(gè)分區(qū)表，分區(qū)表就是我們?cè)谧鱿到y(tǒng)移植時(shí)對(duì)Flash的整體管理分配方法）。有了這個(gè)界定后，我們?cè)诓渴鹣到y(tǒng)時(shí)按照分區(qū)界定方法來部署，uboot和kernel的軟件中也是按照這個(gè)分區(qū)界定來工作，就不會(huì)錯(cuò)。

(4)分區(qū)方法不是一定的，不是固定的，是可以變動(dòng)的。但是在一個(gè)移植中必須事先設(shè)計(jì)好定死，一般在設(shè)計(jì)系統(tǒng)移植時(shí)就會(huì)定好，定的標(biāo)準(zhǔn)是：

uboot:uboot必須從Flash起始地址開始存放（也許是扇區(qū)0，也許是扇區(qū)1，也許是其他，取決于SoC的啟動(dòng)設(shè)計(jì)），uboot分區(qū)的大小必須保證uboot肯定能放下，一般設(shè)計(jì)為512KB或者1MB（因?yàn)橐话鉼boot肯定不足512KB，給再大其實(shí)也可以工作，但是浪費(fèi)）；

環(huán)境變量：環(huán)境變量分區(qū)一般緊貼著uboot來存放，大小為32KB或者更多一點(diǎn)。

kernel：kernel可以緊貼環(huán)境變量存放，大小一般為3MB或5MB或其他。

rootfs：······

剩下的就是自由分區(qū)，一般kernel啟動(dòng)后將自由分區(qū)掛載到rootfs下使用

總結(jié)：一般規(guī)律如下：

(1)各分區(qū)彼此相連，前面一個(gè)分區(qū)的結(jié)尾就是后一個(gè)分區(qū)的開頭。

(2)整個(gè)flash充分利用，從開頭到結(jié)尾。

(3)uboot必須在Flash開頭，其他分區(qū)相對(duì)位置是可變的。

(4)各分區(qū)的大小由系統(tǒng)移植工程師自己來定，一般定為合適大?。ú荒芴。×巳菀滓绯?；不能太大，太大了浪費(fèi)空間）

(5)分區(qū)在系統(tǒng)移植前確定好，在uboot中和kernel中使用同一個(gè)分區(qū)表。將來在系統(tǒng)部署時(shí)和系統(tǒng)代碼中的分區(qū)方法也必須一樣。

12.2、uboot階段DDR的分區(qū)

(1)DDR的分區(qū)和Flash的分區(qū)不同，主要是因?yàn)镕lash是掉電存在的，而DDR是掉電消失，因此可以說DDR是每次系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)才開始部署使用的。

(2)內(nèi)存的分區(qū)主要是在linux內(nèi)核啟動(dòng)起來之前，linux內(nèi)核啟動(dòng)后內(nèi)核的內(nèi)存管理模塊會(huì)接管整個(gè)內(nèi)存空間，那時(shí)候就不用我們來管了。

(3)注意內(nèi)存分區(qū)關(guān)鍵就在于內(nèi)存中哪一塊用來干什么必須分配好，以避免各個(gè)不同功能使用了同一塊內(nèi)存造成的互相踩踏。譬如說我們tftp 0x23E00000 zImage去下載zImage到內(nèi)存的0x23E00000處就會(huì)出錯(cuò)，因?yàn)檫@個(gè)內(nèi)存處實(shí)際是uboot的鏡像所在。這樣下載會(huì)導(dǎo)致下載的zImage把內(nèi)存中的uboot給沖掉。