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 目录

一、什么是uboot

二、uboot命令

三、uboot的源码目录

3.1、文件

3.2、文件夹

四、主Makefile

4.1、Makefile配置编译

4.2、uboot version版本号确定

4.3、HOSTARCH和HOSTOS

4.4、静默编译&原地编译和单独输出文件夹编译

4.5、其他

五、运行树莓派uboot

5.1、树莓派启动流程

5.2、运行uboot

一、什么是uboot

• OS跑起来前，需要的一段引导程序
• 负责部署整个计算机系统，引导操作系统内核启动并给内核传参
• 提供一个命令行界面供人操作
• 是一个开源项目，uboot就是universal bootloader（通用的启动代码）
• 命令行用的行缓存，linux终端设计有3种缓冲机制：无缓冲、行缓冲、全缓冲

二、uboot命令

• printenv/print 打印出系统中所有的环境变量
• setenv/set 设置环境变量
  set 环境变量 值
• saveenv/save 保存环境变量到flash
• ping 网络测试指令

ping ip地址

网段的概念：一个IP地址分为2部分，一部分是网段地址，另一部分是网段内的主机地址（由子网掩码来区分哪一部分是网段地址，哪一部分是IP地址）。在子网掩码是255.255.255.0的情况下，192.168.1.10这个IP地址的前三部分（192.168.1.）属于网段地址，第4部分（10）属于主机地址。

• tftp下载指令：tftp
• SD卡/iNand操作指令movi（movi是命令集，有很多子命令，具体用法可以help movi查看）

movi read u-boot 0x30000000，意思就是把iNand中的u-boot分区读出到DDR的0x30000000起始的位置处。

• NandFlash操作指令nand
• 内存操作指令：mm（批量的逐个单元的修改内存，用mm最合适）、mw（将内容写到内存中）、md（显示内存中的内容）
• 启动内核指令：bootm、go
• 环境变量
  1.ipaddr是开发板的本地IP地址
  2.serverip是开发板通过tftp指令去tftp服务器下载东西时，tftp服务器的IP地址。
  3.gatewayip是开发板的本地网关地址
  4.netmask是子网掩码
  5.ethaddr是开发板的本地网卡的MAC地址。
  6.bootcmd自动运行命令（set bootcmd 'movi read kernel 30008000; bootm 30008000'）
  7.bootargs启动参数
    bootargs=console=ttySAC2,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rw init=/linuxrc rootfstype=ext3    
    console=ttySAC2,115200    控制台使用串口2，波特率115200.
    root=/dev/mmcblk0p2   根文件系统在SD卡端口0设备（iNand）第2分区，根文件系统是可      读可写的
    init=/linuxrc            linux的进程1（init进程）的路径
    rootfstype=ext3            根文件系统的类型是ext3

三、uboot的源码目录

uboot下载官网

使用的是2022.01版

3.1、文件

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•  .gitignore：git工具的文件
• config.mk：是一个Makefile文件
• MAINTAINERS：维护者
• Makefile：uboot源代码的主Makefile
• README：所有的软件都有README，简单的使用说明书。

3.2、文件夹

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•  api： 硬件无关的功能函数的API
• board：文件夹下每一个文件都代表一个开发板
• common：放的是一些与具体硬件无关的普遍适用的一些代码
• disk：磁盘有关的
• doc：文档目录，里面存放了很多uboot相关文档
• drivers：驱动，这里面放的就是从linux源代码中的linux设备驱动，如网卡驱动、Inand/SD卡、NandFlash等的驱动
• examples：示例代码
• fs：filesystem，文件系统
• include：头文件目录
• lib：（典型的lib_arm和lib_generic）架构相关的库文件
• net：网络相关的代码
• tools：里面是一些工具类的代码
• arch：这个目录是SoC相关的，里面存放的代码都是SoC相关初始化和控制代码（譬如CPU的、中断的、串口等SoC内部外设的，包括起始代码start.S也在这里）

四、主Makefile

4.1、Makefile配置编译

u-boot.lds，就是uboot的链接脚本

configs文件夹，uboot 配置文件，xxx_defconfig

安装依赖项

sudo apt-get install libssl-dev

sudo apt-get install bison

sudo apt-get install flex

make distclean # 清除上次的make命令所产生文件以及配置文件

make rpi_3_defconfig# 使用树莓派3的配置文件，执行完这步会生成.config文件

生成.config文件

make CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- # 编译uboot

官方下载编译工具 : aarch64-linux-gnu&arm-linux-gnueabi

交叉编译工具链安装

4.2、uboot version版本号确定

1.这4个共同构成了最终的版本号

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 VERSION：主板本号

PATCHLEVEL：次版本号

SUBLEVEL：再次版本号

EXTRAVERSION:另外附加的版本信息 

2.Makefile中版本号最终生成了一个变量UBOOTVERSION，这个变量记录了Makefile中配置的版本号
 ​编辑 3.include/config/uboot.release文件是编译过程中自动生成的一个文件，内容是一个宏定义，宏定义的值内容就是我们在Makefile中配置的uboot的版本号。
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4.3、HOSTARCH和HOSTOS

这两个环境变量是主机的操作系统和主机的CPU架构

• HOSTARCH：x86_64
• HOSTOS：Linux

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4.4、静默编译&原地编译和单独输出文件夹编译

• 静默编译：后台编译，使用方法就是编译时make -s
• 单独输出文件夹编译：make O=输出目录，环境变量export KBUILD_OUTPUT=设置

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4.5、其他

• OBJTREE：编译出的.o文件存放的目录的根目录。在默认编译下，OBJTREE等于当前目录；在O=xx编译下，OBJTREE就等于我们设置的那个输出目录。
• SRCTREE: 源码目录，其实就是源代码的根目录，也就是当前目录。

五、运行树莓派uboot

5.1、树莓派启动流程

参考

• 树莓派上电后，SoC 中的 bootloader 首先被执行，其作用是挂载 SD 卡上的 FAT32 分区，从而加载下一阶段的 bootloader。这部分程序被固化在 SoC 的 ROM 中，用户无法修改。
• 这个阶段的 bootloader (bootcode.bin) 会从 SD 卡上检索 GPU 固件，将固件写入 GPU，随后启动 GPU。
• 本阶段中 (start.elf)，GPU 启动后会检索附加配置文件（config.txt、fixup.dat），根据其内容设置 CPU 运行参数及内存分配情况，随后将用户代码加载至内存，启动 CPU。
• 通常情况下，CPU 启动后便开始执行 kernel7.img 中的指令，初始化操作系统内核，在某些情况下，也可以被 U-BOOT 代替，由 U-BOOT 来加载内核。

5.2、运行uboot

• SD卡2个分区：
  FAT32：这个分区里存放启动文件和内核
  EXT4：文件系统，放Linux操作系统文件
  可以使用 fdisk 新建分区，也可以在可以启动的SD卡上改动：参考文章
• FAT32分区：start4.elf、fixup4.dat、bcm2711-rpi-4-b.dtb、config.txt、u-boot.bin

config.txt 文件，在原有的基础上进行修改

 kernel=u-boot.bin # 如果不指定，则start4.elf默认启动kernel7.img
 kernel_address=Ox00080000 # 内核地址
 arm_64bit=1
 enable_uart=1 # 开启串口
 uart_2ndstage=1
 enable_gic=1

• 插入SD卡树莓派，上电运行，使用SecureCRT

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