【北京迅为】《i.MX8MM嵌入式Linux开发指南》-第四篇 嵌入式Linux系统移植篇-第六十七章 Uboot编译及移植

        i.MX8MM处理器采用了先进的14LPCFinFET工艺，提供更快的速度和更高的电源效率;四核Cortex-A53，单核Cortex-M4，多达五个内核 ，主频高达1.8GHz，2G DDR4内存、8G EMMC存储。千兆工业级以太网、MIPI-DSI、USB HOST、WIFI/BT、4G模块、CAN、RS485等接口一应俱全。H264、VP8视频硬编码，H.264、H.265、VP8、VP9视频硬解码，并提供相关历程,支持8路PDM接口、5路SAI接口、2路Speaker。系统支持Android9.0(支持获取root限)Linux4.14.78+Qt5.10.1、Yocto、Ubuntu20、Debian9系统。适用于智能充电桩，物联网，工业控制，医疗，智能交通等，可用于任何通用工业和物联网应用。

 

第四篇 嵌入式Linux系统移植篇

第六十七章 Uboot编译及移植

在之前学习开发板烧写的章节中，我们用到uboot和内核的镜像是怎么做出来的呢，我们在学习移植uboot之前先使用迅为电子移植好的uboot镜像来学习一下uboot的相关知识，本章节我们来学习下基础的知识“什么是uboot”和“uboot中的常用命令”，并且我们下载NXP官方的源码。

 

67.1 U-Boot介绍

67.1.1 什么是u-boot

uboot是一段裸机代码，它的实现非常复杂，主要是初始化一些硬件，部署整个计算机系统，然后将Linux内核从flash(NAND，NOR FLASH，SD，MMC 等)拷贝到 DDR 中，根据环境变量去启动内核，并向内核传递参数。它的目标就是启动内核，内核启动后它的生命也随之结束。

 

u-boot是SourceForge上的开源项目，由一个人发起，然后由整个世界所有感兴趣的人共同维护发展而来的一个bootloader，bootloader是用来引导和加载内核，向内核传递参数的，是内核引导程序的统称，bootloader除了u-boot还有bios，LilO，redboot，vivi等。

 

uboot 的全称是 Universal Boot Loader，uboot 是一个遵循 GPL 协议的开源软件，uboot 是一个裸机代码，可以看作是一个裸机综合例程。现在的 uboot 已经支持液晶屏、网络、USB 等高级功能。uboot 官网为 http://www.denx.de/wiki/U-Boot/，

 

 

 

 可以在 uboot 官网下载 uboot 源码，点击图中左侧 Topics 中的“Source Code”，

 

 

进入其 FTP 服务器即可看到 uboot 源码

 

 

 

我们可以在uboot官网下载最原始的uboot源码，也就是没有经过修改的，原汁原味的uboot的，但是在实际工作中，我们并不会直接在uboot官网下载uboot源码来移植uboot。为什么呢？因为我们要在对应的平台上来运行uboot，那么这个uboot是不是就要对这个平台支持的非常全面呢，因为uboot本身就是裸机代码，所以想要对某一个平台支持的非常全面，就要对这个平台非常熟悉，比如i.MX 8M Mini，那就要对i.MX 8M Mini这个芯片非常熟悉，那谁对这个芯片非常熟悉呢，当然是半导体厂家呀，所以，uboot官网里面的原汁原味的uboot是给半导体厂家准备的，比如RK,NXP等等。NXP官方的 uboot 基本支持了 NXP 当前所有可以跑 Linux 的芯片，而且支持各种启动方式，比如 EMMC、NAND、NOR FLASH 等等，这些都是 uboot 官方所不支持的。我们如果要移植对芯片支持最全面，最好的uboot的，我们一般是在半导体厂家维护uboot版本的基础上来二次开发自己的uboot，而不是直接在uboot官网下载源码来移植。

 

在迅为提供的资料里面有两个Linux的BSP源码包，一个是半导体厂商提供的源码包，里面的uboot是未经修改的，一个是迅为提供的BSP源码包，里面的uboot是经过迅为修改后的uboot，可以直接编译在开发板上来运行。当然了，你也可以在购买了第三方开发板以后使用半导体厂商提供的 uboot，只不过有些外设驱动可能不支持，需要自己移植，这个就是我们常说的 uboot 移植。

 

67.1.2 常用命令

我们先烧迅为做好的uboot（flash.bin）到开发板上，我们先了解与uboot相关的命令。

 

uboot启动如下图所示：

 

 

 

 

上电以后，出现 Hit any key to stop autoboot: 0就按下任意键，进入uboot命令行，输入？查看帮助信息，会弹出很多命令和介绍，

 

 

 

上面的那些命令并不是 uboot 所支持的所有命令，前面说过 uboot 是可配置的，需要什么命令就使能什么命令。这些命令后面都跟有命令说明，用于描述此命令的作用，但是命令具体怎么用呢？我们输入“help(或?) 命令名”既可以查看命令的详细用法，以“bootz”这个命令为例，我们输入如下命令即可查看“bootz”这个命令的用法：

 

=> ? bootz

bootz - boot Linux zImage image from memory

 

Usage:

bootz [addr [initrd[:size]] [fdt]]

    - boot Linux zImage stored in memory

        The argument 'initrd' is optional and specifies the address

        of the initrd in memory. The optional argument ':size' allows

        specifying the size of RAW initrd.

        When booting a Linux kernel which requires a flat device-tree

        a third argument is required which is the address of the

        device-tree blob. To boot that kernel without an initrd image,

        use a '-' for the second argument. If you do not pass a third

        a bd_info struct will be passed instead

常用的和信息查询有关的命令有 3 个：

 

bdinfo

printenv

version

先来看一下 bdinfo 命令，此命令用于查看板子信息，直接输入“bdinfo”即可，

 

 

从上面中可以得出 DRAM 的起始地址和大小、启动参数保存起始地址、波特率、sp(堆栈指针)起始地址等信息。

 

命令“printenv”用于输出环境变量信息，uboot 也支持 TAB 键自动补全功能，输入“print”然后按下 TAB 键就会自动补全命令，直接输入“print”也可以。输入“print”，然后按下回车键，环境变量如下面所示：

 

 

 

 

u-boot=> pri

baudrate=115200

boot_fdt=try

bootcmd=mmc dev ${mmcdev}; if mmc rescan; then if run loadbootscript; then run bootscript; else if run loadimage; then run mmcboot; else run netboot; fi; fi; else booti ${loadaddr} - ${fdt_addr}; fi

bootcmd_mfg=run mfgtool_args;if iminfo ${initrd_addr}; then if test ${tee} = yes; then bootm ${tee_addr} ${initrd_addr} ${fdt_addr}; else booti ${loadaddr} ${initrd_addr} ${fdt_addr}; fi; else echo "Run fastboot ..."; fastboot 0; fi;

bootdelay=2

bootscript=echo Running bootscript from mmc ...; source

console=ttymxc1,115200 earlycon=ec_imx6q,0x30890000,115200

emmc_dev=1

ethprime=FEC

fastboot_dev=mmc1

fdt_addr=0x43000000

fdt_file=itop8mm-evk-7.0.dtb

fdt_high=0xffffffffffffffff

fdtcontroladdr=be8f5860

image=Image

initrd_addr=0x43800000

initrd_high=0xffffffffffffffff

jh_clk=

jh_mmcboot=setenv fdt_file fsl-imx8mm-evk-root.dtb;setenv jh_clk clk_ignore_unused; if run loadimage; then run mmcboot; else run jh_netboot; fi;

jh_netboot=setenv fdt_file fsl-imx8mm-evk-root.dtb; setenv jh_clk clk_ignore_unused; run netboot;

kboot=booti

loadaddr=0x40480000

loadbootscript=fatload mmc ${mmcdev}:${mmcpart} ${loadaddr} ${script};

loadfdt=fatload mmc ${mmcdev}:${mmcpart} ${fdt_addr} ${fdt_file}

loadimage=fatload mmc ${mmcdev}:${mmcpart} ${loadaddr} ${image}

mfgtool_args=setenv bootargs console=${console},${baudrate} rdinit=/linuxrc clk_ignore_unused

mmcargs=setenv bootargs ${jh_clk} console=${console} root=${mmcroot}

mmcautodetect=yes

mmcboot=echo Booting from mmc ...; run mmcargs; if test ${boot_fdt} = yes || test ${boot_fdt} = try; then if run loadfdt; then booti ${loadaddr} - ${fdt_addr}; else echo WARN: Cannot load the DT; fi; else echo wait for boot; fi;

mmcdev=1

mmcpart=1

mmcroot=/dev/mmcblk2p2 rootwait rw

netargs=setenv bootargs ${jh_clk} console=${console} root=/dev/nfs ip=dhcp nfsroot=${serverip}:${nfsroot},v3,tcp

netboot=echo Booting from net ...; run netargs;  if test ${ip_dyn} = yes; then setenv get_cmd dhcp; else setenv get_cmd tftp; fi; ${get_cmd} ${loadaddr} ${image}; if test ${boot_fdt} = yes || test ${boot_fdt} = try; then if ${get_cmd} ${fdt_addr} ${fdt_file}; then booti ${loadaddr} - ${fdt_addr}; else echo WARN: Cannot load the DT; fi; else booti; fi;

script=boot.scr

sd_dev=0

soc_type=imx8mm

 

Environment size: 2333/4092 bytes

 

 有很多的环境变量，比如 baudrate、board_name、board_rec、boot_fdt、bootcmd等等。uboot 中的环境变量都是字符串，既然叫做环境变量，那么它的作用就和“变量”一样。

 

比如 bootdelay 这个环境变量就表示 uboot 启动延时时间，默认bootdelay=3，也就默认延时 3秒。前面说的 3 秒倒计时就是由 bootdelay 定义的，如果将 bootdelay 改为 5 的话就会倒计时 5s了。uboot 中的环境变量是可以修改的，有专门的命令来修改环境变量的值。

 

setenv：修改环境变量：setenv 环境变量名 环境变量值

 

删除环境变量：setenv 环境变量名

 

例如设置自启动倒计时环境变量bootdelay，设置为5秒，默认是2秒，

 

 

输入命令setenv bootdelay 10，然后输入printenv查看环境变量，发现环境变量已经改变。

 

 

 

删除环境变量也是使用命令 setenv，要删除一个环境变量只要给这个环境变量赋空值即可，比如我们删除掉上面新建的bootdelay 环境变量，使用命令 setenv bootdelay删除环境变量，

 

 

 

实验完成后，重新启动开发板恢复环境变量使设置的环境失效，因为环境变量没有保存到flash。

 

reset：重新启动

在uboot命令行输入reset即可重启开发板，

 

 

 

实验完成后，重新启动开发板恢复环境变量使设置的环境失效，因为环境变量没有保存到flash。

 

reset：重新启动

在uboot命令行输入reset即可重启开发板，

 

 

 

1.mmc: 在uboot命令行，输入mmc可以查看跟mmc相关的命令

由上图我们可以发现，mmc后面的参数不同，mmc的功能就不一样，例如：

 

mmc info：打印mmc的信息

 

mmc list ：查看mmc设备

 

mmc read addr blk# cnt：从eMMC读cnt个块数据到内存addr处；

 

mmc write addr blk# cnt：把内存addr处的cnt个块数据写到eMMC。

 

mmc erase blk# cnt：擦除blk#开始的cnt个数据块

 

其中，addr为内存地址，blk#是mmc的块号，cnt是设备块的个数，块的单位是512字节。

 

（1）mmc info命令

 

mmc info命令可以查看设备信息，

 

 

 

通过上图我们可以看出，当前的设备是emmc设备，也就是图中MMC version所表示的信息为emmc的版本为5.1，Capacity所表示的信息为容量大小为14.6 Gib，Bus Width表示带宽为8-bit，Bus Speed表示速度为52000000Hz。

 

（2）mmc list命令

 

mmc list查看mmc设备，直接输入mmc list即可，

 

 

 

（3）mmc rescan命令

 

mmc rescan可以扫描开发板上的emmc设备，直接输入mmc rescan命令即可

 

 

 

（4）mmc dev命令

 

mmc dev命令可以切换mmc设备，命令格式：mmc dev mmc dev [dev] [part]，其中dev是我们要切换到的mmc设备号，part可以不写，不写的话默认分区为0。

 

我们找一张FAT32的TF卡，查到开发板上的TF卡座子上，一般我们把TF卡也认为是mmc设备。所以也可以用mmc命令来操作。连接好TF卡以后，使用以下命令切换到TF卡

 

mmc dev 0

 

其中0为sd卡，1为emmc。

 

然后我们使用mmc info命令查看是否切换成功，

 

 

 

从上图我们可以看到，sd卡的版本信息为3.0，容量为14.6 GiB，位宽为4-bit。

 

（5）mmc part命令

 

mmc part可以用来查看mmc设备的分区，比如我们要查看emmc的分区，我们先切换到emmc设备（如果当前已经是emmc设备则不用切换），命令如下：

 

mmc dev 1

 

切换成功如下图所示：

 

 

 

 

 使用命令mmc part查看emmc的分区，

 

 

 

从上图我们可以看出，emmc一共有2个分区，类型为DOS，其中第一个分区用来存放uboot镜像和内核镜像，第二个分区用来存放文件系统

 

（6）mmc read命令

 

使用mmc read命令可以读取mmc设备的数据信息，格式为mmc read addr blk# cnt，其中addr是读取到内存中的地址，blk为起始的块地址，一般为十六进制，一块是512字节，cnt是要读取的块的数量。

 

例如：mmc read 0xa0000000 10 10 ，表示mmc设备的第10块开始，读取10块到内存的0xa0000000地址当中去。结果如下：

 

 

 

5  go命令

 

go命令可以指定跳到地址处运行，命令格式为 go addr ，其中addr是应用在内存中的首地址。

 

6  run命令

 

可以执行环境变量中的命令，这个命令一般用于用户运行自定义的环境变量。

 

7  ls命令，默认uboot没有这个命令，可以配置上使用。

 

ls命令可以列出文件的目录，命令格式ls [ [directory]]：

 

例如，查看emmc分区5的信息。分区5为文件系统分区

 

ls mmc 1:5

 

其中，1为emmc，5为emmc里面的分区5

 

查看emmc分区5里面的etc信息，也就是文件系统里面的etc信息，命令如下

 

ls mmc 1:5 etc

 

67.2设置交叉编译器

输入以下命令设置交叉编译器，只有设置了交叉编译器，才可以编译源码，否则会报错。

 

 . /opt/fsl-imx-xwayland/4.14-sumo/environment-setup-aarch64-poky-linux

export ARCH=arm64

export CROSS_COMPILE=aarch64-poky-linux-

67.3 获取u-boot-imx 源码并编译

输入以下命令下载u-boot-imx 源码。

 

git clone https://source.codeaurora.org/external/imx/uboot-imx

 

 

 

进入uboot-imx目录，

cd uboot-imx

 

 

 

查看git分支，

git branch -a

 

 

 

切换分支，输入以下命令：

 

git checkout imx_v2018.03_4.14.78_1.0.0_ga

 

 

 

同步到当前仓库，输入以下命令：

 

git pull origin

 

 

 

输入以下命令，开始编译。

 

make distclean    

 

make imx8mm_ddr4_evk_defconfig

 

 

 

输入以下命令，开始编译。

 

 . /opt/fsl-imx-xwayland/4.14-sumo/environment-setup-aarch64-poky-linux

 

make -j 8

 

 

 

编译成功后会产生所需的文件：

 

u-boot-nodtb.bin

 

spl/u-boot-spl.bin

 

arch/arm/dts/fsl-imx8mm-ddr4-evk.dtb

 

 

 

67.4 获取 imx-mkimage源码并编译

下载 imx-mkimage源码，输入以下命令：

 

git clone https://source.codeaurora.org/external/imx/imx-mkimage/ && cd imx-mkimage

 

 查看远程分支，输入以下命令：

 

git branch -a

 

 

 

切换到与imx_4.14.78_1.0.0_ga版本对应的分支上，输入以下命令：

 

git checkout imx_4.14.78_1.0.0_ga

 

 

 

同步到当前仓库，输入以下命令：

 

git pull origin

 

 

 

67.5获取imx-atf源码并编译

退回上一级目录，下载 imx-atf，并同样切换分支

 

cd ..    

 

git clone https://source.codeaurora.org/external/imx/imx-atf/ && cd imx-atf    

 

 

 

切换到与imx_4.14.78_1.0.0_ga版本对应的分支上，输入以下命令：

 

git checkout imx_4.14.78_1.0.0_ga   

 

同步到当前仓库，输入以下命令：

 

git pull origin

 

 

 

编译 imx-atf，输入以下命令：

 

make clean PLAT=imx8mm

 

LDFLAGS="" make PLAT=imx8mm

 

 编译完成会生成build/imx8mm/release/bl31.bin文件，

 

 

67.6 获得firmware-imx源码

返回上一级目录，输入以下命令获得firmware-imx源码

 

cd .. && mkdir firmware-imx-8.10

 

cd firmware-imx-8.10

 

wget http://www.freescale.com/lgfiles/NMG/MAD/YOCTO/firmware-imx-8.1.bin

 

 解压输入以下命令：

 

./firmware-imx-8.1.bin --auto-accept

 

 

 

67.7生成flash.bin

使用 imx-mkimage 链接合成所有文件生成最后二进制文件

 

输入以下命令拷贝uboot-imx中的文件到imx-mkimage目录。

 

cp uboot-imx/tools/mkimage ./imx-mkimage/iMX8M/mkimage_uboot    

 

cp uboot-imx/arch/arm/dts/fsl-imx8mm-ddr4-evk.dtb ./imx-mkimage/iMX8M/fsl-imx8mm-ddr4-evk.dtb    

 

cp uboot-imx/spl/u-boot-spl.bin ./imx-mkimage/iMX8M/    

 

cp uboot-imx/u-boot-nodtb.bin ./imx-mkimage/iMX8M/

 

 

 

 

 

cpfirmware-imx-8.10/firmware-imx-8.1/firmware/ddr/synopsys/ddr4_dmem_1d.bin ./imx-mkimage/iMX8M/    

cpfirmware-imx-8.10/firmware-imx-8.1/firmware/ddr/synopsys/ddr4_dmem_2d.bin ./imx-mkimage/iMX8M/    

cp firmware-imx-8.10/firmware-imx-8.1/firmware/ddr/synopsys/ddr4_imem_1d.bin ./imx-mkimage/iMX8M/    

cp firmware-imx-8.10/firmware-imx-8.1/firmware/ddr/synopsys/ddr4_imem_2d.bin ./imx-mkimage/iMX8M/

 

 

cp imx-atf/build/imx8mm/release/bl31.bin ./imx-mkimage/iMX8M/

 

 

 

cd imx-mkimage    

 

make SOC=iMX8MM clean    

 

make SOC=iMX8MM flash_ddr4_evk

 

 

 

编译完会生成flash.bin镜像，

 

 

 

然后我们可以使用TF卡启动uboot，但是不能使用UUU工具烧写，接下来进一步优化源码，请查看第二章。