U-Boot

源代码

主要

https://source.denx.de/u-boot/u-boot

备用

https://github.com/u-boot/u-boot.git

说明

通用引导加载器。通常用于加载Linux。

启动介质

注意：若未特殊说明，此说明仅适用于截至编辑时的u-boot，不包括旧版u-boot。

SD卡/TF卡

采用MMC接口,常见于各种开发板。

通常会有一个完整的镜像,采用MBR磁盘分区或者GPT磁盘分区,包含一个FAT分区及若干个其他分区，U-boot的启动脚本与Linux内核放在FAT分区。可使用以下方式烧录:

• dd:在Linux或其他（类）unix中可使用dd命令直接将镜像写入SD卡/TF卡。
• win32diskimager：在windows下可使用此工具写入镜像文件。

对于本人而言，除了开发板厂商提供的方式，本人还可使用Buildroot产生镜像。

分区

分区采用MBR磁盘分区或者GPT磁盘分区,编辑同pc机一样，有广泛的工具可供使用。

由于磁盘镜像一般都是尽量做小，故烧录后的rootfs可能不是很大，则对于大容量SD卡/TF卡则需要调整rootfs分区。

对于采用ext2/ext3/ext4的rootfs分区而言，可采用以下步骤调整分区：

• 调整分区表:采用各种通用工具调整rootfs的分区表(Linux下可采用fdisk)，扩大分区大小。调整完成后最好进行一次重启。
• 调整文件系统：当分区表调整完成后只是分区大小发生改变，文件系统中的信息并未发生改变，故应当使用resize2fs命令将文件系统调整为分区大小。

移植提示

如需操作mmc设备，需要在 > Command line interface > Device access commands使能 CONFIG_CMD_MMC以启用mmc命令。

SPI Nor Flash

采用SPI接口。若未说明，本人一般使用容量大于等于16MBytes的Nor Flash。

Nor Flash的烧录方式根据SOC的不同而不同，具体如下:

• 对于全志SOC而言，可进入FEL模式采用Xfel烧录。

由于Nor Flash容量较小，一般分区使用固定分区，即没有任何分区表与磁盘信息存储在介质上，直接在代码或配置（如设备树dts）中写死分区信息数据。

分区

MTD设备的分区使用环境变量决定,具体如下：

环境变量名称	u-boot中的注释	说明
partition	'partition' - keeps current partition identifier * * partition  := <part-id> * <part-id>  := <dev-id>,part_num	相当于其它分区表的激活分区。 dev-id同mtdids中的dev-id。
mtdids	'mtdids' - linux kernel mtd device id <-> u-boot device id mapping * * mtdids=<idmap>[,<idmap>,...] * * <idmap>    := <dev-id>=<mtd-id> * <dev-id>   := 'nand'|'nor'|'onenand'|'spi-nand'<dev-num> * <dev-num>  := mtd device number, 0... * <mtd-id>   := unique device tag used by linux kernel to find mtd device (mtd->name)	mtd设备id列表。 dev-id的格式是固定(如第一个nor flash的dev-id为nor0)。 此环境变量相当于将mtd设备与linux中的标签对应，使得mtdparts可以直接传给Linux内核。
mtdparts	'mtdparts' - partition list * * mtdparts=[mtdparts=]<mtd-def>[;<mtd-def>...] * * <mtd-def>  := <mtd-id>:<part-def>[,<part-def>...] * <mtd-id>   := unique device tag used by linux kernel to find mtd device (mtd->name) * <part-def> := <size>[@<offset>][<name>][<ro-flag>] * <size>     := standard linux memsize OR '-' to denote all remaining space * <offset>   := partition start offset within the device * <name>     := '(' NAME ')' * <ro-flag>  := when set to 'ro' makes partition read-only (not used, passed to kernel)	mtd设备分区表。

u-boot的mtd分区信息可以通过内核命令行传给启用了命令行传MTD分区参数的Linux内核,但更加常见的是使用设备树dts传MTD分区参数给Linux内核。

u-boot中mtd分区的例子如下：

/*
 * Examples:
 *
 * 1 NOR Flash, with 1 single writable partition:
 * mtdids=nor0=edb7312-nor
 * mtdparts=[mtdparts=]edb7312-nor:-
 *
 * 1 NOR Flash with 2 partitions, 1 NAND with one
 * mtdids=nor0=edb7312-nor,nand0=edb7312-nand
 * mtdparts=[mtdparts=]edb7312-nor:256k(ARMboot)ro,-(root);edb7312-nand:-(home)
 *
 */

默认分区信息的Kconfig在启用mtdparts命令时可填写，如下：

Kconfig项	环境变量项
CONFIG_MTDIDS_DEFAULT	mtdids
CONFIG_MTDPARTS_DEFAULT	mtdparts

全志SOC

默认情况下(u-boot在全志SOC默认设置)，采用以下分区:

起始地址	大小(字节)	名称	说明
0	0xF0000(960KBytes)	u-boot	u-boot二进制代码所在位置
0xF0000	0x10000(64KBytes)	u-boot-env	u-boot的env数据，可保存一些u-boot使用的环境变量,可保存修改后的启动行为。
0x100000	-	-	剩余位置，可继续划分分区。

移植提示

SPI Nor Flash使用条件：

• SOC支持从SPI Nor Flash启动。
• u-boot已经移植有对应SOC的spi驱动。

配置SPI Nor Flash的支持如下：

• 配置Kconfig。

  启用属于MTD设备的SPI Nor Flash
      Kconfig路径: > Device Drivers > MTD Support > SPI Flash Support 
      选中CONFIG_SPI_FLASH并CONFIG_BOOTDEV_SPI_FLASH且选中需要支持的Nor Flash。
  
  启用SPI驱动设备(只需要选中对应SOC的驱动)
      Kconfig路径:> Device Drivers > SPI Support
  

• 配置设备树(同Linux一样)。

  /*以下代码主要用于启用spi0上的flash*/
  &spi0 {
          flash@0 {
                  compatible = "jedec,spi-nor";
                  reg = <0>;
                  spi-max-frequency = <40000000>;
          };
  };
  

若u-boot需要使用spl则需要在spl中启用spi nor flash支持，具体配置如下：

• 配置Kconfig。

  启用属于MTD设备的SPI Nor Flash的SPL支持
      Kconfig路径: > Device Drivers > MTD Support > SPI Flash Support 
      选中CONFIG_SPL_SPI_FLASH_MTD。
  
  在SPL中选中MTD支持
      Kconfig路径: > SPL configuration options
      选中SPL_MTD_SUPPORT。
  

有些spi nor flash的jedec id可能不在u-boot的支持列表中，可能需要手动向drivers/mtd/spi/spi-nor-ids.c中添加需要支持的id。

如需操作mtd设备，需要在 > Command line interface > Device access commands使能CONFIG_CMD_MTD以启用mtd命令。

如需使用mtd分区，需要在> Command line interface > Filesystem commands使能CONFIG_CMD_MTDPARTS 以启用mtdparts命令。

环境变量(Env)

注意：若未特殊说明，此说明仅适用于截至编辑时的u-boot，不包括旧版u-boot。

Env表示环境变量，很多u-boot的操作及脚本都靠环境变量调控。

默认环境变量主要有以下方式生成:

• Kconfig配置生成。
• 直接文件生成。

默认情况下使用Kconfig配置生成默认Env，默认环境变量具体定义的头文件/目录/机制如下:

• include/env_default.h文件：定义默认的环境变量与Kconfig配置的关系。
• include/configs目录：各个SOC厂商的配置头文件，一般使用CFG_EXTRA_ENV_SETTINGS宏定义在厂商头文件定义厂商自己的环境变量。

直接使用文件生成默认Env的机制如下:

• 厂商的配置文件:默认目录为board/<vendor>/<board>/，文件名可以由CONFIG_ENV_SOURCE_FILE或SYS_BOARD指定，后缀名为.env。
• 外部的配置文件:使用CONFIG_USE_DEFAULT_ENV_FILE使能，使用CONFIG_DEFAULT_ENV_FILE指定位置。

官方资料

网站：https://www.denx.de/project/u-boot/