uboot移植詳解
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《嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)完全手冊》 韋東山編著 第15章 移植 U-boot
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201611/316102.htmhttp://xgc94418297.blog.163.com/blog/static/112966040200952971543686/
uboot是一段小程序，它在系統(tǒng)上電是開始執(zhí)行，初始化硬件設(shè)備；準備好軟件環(huán)境；最后調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核。
這里主要分析移植過程。
U-boot中有幾千個文件，要想了解對于某款開發(fā)板，使用哪些文件、哪個文件先執(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。
要想使用哪款開發(fā)板就需首先執(zhí)行“make
U-Boot.bin:二進制可執(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
對于TX2440開發(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）
$makeall
makeTX2440_config命令執(zhí)行過程
下面分析命令“makeTX2440_config”執(zhí)行過程，為了簡化分析過程這里主要分析將編譯目標輸出到源代碼目錄的情況。
TX2410_config:unconfig
@$(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”。$(@:_config=)為將傳進來的所有參數(shù)中的_config替換為空（其中“@”指規(guī)則的目標文件名，在這里就是“TX2440_config”。$(text:patternA=patternB)，這樣的語法表示把text變量每一個元素中結(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) $(@:_config=) arm arm920t TX2440 NULL s3c24x0”實際上就是執(zhí)行了如下命令：
./mkconfigTX2440arm arm920t TX2410 NULL s3c24x0
即將“TX2440arm arm920t TX2440 NULL s3c24x0”作為參數(shù)傳遞給當前目錄下的mkconfig腳本執(zhí)行。
在mkconfig腳本中給出了mkconfig的用法：
#Parameters:TargetArchitectureCPUBoard[VENDOR][SOC]
因此傳遞給mkconfig的參數(shù)的意義分別是：
TX2440：Target（目標板型號）
arm：Architecture（目標板的CPU架構(gòu)）
arm920t：CPU（具體使用的CPU型號）
TX2440：Board
NULL：VENDOR（生產(chǎn)廠家名）
s3c24x0：SOC
下面分步分析mkconfig的作用：
（1）確定開發(fā)板的名稱BOARD_NAME
APPEND=no #no表示創(chuàng)建新的配置文件，yes表示追加到配置文件中
BOARD_NAME="" #Nametoprintinmakeoutput
TARGETS=""
while[$#-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)個數(shù)，這里的命令有6個參數(shù)，因此$#是6。shift的作用是使$1=$2，$2=$3，$3=$4….，而原來的$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。由于我們并沒有傳遞給mkconfig任何的選項，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$1的值，在這里就是“TX2440”。
(2)創(chuàng)建到平臺/開發(fā)板的頭文件連接
33 if["$SRCTREE"!="$OBJTREE"];then/******判斷源代碼目錄和目標文件目錄是否一樣，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行進入include目錄，刪除asm文件（上一次配置時建立的鏈接文件），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。（事實上include/asm-arm/arch-arm920t并不存在，因此$6是不能為空的，否則會編譯失?。?/p>
59 if["$2"="arm"];then
60 rm-fasm-$2/proc
61 ln-s${LNPREFIX}proc-armvasm-$2/proc
62 fi
若目標板是arm架構(gòu)，則上面的代碼將建立符號連接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時直接進入鏈接文件指向的目錄進行編譯，而不必根據(jù)不同開發(fā)板來選擇不同目錄。
(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=$6">>config.mk
上面代碼將會把如下內(nèi)容寫入文件inlcude/config.mk文件：
ARCH=arm
CPU=arm920t
BOARD=TX2440
SOC=s3c24x0
(4)創(chuàng)建開發(fā)板相關(guān)的頭文件include/config.h
75 #
76 #Createboardspecificheaderfile
77 #
78 if["$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
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（僅針對編譯目標輸出到源代碼目錄的情況）：
（1） 創(chuàng)建開發(fā)板名稱BOARD_NAME等于$1
（2）創(chuàng)建到目標板相關(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=$6
（4）創(chuàng)建與目標板相關(guān)的文件include/config.h，如下所示：
/*Automaticallygenerated-donotedit*/
#include
從這四個結(jié)果可以知道，如果要在board目錄下新建一個開發(fā)板
配置文件中有兩類宏：一類是選項（option）前綴為“CONFIG_”它們用于選擇CPU、SOC、開發(fā)板類型、設(shè)置系統(tǒng)時鐘、選擇設(shè)備驅(qū)動。
如：#define CONFIG_ARM920T1/* This is an ARM920T Core*/
#defineCONFIG_S3C24101/* in a SAMSUNG S3C2410 SoC */
#define CONFIG_SMDK24101/* on a SAMSUNG SMDK2410 Board */
另一類是參數(shù)（setting），前綴為“CFG_”，它們用于設(shè)置malloc緩沖池的大小、U-BOOT提示符、U-boot下載文件時的默認加載地址、FLASH的起始地址等
如：#defineCFG_LONGHELP/* undef to save memory*/
#defineCFG_PROMPT"SMDK2410 # "/* Monitor Command Prompt*/
#defineCFG_CBSIZE256/* Console I/O Buffer Size*/
#defineCFG_PBSIZE (CFG_CBSIZE+sizeof(CFG_PROMPT)+16) /* Print Buffer Size */
#defineCFG_MAXARGS16/* max number of command args*/
#define CFG_BARGSIZECFG_CBSIZE/* Boot Argument Buffer Size*/
可以這樣認為，“CONFIG_”除了設(shè)置一些參數(shù)外，主要來設(shè)置U-Boot的功能、選擇使用文件中的哪一部分；而“CFG_”用來設(shè)置更細節(jié)的參數(shù)。
U-Boot的編譯、鏈接過程
配置完后，執(zhí)行“make all”既可編譯，從Makefile中可以了解U-Boot使用了哪些文件、哪個文件首先執(zhí)行、可執(zhí)行文件占用內(nèi)存情況。
若沒有執(zhí)行過“make
Systemnotconfigured-seeREADME
U-Boot是如何知道用戶沒有執(zhí)行過“make
ifeq($(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“$(obj)include/config.mk”展開的字符串，否則結(jié)果為空。由于include/config.mk是“make
117 include$(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程中制造出來的include/config.mk文件，其中定義了ARCH、CPU、BOARD、SOC等4個變量的值為arm、arm920t、TX2440、s3c24x0。第164行包含頂層的config.mk文件，它根據(jù)上面4個變量的值確定了編譯器、編譯選項。其中對我們理解編譯過程有幫助的是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需要的庫文件，包括平臺/開發(fā)板相關(guān)的目錄、通用目錄下相應(yīng)的庫，都通過相應(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 $@ all
第268、269兩行的規(guī)則表示，對于OBJS中的每個成員，都將進入cpu/$(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，對于LIBS中的每個成員，都將進入相應(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、鏈接成一個庫文件。
當所有的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）。
分析完這些對移植的整體輪廓應(yīng)該有了一個認識，了解其原理了。具體要修改什么就要根據(jù)實際需要了。
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