Bootloader:
簡單地說,Bootloader 就是在操作系統內核運行之前運行的一段小程序。通過這段小程序,我們可以初始化硬件設備、建立內存空間的映射圖,從而將系統的軟硬件環境帶到一個合適的狀態,以便為終調用操作系統內核做好準備。
所以Bootloader執行時要加載Linux內核,內核掛載根文件系統rootfs。一般在嵌入式Linux系統中,Flash設備中需要包含以上幾部分,如下圖:
常見的Bootloader:
u-boot,blob
Bootloader啟動:
第一階段(iRAM,8KB):
1. 關中斷(FIQ和IRQ),關D-Cache(I-Cache可以打開),設置SVC模式,關MMU(內存管理單元),關Watchdog
2. 配置串口
3. 配置系統時鐘
4. 初始化SDRAM(設置棧指針寄存器sp),以上都用匯編語言實現
5. C語言實現初始化NAND(eMMC,UFS)
6. 將bootloader拷貝到內存,并跳到SDRAM繼續執行。
第二階段(SDRAM):
7. 初始化網卡
8. 將內核(zImage/uImage)和設備樹(Device Tree Blob)拷貝到SDRAM,準備啟動參數(bootargs),跳到內核地址運行。
u-boot常用命令:
U-Boot,全稱 Universal Boot Loader,是遵循GPL條款的開放源碼項目。
1.幫助命令help。
運行help 命令可以看到U-Boot 中所有命令的作用,如果要查看某個命令的使用方法,
運行“help 命令名”,比如“help bootm”。
可以使用“?”來代替“help”,比如直接輸入“?”、“? bootm”。
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2.下載命令。
U-Boot 支持串口下載、網絡下載,相關命令有:loadb、loads、loadx、loady 和tftpboot。
前幾個串口下載命令使用方法相似,以loadx 命令為例,它的用法為“loadx [ off ][ baud ]”。“[]”表示里面的參數可以省略,off 表示文件下載后存放的內存地址,baud 表示使用的波特率。如果baud 參數省略,則使用當前的波特率;如果off 參數省略,存放的地址為配置文件中定義的宏CFG_LOAD_ADDR。
tftpboot 命令使用TFTP 協議從服務器下載文件,服務器的IP 地址為環境變量serverip。
用法為“tftpboot [loadAddress] [bootfilename]”,loadAddress 表示文件下載后存放的內存地址,bootfilename 表示要下載的文件的名稱。如果loadAddress 省略,存放的地址為配置文件中定義的宏CFG_LOAD_ADDR;如果bootfilename 省略,則使用開發板的IP 地址構造一個文件名,比如開發板IP 為192.168.1.17,則默認的文件名為C0A80711.img。
nfs 命令使用NFS 協議下載文件,用法為“nfs [loadAddress] [host ip addr:bootfilename]”。
“loadAddress、bootfilename”的意義與tftpboot 命令一樣,“host ip addr”表示服務器的IP 地址,默認為環境變量serverip。下載文件成功后,U-Boot 會自動創建或更新環境變量filesize,它表示下載的文件的長度,可以在后續命令中使用“$(filesize)”來引用它。
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3.內存操作命令。
常用的命令有:查看內存命令md、修改內存命令md、填充內存命令mw、復制命令cp。這些命令都可以帶上后綴“.b”、“.w”或“.l”,表示以字節、字(2 個字節)、雙字(4 個字節)為單位進行操作。比如“cp.l 30000000 31000000 2”將從開始地址0x30000000 處,復制2 個雙字到開始地址為0x31000000 的地方。
md 命令用法為“md[.b, .w, .l] address [count]”,表示以字節、字或雙字(默認為雙字)為單位,顯示從地址address 開始的內存數據,顯示的數據個數為count。
mm 命令用法為“mm[.b, .w, .l] address”,表示以字節、字或雙字(默認為雙字)為單位,從地址address 開始修改內存數據。執行mm 命令后,輸入新數據后回車,地址會自動增加,按“Ctrl+C”鍵退出。
mw 命令用法為“mw[.b, .w, .l] address value [count]”,表示以字節、字或雙字(默認為雙字)為單位,往開始地址為address 的內存中填充count 個數據,數據值為value。
cp 命令用法為“cp[.b, .w, .l] source target count”,表示以字節、字或雙字(默認為雙字)
為單位,從源地址source 的內存復制count 個數據到目的地址的內存。
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4. 啟動命令。
不帶參數的“boot”、“bootm”命令都是執行環境變量bootcmd 所指定的命令。
“bootm [addr [arg…]]”命令啟動存放在地址addr 處的U-Boot 格式的映象文件(使用U-Boot 目錄tools 下的mkimage 工具制作得到),[arg…]表示參數。如果addr 參數省略,映象文件所在地址為配置文件中定義的宏CFG_LOAD_ADDR。
“go addr [arg…]”與bootm 命令類似,啟動存放在地址addr 處的二進制文件,[arg...]表示參數。
“nboot [[[loadAddr] dev] offset]”命令將NAND Flash 設備dev 上偏移地址off 處的映象文件復制到內存loadAddr 處,然后,如果環境變量autostart 的值為“yes”,就啟動這個映象。如果loadAddr 參數省略,存放地址為配置文件中定義的宏CFG_LOAD_ADDR;如果dev 參數省略,則它的取值為環境變量bootdevice 的值;如果offset 參數省略,則默認為0
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5. 環境變量命令。
“printenv”命令打印全部環境變量,“printenv name1 name2?”打印名字為name1、name2、?的環境變量。
“setenv name value”設置名字為name 的環境變量的值為value。
“setenv name”刪除名字為name 的環境變量。
上面的設置、刪除操作只是在內存中進行,“saveenv”將更改后的所有環境變量寫入Flash中。
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6. 從SD卡燒寫
sdfuse,將FAT分區SD卡中鏡像文件燒寫到啟動設備
sdfuse flashall,燒寫全部分區,包括bootloader、kernel、ramdisk、Recovery、system、userdata、cache和fat.
sdfuse flash
sdfuse erase