嵌入式Linux之我行——u-boot-2009.08在2440上的移植詳解（六）

1. tftp服務(wù)的安裝與配置及測(cè)試；
2. nfs服務(wù)的安裝與配置及測(cè)試；
3. u-boot到kernel的參數(shù)傳遞(重點(diǎn))。

我們知道使用tftp下載內(nèi)核和使用nfs掛載文件系統(tǒng)的好處是，當(dāng)我們重新編譯內(nèi)核或文件系統(tǒng)后不用重新把這些鏡像文件再燒錄到flash上，而是把這些鏡像文件放到開(kāi)發(fā)主機(jī)的tftp或nfs服務(wù)的主目錄下，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)加載他們，不用頻繁的往flash上燒，這樣一可以保護(hù)flash的使用壽命，二可以方便的調(diào)試內(nèi)核或文件系統(tǒng)，提高開(kāi)發(fā)效率?？梢?jiàn)，讓u-boot實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能是一件很有意義的事情。

實(shí)現(xiàn)這樣的功能很簡(jiǎn)單，網(wǎng)上也有很多資料。但有很多細(xì)節(jié)的東西如果稍不注意就導(dǎo)致失敗，這里就結(jié)合本人實(shí)現(xiàn)的過(guò)程進(jìn)行講述和一些問(wèn)題的分析。

• tftp服務(wù)的安裝與配置及測(cè)試

要使用tftp服務(wù)及測(cè)試它要安裝兩個(gè)軟件包，一個(gè)就是tftp服務(wù)器，另外一個(gè)就是tftp客戶端，這里安裝客戶端只是用于在主機(jī)本地測(cè)試tftp服務(wù)器是否正常運(yùn)行的，來(lái)確保u-boot能夠訪問(wèn)tftp服務(wù)(u-boot中已有tftp客戶端的功能，其實(shí)在前面幾篇中都已經(jīng)使用了tftp下載內(nèi)核或文件系統(tǒng)到開(kāi)發(fā)板上，如果那里都做到了，這里就可以直接跳過(guò))。

首先使用rpm命令查看你的主機(jī)上是否已經(jīng)安裝了tftp服務(wù)器和客戶端，如果沒(méi)有安裝就去下載這兩個(gè)軟件包進(jìn)行安裝或者可以使用yum命令進(jìn)行在線安裝，yum會(huì)自動(dòng)的去搜索適合你主機(jī)平臺(tái)的最新軟件包進(jìn)行下載安裝，如果主機(jī)已經(jīng)安裝了，則會(huì)提示軟件包已經(jīng)安裝了最新的版本。如下圖所示：

配置tftp服務(wù)器，主要是配置tftp的主目錄及訪問(wèn)權(quán)限。因tftp服務(wù)依賴于xinetd服務(wù)，所以一般tftp服務(wù)安裝好后其配置文件一般會(huì)在/etc/xinetd.d/目錄下：

創(chuàng)建剛才指定的tftp服務(wù)器主目錄，也要注意主目錄的可讀可寫(xiě)的權(quán)限：

啟動(dòng)和測(cè)試tftp服務(wù)：

• nfs服務(wù)的安裝與配置及測(cè)試

以root的身份在控制臺(tái)輸入setup，在系統(tǒng)服務(wù)選項(xiàng)中選中nfs服務(wù)，如下圖：

配置NFS服務(wù)器的共享主目錄，也要注意權(quán)限問(wèn)題：

測(cè)試NFS服務(wù)是否正常。將事先準(zhǔn)備好的文件系統(tǒng)放到NFS主目錄下，如下：

可以看到/mnt目錄下的內(nèi)容和NFS主目錄/home/filesystem下的內(nèi)容完全一致，說(shuō)明NFS服務(wù)正常：

• u-boot到kernel的參數(shù)傳遞

我們知道，在kernel配置選項(xiàng)Boot options中有一個(gè)Default kernel command string參數(shù)項(xiàng)，而在u-boot參數(shù)中也有一個(gè)bootargs參數(shù)項(xiàng)，他們都是供內(nèi)核啟動(dòng)用的，那他們又有什么區(qū)別呢，內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)到底是用哪一個(gè)呢？?jī)煞N參數(shù)項(xiàng)分別如下圖所示(kernel中的參數(shù)指定是從開(kāi)發(fā)板Flash分區(qū)上掛載文件系統(tǒng)，u-boot中的參數(shù)指定的是從NFS掛載文件系統(tǒng))：

那么，u-boot是如果將參數(shù)信息傳遞到內(nèi)核中的呢？而內(nèi)核又是怎么接收u-boot傳遞過(guò)來(lái)的參數(shù)呢？這就涉及到一點(diǎn)點(diǎn)ARM寄存器的知識(shí)了。

我們知道，ARM有7種工作模式和37個(gè)寄存器(31個(gè)通用寄存器和6個(gè)狀態(tài)寄存器)，如下圖：

ARM工作模式之間的轉(zhuǎn)換就是利用這些寄存器進(jìn)行，而u-boot參數(shù)的傳遞也利用了三個(gè)通用寄存器R0、R1和R2。關(guān)于ARM工作模式和寄存器在這里就不做講敘了，以后再講，這里你就理解成u-boot在啟動(dòng)的時(shí)候把參數(shù)存放到這三個(gè)寄存器中，到內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)再把寄存器中的參數(shù)取出，當(dāng)然，他們并不是就這樣簡(jiǎn)單的操作。下面我們看代碼一一分析。

首先，我們來(lái)分析一下u-boot是怎樣處理和發(fā)送要傳遞的參數(shù)，而u-boot要傳遞的參數(shù)又有哪些呢？除了我們最容易知道的bootargs(即內(nèi)核commandline)參數(shù)項(xiàng)外，要傳遞的參數(shù)還有MACH_TYPE(即我們所說(shuō)的機(jī)器碼)、系統(tǒng)根設(shè)備信息(標(biāo)志，頁(yè)面大小)、內(nèi)存信息(起始地址，大小)、RAMDISK信息(起始地址，大小)、壓縮的RAMDISK根文件系統(tǒng)信息(起始地址，大小)。由此可見(jiàn)要傳遞的參數(shù)很多，這時(shí)候，u-boot就提供一種叫做參數(shù)鏈表(tagged list)的方式把這些參數(shù)組織起來(lái)，鏈表結(jié)構(gòu)體定義在：include/asm-arm/setup.h中，而實(shí)現(xiàn)鏈表的組織在lib_arm/bootm.c中：

我們可以看到，鏈表的組織是由一系列函數(shù)實(shí)現(xiàn)，u-boot規(guī)定，鏈表必須以ATAG_CORE標(biāo)記開(kāi)始，以ATAG_NONE標(biāo)記結(jié)束，中間就是一些參數(shù)標(biāo)記項(xiàng)，這點(diǎn)從代碼中可以體現(xiàn)出來(lái)。那么在這些函數(shù)中有一個(gè)bd的參數(shù)是至關(guān)重要的，它是一個(gè)bd_info類型的結(jié)構(gòu)體，定義在include/asm-arm/u-boot.h中，而這個(gè)結(jié)構(gòu)體又被一個(gè)global_data類型的結(jié)構(gòu)體所引用，定義在include/asm-arm/global_data.h中，如下：

那么，那個(gè)bd參數(shù)到底是做什么用的呢？從定義中可以得知，bd記錄了機(jī)器碼、u-boot參數(shù)鏈表在內(nèi)存中的地址等信息，那又問(wèn)，它在什么地方進(jìn)行記錄的呢？它就在我們自己開(kāi)發(fā)板初始化代碼中記錄的，如：board/samsung/my2440/my2440.c中

注意：bd_t被gd_t所引用，而在global_data.h中我們可以看到，u-boot定義了一個(gè)gd_t的全局指針變量*gd，所以在這里就可以直接使用gd來(lái)設(shè)置bd了。

好了，我們還是接著分析這個(gè)參數(shù)鏈表是如何被傳遞的，組織參數(shù)鏈表的系列函數(shù)在一個(gè)叫do_bootm_linux的函數(shù)中被調(diào)用的，還是定義在lib_arm/bootm.c中

從這個(gè)函數(shù)中我們可以看到，要使參數(shù)傳遞生效必須需要CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS和CONFIG_CMDLINE_TAG這兩個(gè)宏的支持，所以需要在include/configs/my2440.h中定義它們。原來(lái)我就是沒(méi)定義它們，在使用NFS掛載文件系統(tǒng)時(shí)就出現(xiàn)問(wèn)題。同時(shí)，theKernel這個(gè)函數(shù)指針是u-boot參數(shù)傳遞的至關(guān)點(diǎn)，我們知道，函數(shù)在內(nèi)存中執(zhí)行的時(shí)候其實(shí)就是一個(gè)地址，而在代碼中首先將這個(gè)函數(shù)指針指向kernel的入口地址，最后還將0、機(jī)器碼和u-boot參數(shù)項(xiàng)在內(nèi)存中的地址帶給這個(gè)入口地址，故執(zhí)行這個(gè)入口地址的時(shí)候即kernel啟動(dòng)的時(shí)候可以有這三個(gè)參數(shù)進(jìn)行接收。那么，這個(gè)入口地址(kernel啟動(dòng)地址或者說(shuō)kernel入口地址)是怎么來(lái)的是誰(shuí)指定的，又是多少呢？看代碼，是從一個(gè)bootm_headers_t類型的結(jié)構(gòu)體的成員ep取得的，而這個(gè)結(jié)構(gòu)體是從調(diào)用do_bootm_linux的地方傳遞過(guò)來(lái)的。bootm_headers_t定義在include/image.h中，do_bootm_linux在common/cmd_bootm.c中被調(diào)用，如下：

呵呵，相信此時(shí)的你撥云見(jiàn)日，茅塞頓開(kāi)了吧！這個(gè)入口地址就是0x30008000，這也正是為什么u-boot一定要使用uImage的格式來(lái)啟動(dòng)內(nèi)核的原因之一。注意：這里有個(gè)kernel入口地址0x30008000，在上面還提到一個(gè)u-boot參數(shù)鏈表在內(nèi)存中的地址0x30000100，試想如果這里指定的kernel入口地址覆蓋了參數(shù)鏈表的地址會(huì)怎么樣？

好了，把上面每個(gè)步驟從下往上看就可以知道u-boot參數(shù)項(xiàng)在u-boot端的傳遞的整個(gè)流程了，那么，接下來(lái)再分析u-boot參數(shù)項(xiàng)在kernel端是怎樣接收的。

首先，將u-boot傳遞過(guò)來(lái)的r1(機(jī)器碼)、r2(參數(shù)鏈表在內(nèi)在中的物理地址)分別保存到ARM寄存器r7、r8中，再將r7作為參數(shù)傳遞給解壓函數(shù)decompress_kernel()，在這個(gè)解壓函數(shù)中再將r7傳遞給全局變量__machine_arch_type，然后在跳轉(zhuǎn)到vmlinux入口之前再將r7、r8還原到r1、r2中。

在arch/arm/kernel/head.S文件中，內(nèi)核vmlinux入口的部分代碼如下：

最后就打開(kāi)MMU，并跳轉(zhuǎn)到 init/main.c的start_kernel（）初始化系統(tǒng)。函數(shù)start_kernel（）的部分代碼如下：

函數(shù)setup_arch在arch/arm/kernel/setup.c中實(shí)現(xiàn)，部分代碼如下：

• tftp下載內(nèi)核和nfs掛載文件系統(tǒng)

好了，上面tftp服務(wù)和nfs服務(wù)都已經(jīng)準(zhǔn)備好了，u-boot到kernel的參數(shù)傳遞也沒(méi)問(wèn)題了，接下來(lái)就設(shè)置一下u-boot環(huán)境變量中的參數(shù)項(xiàng)和kernel的配置選項(xiàng)使之能使用tftp自動(dòng)下載kernal和通過(guò)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)掛載nfs文件系統(tǒng)。u-boot環(huán)境變量設(shè)置如下：

bootcmd參數(shù)項(xiàng)就是使用tftp把主機(jī)tftp主目錄下的uImage下載到開(kāi)發(fā)板SDRAM中的0x31000000位置，接著使用bootm命令執(zhí)行引導(dǎo)內(nèi)核啟動(dòng)。

而bootargs參數(shù)項(xiàng)就是內(nèi)核啟動(dòng)的命令行參數(shù)，u-boot就是把這個(gè)參數(shù)項(xiàng)傳遞給了內(nèi)核，通過(guò)nfs掛載文件系統(tǒng)。這里一定要注意serverip和ipaddr的設(shè)置(即服務(wù)器IP或者開(kāi)發(fā)主機(jī)IP和開(kāi)發(fā)板的IP)。另外要注意，內(nèi)核要能使用nfs也要配置相應(yīng)的選項(xiàng)，如下：

運(yùn)行結(jié)果如下：

a. tftp下載內(nèi)核，并引導(dǎo)內(nèi)核啟動(dòng)：

b. u-boot傳遞的命令行參數(shù)被內(nèi)核所接收：

c. 內(nèi)核通過(guò)nfs掛載文件系統(tǒng)：

d.查看掛載的nfs文件系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)完全與主機(jī)nfs服務(wù)器主目錄中的文件系統(tǒng)一致，說(shuō)明成功！