uboot移植詳解

《嵌入式Linux應(yīng)用開(kāi)發(fā)完全手冊(cè)》 韋東山編著 第15章 移植 U-boot

http://xgc94418297.blog.163.com/blog/static/112966040200952971543686/

uboot是一段小程序，它在系統(tǒng)上電是開(kāi)始執(zhí)行，初始化硬件設(shè)備；準(zhǔn)備好軟件環(huán)境；最后調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核。

這里主要分析移植過(guò)程。

U-boot中有幾千個(gè)文件，要想了解對(duì)于某款開(kāi)發(fā)板，使用哪些文件、哪個(gè)文件先執(zhí)行、可執(zhí)行文件占用內(nèi)存的情況，最好的方法就是閱讀它的Makefile文件。

要想使用哪款開(kāi)發(fā)板就需首先執(zhí)行“make _config”命令進(jìn)行配置，然后執(zhí)行“make all”就可生成三個(gè)文件，分別是：

U-Boot.bin:二進(jìn)制可執(zhí)行文件，可直接燒入ROM、NORFLASH

U-Boot.elf

U-Boot.srec:Motorola S-Record格式的可執(zhí)行文件

U-Boot編譯命令

對(duì)于TX2440開(kāi)發(fā)板，編譯U-Boot需要執(zhí)行如下的命令：

$makeTX2440_config

$makeall

使用上面的命令編譯U-Boot，編譯生成的所有文件都保存在源代碼目錄中。為了保持源代碼目錄的干凈，可以使用如下命令將編譯生成的文件輸出到一個(gè)外部目錄，而不是在源代碼目錄中，下面的2種方法都將編譯生成的文件輸出到/tmp/build目錄：

$exportBUILD_DIR=/tmp/build

$makeTX2440_config

$makeall

或

$makeO=/tmp/buildTX2440_config（注意是字母O，而不是數(shù)字0）

$makeall

makeTX2440_config命令執(zhí)行過(guò)程

下面分析命令“makeTX2440_config”執(zhí)行過(guò)程，為了簡(jiǎn)化分析過(guò)程這里主要分析將編譯目標(biāo)輸出到源代碼目錄的情況。

TX2410_config:unconfig
@$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t TX2410 NULL s3c24x0

其中的依賴“unconfig”定義如下：

unconfig:

@rm-f$(obj)include/config.h$(obj)include/config.mk

$(obj)board/*/config.tmp$(obj)board/*/*/config.tmp

$(obj)include/autoconf.mk$(obj)include/autoconf.mk.dep

其中“@”的作用是執(zhí)行該命令時(shí)不在shell顯示。“obj”變量就是編譯輸出的目錄，因此“unconfig”的作用就是清除上次執(zhí)行make*_config命令生成的配置文件（如include/config.h，include/config.mk等）。

$(MKCONFIG)在上面指定為“$(SRCTREE)/mkconfig”。$(@:_config=)為將傳進(jìn)來(lái)的所有參數(shù)中的_config替換為空（其中“@”指規(guī)則的目標(biāo)文件名，在這里就是“TX2440_config”。$(text:patternA=patternB)，這樣的語(yǔ)法表示把text變量每一個(gè)元素中結(jié)尾的patternA的文本替換為patternB，然后輸出）。因此$(@:_config=)的作用就是將TX2440_config中的_config去掉，得到TX2440。

因此@$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t TX2440 NULL s3c24x0”實(shí)際上就是執(zhí)行了如下命令：

./mkconfigTX2440arm arm920t TX2410 NULL s3c24x0

即將“TX2440arm arm920t TX2440 NULL s3c24x0”作為參數(shù)傳遞給當(dāng)前目錄下的mkconfig腳本執(zhí)行。

在mkconfig腳本中給出了mkconfig的用法：

#Parameters:TargetArchitectureCPUBoard[VENDOR][SOC]

因此傳遞給mkconfig的參數(shù)的意義分別是：

TX2440：Target（目標(biāo)板型號(hào)）

arm：Architecture（目標(biāo)板的CPU架構(gòu)）

arm920t：CPU（具體使用的CPU型號(hào)）

TX2440：Board

NULL：VENDOR（生產(chǎn)廠家名）

s3c24x0：SOC

下面分步分析mkconfig的作用：

（1）確定開(kāi)發(fā)板的名稱BOARD_NAME

APPEND=no #no表示創(chuàng)建新的配置文件，yes表示追加到配置文件中

BOARD_NAME="" #Nametoprintinmakeoutput

TARGETS=""

while[$#-gt0];do

case"$1"in

--)shift;break;;

-a)shift;APPEND=yes;;

-n)shift;BOARD_NAME="${1%%_config}";shift;;

-t)shift;TARGETS="`echo$1|seds:_::g`${TARGETS}";shift;;

*)break;;

esac

done

["${BOARD_NAME}"]||BOARD_NAME="$1"

環(huán)境變量$#表示傳遞給腳本的參數(shù)個(gè)數(shù)，這里的命令有6個(gè)參數(shù)，因此$#是6。shift的作用是使$1=$2，$2=$3，$3=$4….，而原來(lái)的$1將丟失。因此while循環(huán)的作用是，依次處理傳遞給mkconfig腳本的選項(xiàng)。由于我們并沒(méi)有傳遞給mkconfig任何的選項(xiàng)，因此while循環(huán)中的代碼不起作用。

最后將BOARD_NAME的值設(shè)置為$1的值，在這里就是“TX2440”。

(2)創(chuàng)建到平臺(tái)/開(kāi)發(fā)板的頭文件連接

33 if["$SRCTREE"!="$OBJTREE"];then/******判斷源代碼目錄和目標(biāo)文件目錄是否一樣，可以選擇在其他目錄下編譯U-boot這可令代碼目錄保持干凈。我們使用的是直接在源代碼目錄下編譯的，第33行不滿足，跳到else分支的代碼******/

45 else

46 cd./include

47 rm-fasm

48 ln-sasm-$2asm

49 fi

50

第46~48行進(jìn)入include目錄，刪除asm文件（上一次配置時(shí)建立的鏈接文件），然后再次建立asm文件，并令它鏈向 asm-$2目錄，即asm-arm.

51 rm-fasm-$2/arch

52

53 if[-z"$6"-o"$6"="NULL"];then

54 ln-s${LNPREFIX}arch-$3asm-$2/arch

55 else

56 ln-s${LNPREFIX}arch-$6asm-$2/arch

57 fi

建立符號(hào)鏈接include/asm-arm/arch，若$6（SOC）為空，則使其鏈接到include/asm-arm/arch-arm920t目錄，否則就使其鏈接到include/asm-arm/arch-s3c24x0目錄。（事實(shí)上include/asm-arm/arch-arm920t并不存在，因此$6是不能為空的，否則會(huì)編譯失?。?/p>

59 if["$2"="arm"];then

60 rm-fasm-$2/proc

61 ln-s${LNPREFIX}proc-armvasm-$2/proc

62 fi

若目標(biāo)板是arm架構(gòu)，則上面的代碼將建立符號(hào)連接include/asm-arm/proc，使其鏈接到目錄proc-armv目錄。

建立以上的鏈接的好處：編譯U-Boot時(shí)直接進(jìn)入鏈接文件指向的目錄進(jìn)行編譯，而不必根據(jù)不同開(kāi)發(fā)板來(lái)選擇不同目錄。

(3)創(chuàng)建頂層Makefile包含的文件include/config.mk

64 #

65 #CreateincludefileforMake

66 #

67 echo"ARCH=$2">config.mk

68 echo"CPU=$3">>config.mk

69 echo"BOARD=$4">>config.mk

70

71 ["$5"]&&["$5"!="NULL"]&&echo"VENDOR=$5">>config.mk

72

73 ["$6"]&&["$6"!="NULL"]&&echo"SOC=$6">>config.mk

上面代碼將會(huì)把如下內(nèi)容寫(xiě)入文件inlcude/config.mk文件：

ARCH=arm

CPU=arm920t

BOARD=TX2440

SOC=s3c24x0

(4)創(chuàng)建開(kāi)發(fā)板相關(guān)的頭文件include/config.h

75 #

76 #Createboardspecificheaderfile

77 #

78 if["$APPEND"="yes"] #Appendtoexistingconfigfile

79 then

80 echo>>config.h

81 else

82 >config.h #Createnewconfigfile

83 fi

84 echo"/*Automaticallygenerated-donotedit*/">>config.h

85 echo "#include ">>config.h

創(chuàng)建新的include/config.h文件。若APPEND為yes，則將新的配置內(nèi)容追加到include/config.h文件后面。由于APPEND的值保持“no”，因此config.h被創(chuàng)建了,內(nèi)容如下：

/*Automaticallygenerated-donotedit*/

#include

下面總結(jié)命令makeTX2440_config執(zhí)行的結(jié)果（僅針對(duì)編譯目標(biāo)輸出到源代碼目錄的情況）：

（1） 創(chuàng)建開(kāi)發(fā)板名稱BOARD_NAME等于$1

（2）創(chuàng)建到目標(biāo)板相關(guān)的文件的鏈接

ln-sasm-armasm

ln-sarch-$6asm-$2/arch

ln-sproc-armvasm-arm/proc //如果$2不是arm，此行沒(méi)有

（3）創(chuàng)建i頂層Makefile包含的文件 include/config.mk文件，內(nèi)容如下所示：

ARCH=$2

CPU=$3

BOARD=$4

VENDOR=$5

SOC=$6

（4）創(chuàng)建與目標(biāo)板相關(guān)的文件include/config.h，如下所示：

/*Automaticallygenerated-donotedit*/

#include

從這四個(gè)結(jié)果可以知道，如果要在board目錄下新建一個(gè)開(kāi)發(fā)板的目錄，則在include/configs目錄下也要建立一個(gè)文件，里面存放的就是開(kāi)發(fā)板的配置信息。

配置文件中有兩類宏：一類是選項(xiàng)（option）前綴為“CONFIG_”它們用于選擇CPU、SOC、開(kāi)發(fā)板類型、設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘、選擇設(shè)備驅(qū)動(dòng)。

如：#define CONFIG_ARM920T1/* This is an ARM920T Core*/
#defineCONFIG_S3C24101/* in a SAMSUNG S3C2410 SoC */
#define CONFIG_SMDK24101/* on a SAMSUNG SMDK2410 Board */

另一類是參數(shù)（setting），前綴為“CFG_”，它們用于設(shè)置malloc緩沖池的大小、U-BOOT提示符、U-boot下載文件時(shí)的默認(rèn)加載地址、FLASH的起始地址等

如：#defineCFG_LONGHELP/* undef to save memory*/
#defineCFG_PROMPT"SMDK2410 # "/* Monitor Command Prompt*/
#defineCFG_CBSIZE256/* Console I/O Buffer Size*/
#defineCFG_PBSIZE (CFG_CBSIZE+sizeof(CFG_PROMPT)+16) /* Print Buffer Size */
#defineCFG_MAXARGS16/* max number of command args*/
#define CFG_BARGSIZECFG_CBSIZE/* Boot Argument Buffer Size*/

可以這樣認(rèn)為，“CONFIG_”除了設(shè)置一些參數(shù)外，主要來(lái)設(shè)置U-Boot的功能、選擇使用文件中的哪一部分；而“CFG_”用來(lái)設(shè)置更細(xì)節(jié)的參數(shù)。

U-Boot的編譯、鏈接過(guò)程

配置完后，執(zhí)行“make all”既可編譯，從Makefile中可以了解U-Boot使用了哪些文件、哪個(gè)文件首先執(zhí)行、可執(zhí)行文件占用內(nèi)存情況。

若沒(méi)有執(zhí)行過(guò)“make_config”命令就直接執(zhí)行“makeall”命令則會(huì)出現(xiàn)如下的才錯(cuò)誤信息，然后停止編譯：

Systemnotconfigured-seeREADME

U-Boot是如何知道用戶沒(méi)有執(zhí)行過(guò)“make_config”命令的呢？閱讀U-Boot源代碼就可以發(fā)現(xiàn)了，Makefile中有如下代碼：

ifeq($(obj)include/config.mk,$(wildcard$(obj)include/config.mk))#config.mk存在

all:

sinclude$(obj)include/autoconf.mk.dep

sinclude$(obj)include/autoconf.mk

……

else #config.mk不存在

……

@echo"Systemnotconfigured-seeREADME">&2

@exit1

……

endif #config.mk

若include/config.mk文件存在，則$(wildcard$(obj)include/config.mk)命令執(zhí)行的結(jié)果是“$(obj)include/config.mk”展開(kāi)的字符串，否則結(jié)果為空。由于include/config.mk是“make_config”命令執(zhí)行過(guò)程生成的，若從沒(méi)有執(zhí)行過(guò)“make_config”命令則include/config.mk必然不存在。因此Make就執(zhí)行else分支的代碼，在輸出“Systemnotconfigured-seeREADME”的信息后就返回了。

117 include$(obj)include/config.mk

118 export ARCHCPUBOARDVENDORSOC

119

127 ifeq($(HOSTARCH),arm)

128 CROSS_COMPILE=arm-linux-

127 endif

163 #loadotherconfiguration

164 include$(TOPDIR)/config.mk

第117和164行用于包含其他的config.mk文件，第117行所包含的文件就是在上面的配置過(guò)程中制造出來(lái)的include/config.mk文件，其中定義了ARCH、CPU、BOARD、SOC等4個(gè)變量的值為arm、arm920t、TX2440、s3c24x0。第164行包含頂層的config.mk文件，它根據(jù)上面4個(gè)變量的值確定了編譯器、編譯選項(xiàng)。其中對(duì)我們理解編譯過(guò)程有幫助的是BOARDDIR、LDFLAGS的值

#U-Bootobjects....orderisimportant(i.e.startmustbefirst)

169 OBJS=cpu/$(CPU)/start.o

LIBS+=cpu/$(CPU)/lib$(CPU).a

ifdefSOC

LIBS+=cpu/$(CPU)/$(SOC)/lib$(SOC).a

endif

ifeq($(CPU),ixp)

LIBS+=cpu/ixp/npe/libnpe.a

endif

LIBS+=lib_$(ARCH)/lib$(ARCH).a

LIBS+=fs/cramfs/libcramfs.afs/fat/libfat.afs/fdos/libfdos.afs/jffs2/libjffs2.a

fs/reiserfs/libreiserfs.afs/ext2/libext2fs.afs/yaffs2/libyaffs2.a

fs/ubifs/libubifs.a

……

LIBS+=common/libcommon.a

LIBS+=libfdt/libfdt.a

LIBS+=api/libapi.a

LIBS+=post/libpost.a

LIBS:=$(addprefix$(obj),$(LIBS))

LIBS變量指明了U-Boot需要的庫(kù)文件，包括平臺(tái)/開(kāi)發(fā)板相關(guān)的目錄、通用目錄下相應(yīng)的庫(kù)，都通過(guò)相應(yīng)的子目錄編譯得到的。

OBJS、LIBS所代表的.o、.a文件就是U-Boot的構(gòu)成，他們通過(guò)如下命令由相應(yīng)的源文件或相應(yīng)的子目錄下的文件編譯得到

268 $(OBJS):
269 $(MAKE) -C cpu/$(CPU) $(if $(REMOTE_BUILD),$@,$(notdir $@))

271 $(LIBS):
272 $(MAKE) -C $(dir $(subst $(obj),,$@))

274 $(SUBDIRS):
275$(MAKE) -C $@ all

第268、269兩行的規(guī)則表示，對(duì)于OBJS中的每個(gè)成員，都將進(jìn)入cpu/$(cpu)目錄編譯他們?，F(xiàn)在OBJS為cpu/arm920t/start.o，它將由cpu/arm920t/start.s編譯得到。第271、272兩行規(guī)則表示，對(duì)于LIBS中的每個(gè)成員，都將進(jìn)入相應(yīng)的子目錄執(zhí)行“make”命令。這些子目錄中的Makefile，結(jié)構(gòu)相似，他們將Makefile中指定的文件編譯、鏈接成一個(gè)庫(kù)文件。

當(dāng)所有的OBJS、LIBS所表示的.o、.a文件都生成后就剩下鏈接了，這對(duì)用Makefile中如下代碼

245 $(obj)u-boot.srec:$(obj)u-boot
246 $(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O srec $< $@

248 $(obj)u-boot.bin:$(obj)u-boot
249$(OBJCOPY) ${OBJCFLAGS} -O binary $< $@

251 $(obj)u-boot.img:$(obj)u-boot.bin
./tools/mkimage -A $(ARCH) -T firmware -C none
- a $(TEXT_BASE) -e 0
-n $(shell sed -n -e s/.*U_BOOT_VERSION//p $(VERSION_FILE) |
sed -e s/"[ ]*$$/ for $(BOARD) board"/)
-d $< $@

263 $(obj)u-boot.dis:$(obj)u-boot
254 $(OBJDUMP) -d $< > $@

265 $(obj)u-boot:depend version $(SUBDIRS) $(OBJS) $(LIBS) $(LDSCRIPT)
UNDEF_SYM=`$(OBJDUMP) -x $(LIBS) |sed -n -e s/.*(__u_boot_cmd_.*)/-u1/p|sort|uniq`;
cd $(LNDIR) && $(LD) $(LDFLAGS) $$UNDEF_SYM $(__OBJS)
266 --start-group $(__LIBS) --end-group $(PLATFORM_LIBS)
267 -Map u-boot.map -o u-boot

263到267的規(guī)則鏈接到ELF格式的U-Boot，最后轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格式的U-Boot.bin、S-Record格式的U-Boot.srec。LDFLAGS確定了連接的方式。（前面有提到）。

分析完這些對(duì)移植的整體輪廓應(yīng)該有了一個(gè)認(rèn)識(shí)，了解其原理了。具體要修改什么就要根據(jù)實(shí)際需要了。