uboot移植

-boot简介
u-boot是德国DENX小组的开发用于多种嵌入式CPU的

bootloader程序, u-boot不仅仅支持嵌入式Linux系统

的引导，当前，它还支持NetBSD, VxWorks, QNX,

RTEMS, ARTOS, LynxOS嵌入式操作系统。u-boot除了支

持PowerPC系列的处理器外，还能支持MIPS、 x86、

ARM、NIOS、XScale等诸多常用系列的处理器。
u-boot源码目录介绍

[align=center]目录[/align]	[align=center]内容[/align]
board	[align=left]和一些已有开发板有关的文件. 每一个开发板都以一个子目录出现在当前目录中，比如说:SMDK2410,子目录中存放与开发板相关的配置文件.[/align]
common	[align=left]实现uboot命令行下支持的命令，每一条命令都对应一个文件。例如go命令对应就是[/align] [align=left]cmd_boot.c[/align]
cpu	[align=left]与特定CPU架构相关目录，每一款uboot下支持的CPU在该目录下对应一个子目录，比如有子目录arm920t等。[/align]
disk	[align=left]对磁盘的支持[/align]
doc	[align=left]文档目录。uboot有非常完善的文档，推荐大家参考阅读。[/align]
drivers	[align=left]uboot支持的设备驱动程序都放在该目录，比如各种网卡、支持CFI的Flash、串口和USB等。[/align]
fs	[align=left]支持的文件系统，uboot现在支持cramfs、fat、fdos、jffs2和registerfs。[/align]
include	[align=left]uboot使用的头文件，还有对各种硬件平台支持的汇编文件，系统的配置文件和对文件系统支持的文件。该目录下configs目录有与开发板相关的配置头文件，如smdk2410.h。该目录下的asm目录有与CPU体系结构相关的头文件，asm对应的是asmarm.[/align]
lib_xxxx	[align=left]与体系结构相关的库文件。如与ARM相关的库放在lib_arm中。[/align]
net	[align=left]与网络协议栈相关的代码，BOOTP协议、TFTP协议、RARP协议和NFS文件系统的实现。[/align]
tools	[align=left]uboot的工具，如：mkimage, crc等等。[/align]

[align=left][/align]
[align=left]u-boot的启动过程[/align]
[align=left]1 启动流程[/align]
我们一般把bootloader都分为阶段1(stage1)和阶段2

(stage2)两大部分，依赖于CPU体系结构的代码（如CPU初

始化代码等）通常都放在阶段1中且通常用汇编语言实现，

而阶段2则通常用C语言来实现，这样可以实现复杂的功能，

而且有更好的可读性和移植性。

[align=left]1 阶段1，汇编代码，对于s3c2410是cpu/arm920t/start.s文件。[/align]
[align=left]主要流程如下：[/align]
[align=left]设置CPU的模式为SVC模式[/align]
[align=left]关闭看门狗[/align]
[align=left]禁掉所有中断[/align]
[align=left]设置以CPU的频率[/align]
[align=left]把自己拷贝到RAM[/align]
[align=left]配置内存区控制寄存器[/align]
[align=left]配置的栈空间[/align]
[align=left]进入C代码部分[/align]
[align=left][/align]
2 阶段2是C语言代码，在lib_arm/board.c中的

start_armboot是C语言开始的函数，也是整个启动代码中

C语言的主函数。这个函数调用一系列的初始化函数，然后

进入主UBOOT命令行，进入命令循环（即整个boot的工作循

环），接受用户从串口输入的命令，然后进行相应的工作。
[align=left]当用户输入启动linux的命令的时候，u-boot会将 kernel 映像（zImage）和从 nand flash 上读到 RAM 空间中，为内核设置启动参数，调用内核，从而启动linux。[/align]
[align=left][/align]
[align=left]u-boot移植要点：[/align]
[align=left]我们可以总结出bootloader的两大功能：[/align]
[align=left]1 是下载功能，既通过网口、串口或者USB口下载文件到RAM中。[/align]
[align=left]2 是对flash芯片的读写功能。[/align]
u-boot对S3C2410已经有了很好的支持，我们在移植过程

中主要是完善u-boot对nand flash的读写功能。
[align=left][/align]
[align=left]u-boot移植前的准备工作：[/align]
[align=left]1 下载源码，建立工作目录[/align]
Uboot的源码可以从以下网址下载：http://downloads.sourceforge.net

/u-boot/u-boot-1.1.4.tar.bz2?modtime=1134752480&big_mirror=0
[align=left]我们这里下载的是u-boot-1.1.4.tar.bz2[/align]
[align=left][/align]
[align=left]建立工作目录：[/align]
[align=left]mkdir /root/build_uboot[/align]
[align=left]cd /root/build_uboot[/align]
[align=left][/align]
[align=left]把下载的源码拷贝到该目录,解压；[/align]
[align=left]tar jxvf u-boot-1.1.4.tar.bz2[/align]
mv u-boot-1.1.4 u-boot

[align=left]2 确定分区：[/align]

[align=center][/align] [align=center][/align] [align=center][/align] [align=center][/align] [align=center]user[/align] [align=center][/align] [align=center][/align]

[align=center][/align] [align=center][/align] [align=center][/align] [align=center]rootfs[/align] [align=center][/align] [align=center][/align] [align=center][/align]

[align=center][/align] [align=center]kernel[/align] [align=center][/align]

[align=center]参数[/align]

[align=center]u-boot[/align]

[align=left]0x0400 0000------- [/align]
[align=left][/align]
[align=left][/align]
[align=left][/align]
[align=left][/align]
[align=left][/align]
[align=left][/align]
[align=left][/align]
[align=left]0x0200 0000-------[/align]
[align=left][/align]
[align=left][/align]
[align=left][/align]
[align=left][/align]
[align=left][/align]
[align=left][/align]
[align=left]0x0020 0000-------[/align]
[align=left][/align]
[align=left][/align]
[align=left]0x0004 0000 -------[/align]
[align=left]0x0003 0000 -------[/align]
[align=left][/align]
0x0000 0000 _______

我们可以根据以上的一个分区信息来配置我们的系统．

u-boot移植的具体步骤：

一 建立适合的board平台
参照board/smdk2410目录，我们在源码的board下建立自己的自己的平台gec2410，步骤如下.
1 修改顶层Makefile
cd /root/build_uboot/u-boot
vi Makefile
找到：
smdk2410_config : unconfig
@./mkconfig $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0
在其后面添加：
gec2410_config : unconfig
@./mkconfig $(@:_config=) arm arm920t gec2410 NULL s3c24x0
各项的意思如下:
arm:        CPU的架构(ARCH)
arm920t:     CPU的类型(CPU)，其对应于cpu/arm920t子目录。
gec2410:     开发板的型号(BOARD)，对应于board/gec2410目录。
NULL:       开发者/或经销商(vender)。
s3c24x0:     片上系统(SOC)。

我把我的板子起名叫gec2410，可以依自己的喜好修改

2 建立board/gec2410目录，拷贝board/smdk2410下的文件到board/gec2410目录，将smdk2410.c更名为gec2410.c
cp -r board/smdk2410 board/gec2410
3 修改board/gec2410/Makefile

将：
OBJS    := smdk2410.o flash.o
改为：
OBJS     := gec2410.o flash.o
4 cp include/configs/smdk2410.h include/configs/gec2410.h
5 修改cpu/arm920t/config.mk文件
将：
PLATFORM_CPPFLAGS +=$(call cc-option,-mapcs-32,-mabi=apcs-gnu)
改为：
PLATFORM_CPPFLAGS +=$(call cc-option,-mapcs-32,$(call cc-option,-mabi=apcs-gnu),)
6  设置交叉编译环境变量
export PATH=/usr/local/arm/2.95.3/bin:$PATH
7  测试编译能否成功：
make gec2410_config
make all ARCH=arm
生成u-boot.bin就OK了
二 支持网络和 nand flash操作命令
1 添加网络命令
在include/configs/gec2410.h
只要在
#define CONFIG_COMMANDS
添加定义
CFG_CMD_NET
CFG_CMD_PING
就可以了
说明：include/configs/gec2410.h文件是与开发板相关的配置头文件。
2 支持nand flash启动和读写
(1) 支持从nand flash 启动
a 添加nandflash寄存器的定义
修改include/configs/gec2410.h文件，添加如下内容：
***********************************************************************************************
/*
* Nandflash Boot
*/
#define CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT 1
#define STACK_BASE    0x33f00000
#define STACK_SIZE    0x8000
#define UBOOT_RAM_BASE    0x33f80000
/* NAND Flash Controller */
#define NAND_CTL_BASE            0x4E000000
#define bINT_CTL(Nb)        __REG(INT_CTL_BASE + (Nb))
/* Offset */
#define oNFCONF               0x00
#define oNFCMD                0x04
#define oNFADDR               0x08
#define oNFDATA               0x0c
#define oNFSTAT               0x10
#define oNFECC                0x14
*********************************************************************************************
b 在start.S加入搬运代码
修改cpu/arm920t/start.S文件
在ldr pc, _start_armboot之前加入：
*********************************************************************************************
#ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT
bl    copy_myself
@ jump to ram
ldr   r1, =on_the_ram
add  pc, r1, #0
nop
nop
1:    b     1b          @ infinite loop
on_the_ram:
#endif
**********************************************************************************************
在_start_armboot: .word start_armboot之后加入：
**********************************************************************************************
#ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT
copy_myself:
mov r10, lr
@ reset NAND
mov r1, #NAND_CTL_BASE
ldr   r2, =0xf830           @ initial value
str   r2, [r1, #oNFCONF]
ldr   r2, [r1, #oNFCONF]
bic  r2, r2, #0x800              @ enable chip
str   r2, [r1, #oNFCONF]
mov r2, #0xff         @ RESET command
strb r2, [r1, #oNFCMD]
mov r3, #0                   @ wait
1:add  r3, r3, #0x1
cmp r3, #0xa
blt   1b
2:ldr   r2, [r1, #oNFSTAT]      @ wait ready
tst    r2, #0x1
beq  2b
ldr   r2, [r1, #oNFCONF]
orr  r2, r2, #0x800              @ disable chip
str   r2, [r1, #oNFCONF]
@ get read to call C functions (for nand_read())
ldr   sp, DW_STACK_START       @ setup stack pointer
mov fp, #0                    @ no previous frame, so fp=0
@ copy vivi to RAM
ldr   r0, =UBOOT_RAM_BASE
mov     r1, #0x0
mov r2, #0x20000
bl    nand_read_ll
tst    r0, #0x0
beq  ok_nand_read
#ifdef CONFIG_DEBUG_LL
bad_nand_read:
ldr   r0, STR_FAIL
ldr   r1, SerBase
bl    PrintWord
1:b     1b          @ infinite loop
#endif
ok_nand_read:
#ifdef CONFIG_DEBUG_LL
ldr   r0, STR_OK
ldr   r1, SerBase
bl    PrintWord
#endif
@ verify
mov r0, #0
ldr   r1, =UBOOT_RAM_BASE
mov r2, #0x400     @ 4 bytes * 1024 = 4K-bytes
go_next:
ldr   r3, [r0], #4
ldr   r4, [r1], #4
teq   r3, r4
bne  notmatch
subs r2, r2, #4
beq  done_nand_read
bne  go_next
notmatch:
#ifdef CONFIG_DEBUG_LL
sub  r0, r0, #4
ldr   r1, SerBase
bl    PrintHexWord
ldr   r0, STR_FAIL
ldr   r1, SerBase
bl    PrintWord
#endif
1:b     1b
done_nand_read:
#ifdef CONFIG_DEBUG_LL
ldr   r0, STR_OK
ldr   r1, SerBase
bl    PrintWord
#endif
mov pc, r10
@ clear memory
@ r0: start address
@ r1: length
mem_clear:
mov r2, #0
mov r3, r2
mov r4, r2
mov r5, r2
mov r6, r2
mov r7, r2
mov r8, r2
mov r9, r2
clear_loop:
stmia      r0!, {r2-r9}
subs r1, r1, #(8 * 4)
bne  clear_loop
mov pc, lr
#endif @ CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT
*********************************************************************************************
在文件的最后加入如下，堆栈地址：
*********************************************************************************************
.align     2
DW_STACK_START:
.word      STACK_BASE+STACK_SIZE-4
*********************************************************************************************
c 添加nand_read_ll函数的实现
在board/gec2410/建立nand_read.c，加入如下内容(copy from vivi)：
*********************************************************************************************
#include <config.h>
#define __REGb(x) (*(volatile unsigned char *)(x))
#define __REGi(x) (*(volatile unsigned int *)(x))
#define NF_BASE  0x4e000000
#define NFCONF  __REGi(NF_BASE + 0x0)
#define NFCMD  __REGb(NF_BASE + 0x4)
#define NFADDR  __REGb(NF_BASE + 0x8)
#define NFDATA  __REGb(NF_BASE + 0xc)
#define NFSTAT  __REGb(NF_BASE + 0x10)
#define BUSY 1
inline void wait_idle(void) {
int i;
while(!(NFSTAT & BUSY))
for(i=0; i<10; i++);
}
#define NAND_SECTOR_SIZE 512
#define NAND_BLOCK_MASK  (NAND_SECTOR_SIZE - 1)
/* low level nand read function */
int
nand_read_ll(unsigned char *buf, unsigned long start_addr, int size)
{
int i, j;
if ((start_addr & NAND_BLOCK_MASK) || (size & NAND_BLOCK_MASK)) {
return -1; /* invalid alignment */
}
/* chip Enable */
NFCONF &= ~0x800;
for(i=0; i<10; i++);
for(i=start_addr; i < (start_addr + size);) {
/* READ0 */
NFCMD = 0;
/* Write Address */
NFADDR = i & 0xff;
NFADDR = (i >> 9) & 0xff;
NFADDR = (i >> 17) & 0xff;
NFADDR = (i >> 25) & 0xff;
wait_idle();
for(j=0; j < NAND_SECTOR_SIZE; j++, i++) {
*buf = (NFDATA & 0xff);
buf++;
}
}
/* chip Disable */
NFCONF |= 0x800; /* chip disable */
return 0;
}
*******************************************************************************************
修改board/gec2410/Makefile为
OBJS := gec2410.o flash.o nand_read.o
以上步骤就可以把u-boot烧写到nandflash上了
（2） 支持nand flash操作命令
a 在/include/configs/gec2410.h文件中添加宏定义
#define CONFIG_COMMANDS
添加定义
CFG_CMD_NAND
CFG_CMD_ENV
b 定义环境变量宏
#define         CFG_ENV_IS_IN_FLASH 1
#define CFG_ENV_SIZE           0x10000       /* Total Size of Environment Sector */
改为
#define         CFG_ENV_IS_IN_NAND         1
#define CFG_ENV_OFFSET                 0x030000
#define CFG_NAND_BASE    0x4E000000
#define CMD_SAVEENV
#define CFG_NAND_LEGACY
#define CFG_ENV_SIZE     0x10000    /* Total Size of Environment Sector */
/*set env*/
#define CFG_MONITOR_BASE PHYS_SDRAM_1
c 修改common/cmd_nand.c文件，添加nand flash初始化函数
添加
*******************************************************************************************
#define rNFCONF (*(volatile unsigned *)0x4E000000)
#define rNFCMD (*(volatile unsigned *)0x4E000004)
#define rNFADDR (*(volatile unsigned *)0x4E000008)
#define rNFDATA (*(volatile unsigned *)0x4E00000C)
#define rNFSTAT (*(volatile unsigned *)0x4E000010)
#define rNFECC (*(volatile unsigned *)0x4E000014)
#define CFG_NAND_BASE    0x4E000000
#define CFG_MAX_NAND_DEVICE 1 /* Max number of NAND devices */
#define SECTORSIZE 512
#define ADDR_COLUMN 1
#define ADDR_PAGE 2
#define ADDR_COLUMN_PAGE 3
#define NAND_ChipID_UNKNOWN  0x00
#define NAND_MAX_FLOORS 1
#define NAND_MAX_CHIPS 1
#define NAND_WAIT_READY(nand) {while(!(rNFSTAT&(1<<0)));}
#define NAND_DISABLE_CE(nand) {rNFCONF|=(1<<11);}
#define NAND_ENABLE_CE(nand) {rNFCONF&=~(1<<11);}
#define WRITE_NAND_COMMAND(d , adr) {rNFCMD=d;}
#define WRITE_NAND_ADDRESS(d, adr) {rNFADDR=d;}
#define WRITE_NAND(d , adr) {rNFDATA=d;}
#define READ_NAND(adr)         (rNFDATA)
/* the following functions are NOP's because S3C24X0 handles this in hardware */
#define NAND_CTL_CLRALE(nandptr)
#define NAND_CTL_SETALE(nandptr)
#define NAND_CTL_CLRCLE(nandptr)
#define NAND_CTL_SETCLE(nandptr)
#define CONFIG_MTD_NAND_VERIFY_WRITE 1
***********************************************************************************************
添加nand_init()函数的实现
***********************************************************************************************
void nand_init(void)
{
int i;
unsigned long j;
rNFCONF=(1<<15)|(1<<14)|(1<<13)|(1<<12)|(1<<11)|(0<<8)|(3<<4)|(0<<0);
rNFCONF=rNFCONF&~(1<<11);
rNFCMD=0xff;
for(i=0;i<10;i++);
while(!(rNFSTAT&(1<<0)));
rNFCONF=rNFCONF|(1<<11);
j=nand_probe(0x4e000000);
printf("nand flash : %4lu MB\n",j>>20);
}
*************************************************************************************
d 在nand_probe函数中添加一行
*************************************************************************************
#endif
oob_config.badblock_pos = 5;
nand_dev_desc[0].ChipID = 0x00;
*************************************************************************************
uboot移植完成！
配置编译
export PATH=/usr/local/arm/2.95.3/bin:$PATH
make gec2410_config
make ARCH=arm all
u-boot的测试
把u-boot烧写到nand flash上
启动信息：
*************************************************************
U-Boot 1.1.4 (Feb 10 2007 - 23:56:56)
U-Boot code: 33F80000 -> 33F9C5D0  BSS: -> 33FA06B8
RAM Configuration:
Bank #0: 30000000 64 MB
Flash: 512 kB
nand flash :   64 MB
In:    serial
Out:   serial
Err:   serial
GEC2410#
**************************************************************
tftp 30008000 zImage
go 300080000
出现错误，因为go命令的实现函数不完整。
下面完善go命令的实现函数do_go()
三 完善do_go函数
gedit common/cmd_boot.c
添加
/*添加call_linux函数*/
********************************************************************************
void  call_linux(long a0, long a1, long a2)
{
__asm__(
"   mov r1, #0\n"
"   mov r1, #7 << 5\n"        /* 8 segments */
"1: orr r3, r1, #63 << 26\n"      /* 64 entries */
"2: mcr p15, 0, r3, c7, c14, 2\n" /* clean & invalidate D index */
"   subs    r3, r3, #1 << 26\n"
"   bcs 2b\n"             /* entries 64 to 0 */
"   subs    r1, r1, #1 << 5\n"
"   bcs 1b\n"             /* segments 7 to 0 */
"   mcr p15, 0, r1, c7, c5, 0\n"  /* invalidate I cache */
"   mcr p15, 0, r1, c7, c10, 4\n" /* drain WB */
);
__asm__(
"mov    r0, #0\n"
"mcr    p15, 0, r0, c7, c10, 4\n"   /* drain WB */
"mcr    p15, 0, r0, c8, c7, 0\n"    /* invalidate I & D TLBs */
);
__asm__(
"mov    r0, %0\n"
"mov    r1, #0x0c1\n"
"mov    r2, %2\n"
"mov    ip, #0\n"
"mcr    p15, 0, ip, c13, c0, 0\n"   /* zero PID */
"mcr    p15, 0, ip, c7, c7, 0\n"    /* invalidate I,D caches */
"mcr    p15, 0, ip, c7, c10, 4\n"   /* drain write buffer */
"mcr    p15, 0, ip, c8, c7, 0\n"    /* invalidate I,D TLBs */
"mrc    p15, 0, ip, c1, c0, 0\n"    /* get control register */
"bic    ip, ip, #0x0001\n"      /* disable MMU */
"mcr    p15, 0, ip, c1, c0, 0\n"    /* write control register */
"mov    pc, r2\n"
"nop\n"
"nop\n"
: /* no outpus */
: "r" (a0), "r" (a1), "r" (a2)
);
}
****************************************************************************
添加setup_linux_param函数
****************************************************************************
static void setup_linux_param(ulong param_base)
{
struct param_struct *params = (struct param_struct *)param_base;
char *linux_cmd;
//linux_cmd = "noinitrd root=/dev/mtdblock/2 init=/linuxrc console=ttyS0";
linux_cmd = getenv("bootargs");
memset(params, 0, sizeof(struct param_struct));
params->u1.s.page_size = 0x00001000;
params->u1.s.nr_pages = (0x04000000 >> 12);
/* set linux command line */
memcpy(params->commandline, linux_cmd, strlen(linux_cmd) + 1);
}
****************************************************************************
在do_go()函数中添加
****************************************************************************
printf ("## Starting application at 0x%08lX ...\n", addr);
setup_linux_param(0x30000100);
call_linux(0,0x0c1,0x30008000);
printf("ok\n");
****************************************************************************
13   重新编译u-boot
make all ARCH=arm
通过jtag将u-boot烧写到flash中就可以从NAND flash启动了
U-BOOT常用命令介绍
printenv    打印环境变量
setenv     设置环境变量
如：setenv ipaddr 172.22.60.44
Setenv serverip 172.22.60.88
saveenv        保存设定的环境变量
我们经常要设置的环境变量有ipaddr,serverip，bootcmd，bootargs。
tftp       即将内核镜像文件从PC中下载到SDRAM的指
定地址，然后通过bootm来引导内核，前提是所用PC要安装
设置tftp服务。

如: tftp 30008000 zImage
nand erase    擦除nand flash中数据块
如：nand erase 0x40000 0x1c0000
起始地址  大小

nand write 把RAM中的数据写到Nand Flash中

如：nand write 0x30008000 0x40000 0x1c0000

nand read 从nand flash中读取数据到RAM
[align=left]如：nand read 0x30008000 0x40000 0x1c0000[/align]
go 直接跳转到可执行文件的入口地址，执行可

执行文件。
[align=left]下载并烧写内核如下[/align]
[align=left]1 用网线连接开发板和PC机[/align]
[align=left]2 启动U-BOOT并设置环境变量[/align]
[align=left]setenv ipaddr 172.22.60.32 //设置开发板的IP[/align]
[align=left]setenv serverip 172.22.60.99 //设置PC机的IP[/align]
setenv ethaddr 11.22.33.44.55.66 //设置开发板

的物理地址
[align=left]saveenv //保存[/align]
3 在PC机端打开TFTP服务器，并且把要下载的文件拷贝到

tftp服务器程序所在的目录下
[align=left]4 下载和烧写[/align]
[align=left]在u-boot下用以下命令[/align]
[align=left] tftp 30008000 zImage[/align]
[align=left]nand erase 40000 1c0000 [/align]
[align=left]nand write 30008000 40000 1c0000[/align]