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U-Boot的基本使用

直接参考【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.81

在上一篇中我们学习了如何进行 I.MX6U 的裸机开发,通过 21 个裸机例程我们掌握了I.MX6U 的常用外设。通过裸机的学习我们掌握了外设的底层原理,这样在以后进行 Linux 驱动开发的时候就只需要将精力放到 Linux 驱动框架上,在进行 Linux 驱动开发之前肯定需要先将Linux 系统移植到开发板上去。如果学习过 UCOS/FreeRTOS 应该知道,UCOS/FreeRTOS 移植就是在官方的 SDK 包里面找一个和自己所使用的芯片一样的工程编译一下,然后下载到开发板就可以了。那么 Linux 的移植是不是也是这样的,下载 Linux 源码,然后找个和我们所使用的芯片一样的工程编译一下就可以了?很明显不是的!Linux 的移植要复杂的多,在移植 Linux之前我们需要先移植一个 bootloader 代码,这个 bootloader 代码用于启动 Linux 内核,bootloader有很多,常用的就是 U-Boot。移植好 U-Boot 以后再移植 Linux 内核,移植完 Linux 内核以后Linux 还不能正常启动,还需要再移植一个根文件系统(rootfs),根文件系统里面包含了一些最常用的命令和文件。所以 U-Boot、Linux kernel 和 rootfs 这三者一起构成了一个完整的 Linux 系统,一个可以正常使用、功能完善的 Linux 系统。在本篇我们就来讲解 U-Boot、Linux Kernel 和rootfs 的移植,与其说是“移植”,倒不如说是“适配”,因为大部分的移植工作都由 NXP 完成了,我们这里所谓的“移植”主要是使其能够在 I.MX6U-ALPHA 开发板上跑起来。

首先,讲解U-Boot.

在移植 U-Boot 之前,我们肯定要先使用一下 U-Boot,得先体验一下 U-Boot 是个什么东西。I.MX6U-ALPHA 开发板光盘资料里面已经提供了一个正点原子团队已经移植好的 U-Boot,本章我们就直接编译这个移植好的 U-Boot,然后烧写到 SD 卡里面启动,启动 U-Boot 以后就可以学习使用 U-Boot 的命令。

U-Boot 简介

Linux 系统要启动就必须需要一个 bootloader 程序,也就说芯片上电以后先运行一段bootloader 程序。这段bootloader程序会先初始化DDR等外设,然后将Linux内核从flash(NAND,NOR FLASH,SD,MMC 等)拷贝到 DDR 中,最后启动 Linux 内核。当然了,bootloader 的实际工作要复杂的多,但是它最主要的工作就是启动 Linux 内核,bootloader 和 Linux 内核的关系就跟 PC 上的 BIOS 和 Windows 的关系一样,bootloader 就相当于 BIOS。所以我们要先搞定bootloader,很庆幸,有很多现成的 bootloader 软件可以使用,比如 U-Boot、vivi、RedBoot 等等,其中以 U-Boot 使用最为广泛,为了方便书写,本书会将 U-Boot 写为 uboot。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 The U-Boot Documentation — Das U-Boot unknown version documentation,如图 30.1.1 所示:

我们可以在 uboot 官网下载 uboot 源码,点击图 30.1.1 中左侧 Topics 中的“Source Code”,打开如图 30.1.2 所示界面:

点击图 30.1.2 中的“FTP Server”,进入其 FTP 服务器即可看到 uboot 源码,如图 30.1.3 所示:

图 30.1.3 中就是 uboot 原汁原味的源码文件,目前最新的版本是 2019.04。但是我们一般不会直接用 uboot 官方的 U-Boot 源码的。uboot 官方的 uboot 源码是给半导体厂商准备的,半导体厂商会下载 uboot 官方的 uboot 源码,然后将自家相应的芯片移植进去。也就是说半导体厂商会自己维护一个版本的 uboot,这个版本的 uboot 相当于是他们定制的。既然是定制的,那么肯定对自家的芯片支持会很全,虽然 uboot 官网的源码中一般也会支持他们的芯片,但是绝对是没有半导体厂商自己维护的 uboot 全面。

NXP就维护 的2016.03这 个 版 本 的uboot , 下 载 地 址 为 :

GitHub - nxp-imx/uboot-imx: i.MX U-Boot

下载界面如图 30.1.4 所示:

图 30.1.4 中的 uboot-imx_rel_imx4.1.15_2.1.0_ga.xx(xx 为 zip、tar.gz 或 tar.bz2)就是 NXP 官方维护的 uboot,后面我们学习 uboot 移植的时候就是使用的图 30.1.4 中的 uboot,下载 uboot imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga.tar.bz2。我们已经放到了开发板光盘中,路径为:开发板光盘->1、程序源码->4、NXP官方原版Uboot和Linux->uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga.tar.bz2。图30.1.4中的 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。但是图 30.1.4 中的 uboot 是针对NXP 自家评估板的,如果是我们自己做的板子就需要修改 NXP 官方的 uboot,使其支持我们自己做的板子,正点原子的 I.MX6U 开发板就是自己做的板子,虽然大部分都参考了 NXP 官方的I.MX6ULL EVK 开发板,但是还是有很多不同的地方,所以需要修改 NXP 官方的 uboot,使其适配正点原子的 I.MX6U 开发板。所以当我们拿到开发板以后,是有三种 uboot 的,这三种 uboot的区别如表 30.1.1 所示:

那么这三种 uboot 该如何选择呢?首先 uboot 官方的基本是不会用的,因为支持太弱了。最常用的就是半导体厂商或者开发板厂商的 uboot,如果你用的半导体厂商的评估板,那么就使用半导体厂商的 uboot,如果你是购买的第三方开发板,比如正点原子的 I.MX6ULL 开发板,那么就使用正点原子提供的 uboot 源码(也是在半导体厂商的 uboot 上修改的)。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。

本节是 uboot 的使用,所以就直接使用正点原子已经移植好的 uboot,这个已经放到了开发板光盘中了,路径为:开发板光盘->1、程序源码->3、正点原子 Uboot 和 Linux 出厂源码->uboot imx-2016.03-2.1.0-ge468cdc-v1.5.tar.bz2。

U-Boot 初次编译

首先在 Ubuntu 中安装 ncurses 库,否则编译会报错,安装命令如下:

sudo apt-get install libncurses5-dev

在 Ubuntu 中创建存放 uboot 的目录,比如我的是/home/$USER/linux/uboot,然后在此目录下新建一个名为“alientek_uboot”的文件夹用于存放正点原子提供的 uboot 源码。alientek_uboot文件夹创建成功以后使用 FileZilla 软件将正点原子提供的 uboot 源码拷贝到此目录中,正点原子提供的 uboot 源码已经放到了开发板光盘中,路径为:开发板光盘->1、例程源码->3、正点原子 Uboot 和 Linux 出厂源码-> uboot-imx-2016.03-2.1.0-ge468cdc-v1.5.tar.bz2。将其拷贝到 Ubuntu中新建的 alientek_uboot 文件夹下,完成以后如图 30.2.1 所示:

图 30.2.1 将 uboot 拷贝到 Ubuntu 中使用如下命令对其进行解压缩:

tar -vxjf uboot-imx-2016.03-2.1.0-g8b546e4.tar.bz2

解压完成以后 alientek_uboot 文件夹内容如图 30.2.2 所示:

图 30.2.2 中除了 uboot-imx-2016.03-2.1.0-g8b546e4.tar.bz2 这个正点原子提供的 uboot 源码压缩包以外,其他的文件和文件夹都是解压出来的 uboot 源码。

如果使用的是 512MB+8GB 的 EMMC 核心板,使用如下命令来编译对应的 uboot:

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distcleanmake ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- mx6ull_14x14_ddr512_emmc_defconfigmake V=1 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j12

这三条命令中 ARCH=arm 设置目标为 arm 架构,CROSS_COMPILE 指定所使用的交叉编译器。第一条命令相当于“make distclean”,目的是清除工程,一般在第一次编译的时候最好清理一下工程。第二条指令相当于“make mx6ull_14x14_ddr512_emmc_defconfig”,用于配置 uboot,配置文件为 mx6ull_14x14_ddr512_emmc_defconfig。最后一条指令相当于 “make -j12”也就是使用 12 核来编译 uboot。当这三条命令执行完以后 uboot 也就编译成功了,如图 30.2.3 所示:

编译完成以后的 alentek_uboot 文件夹内容如图 30.2.4 所示:

可以看出,编译完成以后 uboot 源码多了一些文件,其中 u-boot.bin 就是编译出来的 uboot二进制文件。uboot是个裸机程序,因此需要在其前面加上头部(IVT、DCD等数据)才能在I.MX6U上执行,图 30.2.4 中的 u-boot.imx 文件就是添加头部以后的 u-boot.bin,u-boot.imx 就是我们最终要烧写到开发板中的 uboot 镜像文件。

每次编译 uboot 都要输入一长串命令,为了简单起见,我们可以新建一个 shell 脚本文件,将这些命令写到 shell 脚本文件里面,然后每次只需要执行 shell 脚本即可完成编译工作。新建名为 mx6ull_alientek_emmc.sh 的 shell 脚本文件,然后在里面输入如下内容:

示例代码 30.2.1 mx6ull_alientek_emmc.sh 文件代码
1 #!/bin/bash
2 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
3 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- mx6ull_14x14_ddr512_emmc_defconfig
4 make V=1 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j12

第 1 行是 shell 脚本要求的,必须是“#!/bin/bash”或者“#!/bin/sh”。

第 2 行使用了 make 命令,用于清理工程,也就是每次在编译 uboot 之前都清理一下工程。这里的 make 命令带有三个参数,第一个是 ARCH,也就是指定架构,这里肯定是 arm;第二个参数 CROSS_COMPILE 用于指定编译器,只需要指明编译器前缀就行了,比如 arm-linux-gnueabihf-gcc 编译器的前缀就是“arm-linux-gnueabihf-”;最后一个参数 distclean 就是清除工程。

第 3 行也使用了 make 命令,用于配置 uboot。同样有三个参数,不同的是,最后一个参数是 mx6ull_14x14_ddr512_emmc_defconfig。前面说了 uboot 是 bootloader 的一种,可以用来引导Linux,但是 uboot 除了引导 Linux 以外还可以引导其它的系统,而且 uboot 还支持其它的架构和外设,比如 USB、网络、SD 卡等。这些都是可以配置的,需要什么功能就使能什么功能。所以在编译 uboot 之前,一定要根据自己的需求配置 uboot。mx6ull_14x14_ddr512_emmc_defconfig就是正点原子针对 I.MX6U-ALPHA 的 EMMC 核心板编写的配置文件,这个配置文件在 uboot源码的 configs 目录中。在 uboot 中,通过“make xxx_defconfig”来配置 uboot,xxx_defconfig就是不同板子的配置文件,这些配置文件都在 uboot/configs 目录中。

第 4 行有 4 个参数,用于编译 uboot,通过第 3 行配置好 uboot 以后就可以直接“make”编译 uboot 了。其中 V=1 用于设置编译过程的信息输出级别;-j 用于设置主机使用多少线程编译uboot,最好设置成我们虚拟机所设置的核心数,如果在 VMware 里面给虚拟就分配了 4 个核,那么使用-j4 是最合适的,这样 4 个核都会一起编译。

使用 chmod 命令给予 mx6ull_alientek_emmc.sh 文件可执行权限,然后就可以使用这个 shell脚本文件来重新编译 uboot,命令如下:

./mx6ull_alientek_emmc.sh

更多待补充。 

U-Boot 烧写与启动

uboot 编译好以后就可以烧写到板子上使用了,这里我们跟前面裸机例程一样,将 uboot烧写到 SD 卡中,然后通过 SD 卡来启动来运行 uboot。使用 imxdownload 软件烧写,命令如下:

chmod 777 imxdownload //给予 imxdownload 可执行权限,一次即可
./imxdownload u-boot.bin /dev/sdd //烧写到 SD 卡,不能烧写到/dev/sda 或 sda1 设备里面!

等待烧写完成,完成以后将 SD 卡插到 I.MX6U-ALPHA 开发板上,BOOT 设置从 SD 卡启动,使用 USB 线将 USB_TTL 和电脑连接,也就是将开发板的串口 1 连接到电脑上。打开MobaXterm,设置好串口参数并打开,最后复位开发板。在 MobaXterm 上出现“Hit any key to stop autoboot: ”倒计时的时候按下键盘上的回车键,默认是 3 秒倒计时,在 3 秒倒计时结束以后如果没有按下回车键的话 uboot 就会使用默认参数来启动 Linux 内核了。如果在 3 秒倒计时结束之前按下回车键,那么就会进入 uboot 的命令行模式,如图 30.3.1 所示:

从图 30.3.1 可以看出,当进入到 uboot 的命令行模式以后,左侧会出现一个“=>”标志。

uboot 启动的时候会输出一些信息,这些信息如下所示:

示例代码 30.3.1 uboot 输出信息
1 U-Boot 2016.03-gd3f0479 (Aug 07 2020 - 20:47:37 +0800)
2
3 CPU: Freescale i.MX6ULL rev1.1 792 MHz (running at 396 MHz)
4 CPU: Industrial temperature grade (-40C to 105C) at 51C
5 Reset cause: POR
6 Board: I.MX6U ALPHA|MINI
7 I2C: ready
8 DRAM: 512 MiB
9 MMC: FSL_SDHC: 0, FSL_SDHC: 1
10 Display: ATK-LCD-7-1024x600 (1024x600)
11 Video: 1024x600x24
12 In: serial
13 Out: serial
14 Err: serial
15 switch to partitions #0, OK
16 mmc1(part 0) is current device
17 Net: FEC1
18 Error: FEC1 address not set.
19
20 Normal Boot
21 Hit any key to stop autoboot: 0
22 =>

第 1 行是 uboot 版本号和编译时间,可以看出,当前的 uboot 版本号是 2016.03,编译时间是 2020 年 8 月 7 日凌晨 20 点 47 分。

第 3 和第 4 行是 CPU 信息,可以看出当前使用的 CPU 是飞思卡尔的 I.MX6ULL(I.MX 以前属于飞思卡尔,然而飞思卡尔被 NXP 收购了),频率为 792MHz,但是此时运行在 396MHz。这颗芯片是工业级的,结温为-40°C~105°C。

第 5 行是复位原因,当前的复位原因是 POR。I.MX6ULL 芯片上有个 POR_B 引脚,将这个引脚拉低即可复位 I.MX6ULL。

第 6 行是板子名字,当前的板子名字为“I.MX6U ALPHA|MINI”。

第 7 行提示 I2C 准备就绪。

第 8 行提示当前板子的 DRAM(内存)为 512MB,如果是 NAND 版本的话内存为 256MB。

第 9 行提示当前有两个 MMC/SD 卡控制器:FSL_SDHC(0)和 FSL_SDHC(1)。I.MX6ULL支持两个 MMC/SD,正点原子的 I.MX6ULL EMMC 核心板上 FSL_SDHC(0)接的 SD(TF)卡,FSL_SDHC(1)接的 EMMC。

第 10 和第 11 行是 LCD 型号,当前的 LCD 型号是 ATK-LCD-7-1024x600 (1024x600),分辨率为 1024x600,格式为 RGB888(24 位)。

第 12~14 是标准输入、标准输出和标准错误所使用的终端,这里都使用串口(serial)作为终端。

第 15 和 16 行是切换到 emmc 的第 0 个分区上,因为当前的 uboot 是 emmc 版本的,也就是从 emmc 启动的。我们只是为了方便将其烧写到了 SD 卡上,但是它的“内心”还是 EMMC的。所以 uboot 启动以后会将 emmc 作为默认存储器,当然了,你也可以将 SD 卡作为 uboot 的存储器,这个我们后面会讲解怎么做。

第 17 行是网口信息,提示我们当前使用的 FEC1 这个网口,I.MX6ULL 支持两个网口。

第 18 行提示 FEC1 网卡地址没有设置,后面我们会讲解如何在 uboot 里面设置网卡地址。

第 20 行提示正常启动,也就是说 uboot 要从 emmc 里面读取环境变量和参数信息启动 Linux内核了。

第 21 行是倒计时提示,默认倒计时 3 秒,倒计时结束之前按下回车键就会进入 Linux 命令行模式。如果在倒计时结束以后没有按下回车键,那么 Linux 内核就会启动,Linux 内核一旦启动,uboot 就会寿终正寝。

这个就是 uboot 默认输出信息的含义,NAND 版本的 uboot 也是类似的,只是 NAND 版本的就没有 EMMC/SD 相关信息了,取而代之的就是 NAND 的信息,比如 NAND 容量大小信息。

uboot 是来干活的,我们现在已经进入 uboot 的命令行模式了,进入命令行模式以后就可以给 uboot 发号施令了。当然了,不能随便发号施令,得看看 uboot 支持哪些命令,然后使用这些uboot 所支持的命令来做一些工作。下一节就讲解 uboot 命令的使用。

U-Boot 命令使用

进入 uboot 的命令行模式以后输入“help”或者“?”,然后按下回车即可查看当前 uboot 所支持的命令,如图 30.4.1 所示:

图 30.4.1 中只是 uboot 的一部分命令,具体的命令列表以实际为准。图 30.4.1 中的命令并不是 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。所以图 30.4.1 中的命令是正点原子提供的 uboot 中使能的命令,uboot 支持的命令还有很多,而且也可以在 uboot 中自定义命令。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 或 help bootz

结果如图 30.4.2 所示:

图 30.4.2 中就详细的列出了“bootz”这个命令的详细,其它的命令也可以使用此方法查询具体的使用方法。接下来我们学习一下一些常用的 uboot 命令。

信息查询命令

常用的和信息查询有关的命令有 3 个:bdinfo、printenv 和 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,结果如图 30.4.1.1 所示:

从图 30.4.1.1 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,环境变量如图 30.4.1.2 所示:

在图 30.4.1.2 中有很多的环境变量,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,稍后我们会讲解。

命令 version 用于查看 uboot 的版本号,输入“version”,uboot 版本号如图 30.4.1.3 所示:

从图 30.4.1.3 可以看出,当前 uboot 版本号为 2016.03,2020 年 8 月 7 日编译的,编译器为arm-poky-linux-gnueabi-gcc,这是 NXP 官方提供的编译器,正点原子出厂系统用的此编译器编译的,但是本教程我们统一使用 arm-linux-gnueabihf-gcc。

环境变量操作命令

1、修改环境变量

环境变量的操作涉及到两个命令:setenv 和 saveenv,命令 setenv 用于设置或者修改环境变量的值。命令 saveenv 用于保存修改后的环境变量,一般环境变量是存放在外部 flash 中的,uboot 启动的时候会将环境变量从 flash 读取到 DRAM 中。所以使用命令 setenv 修改的是 DRAM中的环境变量值,修改以后要使用 saveenv 命令将修改后的环境变量保存到 flash 中,否则的话uboot 下一次重启会继续使用以前的环境变量值。

命令 saveenv 使用起来很简单,格式为:

saveenv

比如我们要将环境变量 bootdelay 改为 5,就可以使用如下所示命令:

setenv bootdelay 5
saveenv

上述命令执行过程如图 30.4.2.1 所示:

在图 30.4.2.1 中,当我们使用命令 saveenv 保存修改后的环境变量的话会有保存过程提示信息,根据提示可以看出环境变量保存到了 MMC(0)中,也就是 SD 卡中。因为我们现在将 uboot烧写到了 SD 卡里面,所以会保存到 MMC(0)中。如果烧写到 EMMC 里面就会提示保存到MMC(1),也就是 EMMC 设备,同理,如果是 NAND 版本核心板的话就会提示保存到 NAND中。

修改 bootdelay 以后,重启开发板,uboot 就是变为 5 秒倒计时,如图 30.4.2.2 所示:

有时候我们修改的环境变量值可能会有空格,比如 bootcmd、bootargs 等,这个时候环境变量值就得用单引号括起来,比如下面修改环境变量 bootargs 的值:

setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw'
saveenv

上面命令设置 bootargs 的值为“console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw”, 其中“console=ttymxc0,115200”、“root=/dev/mmcblk1p2”、“rootwait”和“rw”相当于四组“值”,这四组“值”之间用空格隔开,所以需要使用单引号‘’将其括起来,表示这四组“值”都属于环境变量 bootargs。

2、新建环境变量

命令 setenv 也可以用于新建命令,用法和修改环境变量一样,比如我们新建一个环境变量author,author 的值为我的名字拼音:zuozhongkai,那么就可以使用如下命令:

setenv author zuozhongkai
saveenv

新建命令 author 完成以后重启 uboot,然后使用命令 printenv 查看当前环境变量,如图30.4.2.3 所示:

从图 30.4.2.3 可以看到新建的环境变量:author,其值为:zuozhongkai。

3、删除环境变量

既然可以新建环境变量,肯定也可以删除环境变量,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 author 这个环境变量,命令如下:

setenv author
saveenv

上面命令中通过 setenv 给 author 赋空值,也就是什么都不写来删除环境变量 author。重启uboot 就会发现环境变量 author 没有了。

内存操作命令

内存操作命令就是用于直接对 DRAM 进行读写操作的,常用的内存操作命令有 md、nm、mm、mw、cp 和 cmp。

我们依次来看一下这些命令都是做什么的。

1、md 命令

md 命令用于显示内存值,格式如下:

md[.b, .w, .l] address [# of objects]

命令中的[.b .w .l]对应 byte、word 和 long,也就是分别以 1 个字节、2 个字节、4 个字节来显示内存值。address 就是要查看的内存起始地址,[# of objects]表示要查看的数据长度,这个数据长度单位不是字节,而是跟你所选择的显示格式有关。比如你设置要查看的内存长度为20(十六进制为 0x14),如果显示格式为.b 的话那就表示 20 个字节;如果显示格式为.w 的话就表示 20 个 word,也就是 20*2=40 个字节;如果显示格式为.l 的话就表示 20 个 long,也就是20*4=80 个字节。另外要注意:

uboot 命令中的数字都是十六进制的!不是十进制的!

比如你想查看以 0X80000000 开始的 20 个字节的内存值,显示格式为.b 的话,应该使用如下所示命令:

md.b 80000000 14

而不是:

md.b 80000000 20

上面说了,uboot 命令里面的数字都是十六进制的,所以可以不用写“0x”前缀,十进制的 20 其十六进制为 0x14,所以命令 md 后面的个数应该是 14,如果写成 20 的话就表示查看32(十六进制为 0x20)个字节的数据。分析下面三个命令的区别:

md.b 80000000 10
md.w 80000000 10
md.l 80000000 10

上面这三个命令都是查看以 0X80000000 为起始地址的内存数据,第一个命令以.b 格式显示,长度为 0x10,也就是 16 个字节;第二个命令以.w 格式显示,长度为 0x10,也就是 16*2=32个字节;最后一个命令以.l 格式显示,长度也是 0x10,也就是 16*4=64 个字节。这三个命令的执行结果如图 30.4.3.1 所示:

2、nm 命令

nm 命令用于修改指定地址的内存值,命令格式如下:

nm [.b, .w, .l] address

nm 命令同样可以以.b、.w 和.l 来指定操作格式,比如现在以.l 格式修改 0x80000000 地址的数据为 0x12345678。输入命令:

nm.l 80000000

输入上述命令以后如图 30.4.3.2 所示:

在图 30.4.3.2 中,80000000 表示现在要修改的内存地址,0500e031 表示地址 0x80000000 现在的数据,?后面就可以输入要修改后的数据 0x12345678,输入完成以后按下回车,然后再输入‘q’即可退出,如图 30.4.3.3 所示:

修改完成以后在使用命令 md 来查看一下有没有修改成功,如图 30.4.3.4 所示:

从图 30.4.3.4 可以看出,此时地址 0X80000000 的值变为了 0x12345678。

3、mm 命令

mm 命令也是修改指定地址内存值的,使用 mm 修改内存值的时候地址会自增,而使用命令 nm 的话地址不会自增。比如以.l 格式修改从地址 0x80000000 开始的连续 3 个内存块(3*4=12个字节)的数据为 0X05050505,操作如图 30.4.3.5 所示:

从图 30.4.3.5 可以看出,修改了地址 0X80000000、0X80000004 和 0X8000000C 的内容为0x05050505。使用命令 md 查看修改后的值,结果如图 30.4.3.6 所示:

从图 30.4.3.6 可以看出内存数据修改成功。

4、mw 命令

命令 mw 用于使用一个指定的数据填充一段内存,命令格式如下:

mw [.b, .w, .l] address value [count]

mw 命令同样可以以.b、.w 和.l 来指定操作格式,address 表示要填充的内存起始地址,value为要填充的数据,count 是填充的长度。比如使用.l 格式将以 0X80000000 为起始地址的 0x10 个内存块(0x10 * 4=64 字节)填充为 0X0A0A0A0A,命令如下:

mw.l 80000000 0A0A0A0A 10

然后使用命令 md 来查看,如图 30.4.3.7 所示:

从图 30.4.3.7 可以看出内存数据修改成功。

5、cp 命令

cp 是数据拷贝命令,用于将 DRAM 中的数据从一段内存拷贝到另一段内存中,或者把 Nor Flash 中的数据拷贝到 DRAM 中。命令格式如下:

cp [.b, .w, .l] source target count

cp 命令同样可以以.b、.w 和.l 来指定操作格式,source 为源地址,target 为目的地址,count为拷贝的长度。我们使用.l 格式将 0x80000000 处的地址拷贝到 0X80000100 处,长度为 0x10 个内存块(0x10 * 4=64 个字节),命令如下所示:

cp.l 80000000 80000100 10

结果如图 30.4.3.8 所示:

在图 30.4.3.8 中,先使用 md.l 命令打印出地址 0x80000000 和 0x80000100 处的数据,然后使用命令cp.l将0x80000100处的数据拷贝到0x80000100处。最后使用命令md.l查看0x80000100处的数据有没有变化,检查拷贝是否成功。

6、cmp 命令

cmp 是比较命令,用于比较两段内存的数据是否相等,命令格式如下:

cmp [.b, .w, .l] addr1 addr2 count

cmp 命令同样可以以.b、.w 和.l 来指定操作格式,addr1 为第一段内存首地址,addr2 为第二段内存首地址,count 为要比较的长度。我们使用.l 格式来比较 0x80000000 和 0X80000100 这两个地址数据是否相等,比较长度为 0x10 个内存块(16 * 4=64 个字节),命令如下所示:

cmp.l 80000000 80000100 10

结果如图 30.4.3.9 所示:

从图 30.4.3.9 可以看出两段内存的数据相等。我们再随便挑两段内存比较一下,比如地址0x80002000 和 0x800003000,长度为 0X10,比较结果如图 30.4.3.10 所示:

从图 30.4.3.10 可以看出,0x80002000 处的数据和 0x80003000 处的数据就不一样。

网络操作命令

uboot 是支持网络的,我们在移植 uboot 的时候一般都要调通网络功能,因为在移植 linux kernel 的时候需要使用到 uboot 的网络功能做调试。uboot 支持大量的网络相关命令,比如 dhcp、ping、nfs 和 tftpboot,我们接下来依次学习一下这几个和网络有关的命令。

在使用 uboot 的网络功能之前先用网线将开发板的 ENET2 接口和电脑或者路由器连接起来,I.MX6U-ALPHA 开发板有两个网口:ENET1 和 ENET2,一定要连接 ENET2,不能连接错了,ENET2 接口如图 30.4.4.1 所示。

建议开发板和主机 PC 都连接到同一个路由器上!最后设置表 30.4.4.1 中所示的几个环境变量。

表 30.4.4.1 中环境变量设置命令如下所示:

setenv ipaddr 192.168.1.50
setenv ethaddr b8:ae:1d:01:00:00
setenv gatewayip 192.168.1.1
setenv netmask 255.255.255.0
setenv serverip 192.168.1.253
saveenv

注意,网络地址环境变量的设置要根据自己的实际情况,确保 Ubuntu 主机和开发板的 IP地址在同一个网段内,比如我现在的开发板和电脑都在 192.168.1.0 这个网段内,所以设置开发板的 IP 地址为 192.168.1.50,我的 Ubuntu 主机的地址为 192.168.1.253,因此 serverip 就是192.168.1.253。ethaddr 为网络 MAC 地址,是一个 48bit 的地址,如果在同一个网段内有多个开发板的话一定要保证每个开发板的 ethaddr 是不同的,否则通信会有问题!设置好网络相关的环境变量以后就可以使用网络相关命令了。

1、ping 命令

开发板的网络能否使用,是否可以和服务器(Ubuntu 主机)进行通信,通过 ping 命令就可以验证,直接 ping 服务器的 IP 地址即可,比如我的服务器 IP 地址为 192.168.1.253,命令如下:

ping 192.168.1.253

结果如图 30.4.4.2 所示:

从图 30.4.4.2 可以看出,192.168.1.253 这个主机存在,说明 ping 成功,uboot 的网络工作正常。

注意!只能在 uboot 中 ping 其他的机器,其他机器不能 ping uboot,因为 uboot 没有对 ping命令做处理,如果用其他的机器 ping uboot 的话会失败!

2、dhcp 命令

dhcp 用于从路由器获取 IP 地址,前提得开发板连接到路由器上的,如果开发板是和电脑直连的,那么 dhcp 命令就会失效。直接输入 dhcp 命令即可通过路由器获取到 IP 地址,如图30.4.4.3 所示:

从图 30.4.4.3 可以看出,开发板通过 dhcp 获取到的 IP 地址为 192.168.1.137。同时在图30.4.4.3 中可以看到“warning:no boot file name;”、“TFTP from server 192.168.1.1”这样的字样。这是因为 DHCP 不单单是获取 IP 地址,其还会通过 TFTP 来启动 linux 内核,输入“? dhcp”即可查看 dhcp 命令详细的信息,如图 30.4.4.4 所示:

3、nfs 命令

nfs(Network File System)网络文件系统,通过 nfs 可以在计算机之间通过网络来分享资源,比如我们将 linux 镜像和设备树文件放到 Ubuntu 中,然后在 uboot 中使用 nfs 命令将 Ubuntu 中的 linux 镜像和设备树下载到开发板的 DRAM 中。这样做的目的是为了方便调试 linux 镜像和设备树,也就是网络调试,通过网络调试是 Linux 开发中最常用的调试方法。原因是嵌入式 linux开发不像单片机开发,可以直接通过 JLINK 或 STLink 等仿真器将代码直接烧写到单片机内部的 flash 中,嵌入式 Linux 通常是烧写到 EMMC、NAND Flash、SPI Flash 等外置 flash 中,但是 嵌入式 Linux 开发也没有 MDK,IAR 这样的 IDE,更没有烧写算法,因此不可能通过点击一个“download”按钮就将固件烧写到外部 flash 中。虽然半导体厂商一般都会提供一个烧写固件的软件,但是这个软件使用起来比较复杂,这个烧写软件一般用于量产的。其远没有 MDK、IAR的一键下载方便,在 Linux 内核调试阶段,如果用这个烧写软件的话将会非常浪费时间,而这个时候网络调试的优势就显现出来了,可以通过网络将编译好的 linux 镜像和设备树文件下载到 DRAM 中,然后就可以直接运行。

我们一般使用 uboot 中的 nfs 命令将 Ubuntu 中的文件下载到开发板的 DRAM 中,在使用之前需要开启 Ubuntu 主机的 NFS 服务,并且要新建一个 NFS 使用的目录,以后所有要通过NFS 访问的文件都需要放到这个 NFS 目录中。Ubuntu 的 NFS 服务开启我们在 4.2.1 小节已经详细讲解过了,包括 NFS 文件目录的创建,如果忘记的话可以去查看一下 4.2.1 小节。我设置的/home/zuozhongkai/linux/nfs 这个目录为我的 NFS 文件目录。uboot 中的 nfs 命令格式如下所示:

nfs [loadAddress] [[hostIPaddr:]bootfilename]

loadAddress 是要保存的 DRAM 地址,[[hostIPaddr:]bootfilename]是要下载的文件地址。这里我们将正点原子官方编译出来的 Linux 镜像文件 zImage 下载到开发板 DRAM 的 0x80800000这个地址处。正点原子编译出来的 zImage 文件已经放到了开发板光盘中,路径为:8、系统镜像->1、出厂系统镜像->2、kernel 镜像\linux-imx-4.1.15-2.1.0-gbfed875-v1.6 ->zImage。将文件zImage 通 过 FileZilla 发 送 到 Ubuntu 中 的 NFS 目 录 下 , 比 如 我 的 就 是 放 到/home/zuozhongkai/linux/nfs 这个目录下,完成以后的 NFS 目录如图 30.4.4.5 所示:

准备好以后就可以使用 nfs 命令来将 zImage 下载到开发板 DRAM 的 0X80800000 地址处,命令如下:

nfs 80800000 192.168.1.253:/home/zuozhongkai/linux/nfs/zImage

命 令 中 的 “80800000”表示zImage保 存 地 址 ,“192.168.1.253:/home/zuozhongkai/linux/nfs/zImage”表示 zImage 在 192.168.1.253 这个主机中,路径为/home/zuozhongkai/linux/nfs/zImage。下载过程如图 30.4.4.6 所示:

注意,uboot自己需要通过flash读取,无法通过nfs加载运行,因为nfs得先有uboot才有该功能。

在图 30.4.4.6 中会以“#”提示下载过程,下载完成以后会提示下载的数据大小,这里下载的 6785272 字节(出厂系统在不断的更更新中,因此以实际的 zImage 大小为准),而 zImage 的大小就是 6785272 字节,如图 30.4.4.7 所示:

下载完成以后查看 0x80800000 地址处的数据,使用命令 md.b 来查看前 0x100 个字节的数据,如图 30.4.4.8 所示:

在使用 winhex 软件来查看 zImage,检查一下前面的数据是否和图 30.4.4.8 只的一致,结果如图 30.4.4.9 所示:

可以看出图 30.4.4.8 和图 30.4.4.9 中的前 100 个字节的数据一致,说明 nfs 命令下载到的zImage 是正确的。

4、tftp 命令

tftp 命令的作用和 nfs 命令一样,都是用于通过网络下载东西到 DRAM 中,只是 tftp 命令使用的 TFTP 协议,Ubuntu 主机作为 TFTP 服务器。因此需要在 Ubuntu 上搭建 TFTP 服务器,需要安装 tftp-hpa 和 tftpd-hpa,命令如下:

sudo apt-get install tftp-hpa tftpd-hpa
sudo apt-get install xinetd

和 NFS 一样,TFTP 也需要一个文件夹来存放文件,在用户目录下新建一个目录,命令如下:

mkdir /home/zuozhongkai/linux/tftpboot
chmod 777 /home/zuozhongkai/linux/tftpboot

这 样 我 就 在 我 的 电 脑 上 创 建 了 一 个 名 为 tftpboot 的目录 ( 文 件 夹 ) , 路 径 为/home/zuozhongkai/linux/tftpboot。注意!我们要给 tftpboot 文件夹权限,否则的话 uboot 不能从tftpboot 文件夹里面下载文件。

最后配置 tftp,安装完成以后新建文件/etc/xinetd.d/tftp,如果没有/etc/xinetd.d 目录的话自行创建,然后在里面输入如下内容:

示例代码 30.4.4.1 /etc/xinetd.d/tftp 文件内容1 server tftp
2 {
3     socket_type = dgram
4     protocol = udp
5     wait = yes
6     user = root
7     server = /usr/sbin/in.tftpd
8     server_args = -s /home/zuozhongkai/linux/tftpboot/
9     disable = no
10    per_source = 11
11    cps = 100 2
12    flags = IPv4
13 }

完了以后启动 tftp 服务,命令如下:

sudo service tftpd-hpa start

打开/etc/default/tftpd-hpa 文件,将其修改为如下所示内容:

示例代码 30.4.4.2 /etc/default/tftpd-hpa 文件内容1 # /etc/default/tftpd-hpa
2
3 TFTP_USERNAME="tftp"
4 TFTP_DIRECTORY="/home/zuozhongkai/linux/tftpboot"
5 TFTP_ADDRESS=":69"
6 TFTP_OPTIONS="-l -c -s"

TFTP_DIRECTORY 就是我们上面创建的 tftp 文件夹目录,以后我们就将所有需要通过TFTP 传输的文件都放到这个文件夹里面,并且要给予这些文件相应的权限。

最后输入如下命令, 重启 tftp 服务器:

sudo service tftpd-hpa restart

tftp 服务器已经搭建好了,接下来就是使用了。将 zImage 镜像文件拷贝到 tftpboot 文件夹中,并且给予 zImage 相应的权限,命令如下:

cp zImage /home/zuozhongkai/linux/tftpboot/
cd /home/zuozhongkai/linux/tftpboot/
chmod 777 zImage

万事俱备,只剩验证了,uboot 中的 tftp 命令格式如下:

tftpboot [loadAddress] [[hostIPaddr:]bootfilename]

看 起来 和 nfs 命令格 式一 样的 , loadAddress 是文 件在 DRAM 中的 存放 地址 ,[[hostIPaddr:]bootfilename]是要从 Ubuntu 中下载的文件。但是和 nfs 命令的区别在于,tftp 命令不需要输入文件在 Ubuntu 中的完整路径,只需要输入文件名即可。比如我们现在将 tftpboot 文件夹里面的 zImage 文件下载到开发板 DRAM 的0X80800000 地址处,命令如下:

tftp 80800000 zImage

下载过程如图 30.4.4.10 所示:

从图 30.4.4.10 可以看出,zImage 下载成功了,网速为 1.4MibB/s,文件大小为 6071136 字节。同样的,可以使用 md.b 命令来查看前 100 个字节的数据是否和图 30.4.4.9 中的相等。有时候使用 tftp 命令从 Ubuntu 中下载文件的时候会出现如图 30.4.4.11 所示的错误提示:

在图 30.4.4.11 中可以看到“TFTP error: 'Permission denied' (0)”这样的错误提示,提示没有权限,出现这个错误一般有两个原因:

①、在 Ubuntu 中创建 tftpboot 目录的时候没有给予 tftboot 相应的权限。

②、tftpboot 目录中要下载的文件没有给予相应的权限。

针对上述两个问题,使用命令“chmod 777 xxx”来给予权限,其中“xxx”就是要给予权限的文件或文件夹。

好了,uboot 中关于网络的命令就讲解到这里,我们最常用的就是 ping、nfs 和 tftp 这三个命令。使用 ping 命令来查看网络的连接状态,使用 nfs 和 tftp 命令来从 Ubuntu 主机中下载文件。

EMMC 和 SD 卡操作命令

uboot 支持 EMMC 和 SD 卡,因此也要提供 EMMC 和 SD 卡的操作命令。一般认为 EMMC和 SD 卡是同一个东西,所以没有特殊说明,本教程统一使用 MMC 来代指 EMMC 和 SD 卡。

uboot 中常用于操作 MMC 设备的命令为“mmc”。

mmc 是一系列的命令,其后可以跟不同的参数,输入“?mmc”即可查看 mmc 有关的命令,如图 30.4.5.1 所示:

从图 30.4.5.1 可以看出,mmc 后面跟不同的参数可以实现不同的功能,如表 30.4.5.1 所示:

1、mmc info 命令

mmc info 命令用于输出当前选中的 mmc info 设备的信息,输入命令“mmc info”即可,如图 30.4.5.2 所示:

从图 30.4.5.2 可以看出,当前选中的 MMC 设备是EMMC,版本为 5.0,容量为 7.1GiB(EMMC为 8GB),速度为 52000000Hz=52MHz,8 位宽的总线。还有一个与 mmc info 命令相同功能的命令:mmcinfo,“mmc”和“info”之间没有空格。实际量产的 EMMC 核心板所使用的 EMMC芯片是多厂商供应的,因此 EMMC 信息以实际为准,但是容量都为 8GB 的!

2、mmc rescan 命令

mmc rescan 命令用于扫描当前开发板上所有的 MMC 设备,包括 EMMC 和 SD 卡,输入“mmc rescan”即可。

3、mmc list 命令

mmc list 命令用于来查看当前开发板一共有几个 MMC 设备,输入“mmc list”,结果如图30.4.5.3 所示:

可以看出当前开发板有两个 MMC 设备:FSL_SDHC:0 和 FSL_SDHC:1 (eMMC),这是因为我现在用的是 EMMC 版本的核心板,加上 SD 卡一共有两个 MMC 设备,FSL_SDHC:0 是 SD卡,FSL_SDHC:1(eMMC)是 EMMC,。默认会将 EMMC 设置为当前 MMC 设备,这就是为什么输入“mmc info”查询到的是 EMMC 设备信息,而不是 SD 卡。要想查看 SD 卡信息,就要使用命令“mmc dev”来将 SD 卡设置为当前的 MMC 设备。

4、mmc dev 命令

mmc dev 命令用于切换当前 MMC 设备,命令格式如下:

mmc dev [dev] [part]

[dev]用来设置要切换的 MMC 设备号,[part]是分区号。如果不写分区号的话默认为分区 0。

使用如下命令切换到 SD 卡:

mmc dev 0 //切换到 SD 卡,0 为 SD 卡,1 为 eMMC

结果如图 30.4.5.4 所示:

从图 30.4.5.4 可以看出,切换到 SD 卡成功,mmc0 为当前的 MMC 设备,输入命令“mmc info”即可查看 SD 卡的信息,结果如图 30.4.5.5 所示:

从图 30.4.5.5 可以看出当前 SD 卡为 3.0 版本的,容量为 14.8GiB(16GB 的 SD 卡),4 位宽的总线。

5、mmc part 命令

有时候 SD 卡或者 EMMC 会有多个分区,可以使用命令“mmc part”来查看其分区,比如查看 EMMC 的分区情况,输入如下命令:

mmc dev 1 //切换到 EMMC
mmc part //查看 EMMC 分区

结果如图 30.4.5.6 所示:

从图 30.4.5.6 中可以看出,此时 EMMC 有两个分区,第一个分区起始扇区为 20480,长度为 262144 个扇区;第二个分区起始扇区为 282624,长度为 14594048 个扇区。如果 EMMC 里面烧写了 Linux 系统的话,EMMC 是有 3 个分区的,第 0 个分区存放 uboot,第 1 个分区存放Linux 镜像文件和设备树,第 2 个分区存放根文件系统。但是在图 30.4.5.6 中只有两个分区,那是因为第 0 个分区没有格式化,所以识别不出来,实际上第 0 个分区是存在的。一个新的 SD卡默认只有一个分区,那就是分区 0,所以前面讲解的 uboot 烧写到 SD 卡,其实就是将 u-boot.bin烧写到了 SD 卡的分区 0 里面。后面学习 Linux 内核移植的时候再讲解怎么在 SD 卡中创建并格式化第二个分区,并将 Linux 镜像文件和设备树文件存放到第二个分区中。如果要将 EMMC 的分区 2 设置为当前 MMC 设备,可以使用如下命令:

mmc dev 1 2

结果如图 30.4.5.7 所示:

6、mmc read 命令

mmc read 命令用于读取 mmc 设备的数据,命令格式如下:

mmc read addr blk# cnt

addr 是数据读取到 DRAM 中的地址,blk 是要读取的块起始地址(十六进制),一个块是 512字节,这里的块和扇区是一个意思,在 MMC 设备中我们通常说扇区,cnt 是要读取的块数量(十六进制)。比如从 EMMC 的第1536(0x600)个块开始,读取 16(0x10)个块的数据到 DRAM 的0X80800000 地址处,命令如下:

mmc dev 1 0 //切换到 MMC 分区 0
mmc read 80800000 600 10 //读取数据

结果如图 30.4.5.8 所示:

这里我们还看不出来读取是否正确,通过 md.b 命令查看 0x80800000 处的数据就行了,查看 16*512=8192(0x2000)个字节的数据,命令如下:

md.b 80800000 2000

结果如图 30.4.5.9 所示:

从图 30.4.5.9 可以看到“baudrate=115200.board_name=EVK.board_rev=14X14.”等字样,这个就是 uboot 中的环境变量。EMMC 核心板 uboot 环境变量的存储起始地址就是1536*512=786432。

7、mmc write 命令

要将数据写到 MMC 设备里面,可以使用命令“mmc write”,格式如下:

mmc write addr blk# cnt

addr 是要写入 MMC 中的数据在 DRAM 中的起始地址,blk 是要写入 MMC 的块起始地址(十六进制),cnt 是要写入的块大小,一个块为 512 字节。我们可以使用命令“mmc write”来升级 uboot,也就是在 uboot 中更新 uboot。这里要用到 nfs 或者 tftp 命令,通过 nfs 或者 tftp 命令将新的 u-boot.bin 下载到开发板的 DRAM 中,然后再使用命令“mmc write”将其写入到 MMC设备中。我们就来更新一下 SD 中的 uboot,先查看一下 SD 卡中的 uboot 版本号,注意编译时间,输入命令:

mmc dev 0 //切换到 SD 卡
version //查看版本号

结果如图 30.4.5.10 所示:

可以看出当前 SD 卡中的 uboot 是 2020 年 3 月 12 日 15:11:51 编译的。我们现在重新编译一下 uboot,然后将编译出来的 u-boot.imx(u-boot.bin 前面加了一些头文件)拷贝到 Ubuntu 中的tftpboot 目录下。最后使用 tftp 命令将其下载到 0x80800000 地址处,命令如下:

tftp 80800000 u-boot.imx

下载过程如图 30.4.5.11 所示:

可以看出,u-boot.imx 大小为 379904 字节,379904/512=742,所以我们要向 SD 卡中写入742 个块,如果有小数的话就要加 1 个块。使用命令“mmc write”从 SD 卡分区 0 第 2 个块(扇区)开始烧写,一共烧写 742(0x2E6)个块,命令如下:

mmc dev 0 0
mmc write 80800000 2 2E6

烧写过程如图 30.4.5.12 所示:

烧写成功,重启开发板(从 SD 卡启动),重启以后再输入 version 来查看版本号,结果如图30.4.5.13 所示:

从图 30.4.5.13 可以看出,此时的 uboot 是 2020 年 10 月 27 号 11:44:31 编译的,说明 uboot更新成功。这里我们就学会了如何在 uboot 中更新 uboot 了,如果要更新 EMMC 中的 uboot 也是一样的。

同理,如果要在 uboot 中更新 EMMC 对应的 uboot,可以使用如下所示命令:

mmc dev 1 0 //切换到 EMMC 分区 0
tftp 80800000 u-boot.imx //下载 u-boot.imx 到 DRAM
mmc write 80800000 2 32E //烧写 u-boot.imx 到 EMMC 中
mmc partconf 1 1 0 0 //分区配置,EMMC 需要这一步!

千万不要写 SD 卡或者 EMMC 的前两个块(扇区),里面保存着分区表!

8、mmc erase 命令

如果要擦除 MMC 设备的指定块就是用命令“mmc erase”,命令格式如下:

mmc erase blk# cnt

blk 为要擦除的起始块,cnt 是要擦除的数量。没事不要用 mmc erase 来擦除 MMC 设备!!!

关于 MMC 设备相关的命令就讲解到这里,表 30.4.5.1 中还有一些跟 MMC 设备操作有关的命令,但是很少用到,这里就不讲解了,感兴趣的可以上网查一下,或者在 uboot 中查看这些命令的使用方法。

FAT 格式文件系统操作命令

有时候需要在 uboot 中对 SD 卡或者 EMMC 中存储的文件进行操作,这时候就要用到文件操作命令,跟文件操作相关的命令有:fatinfo、fatls、fstype、fatload 和 fatwrite,但是这些文件操作命令只支持 FAT 格式的文件系统!!

1、fatinfo 命令

fatinfo 命令用于查询指定 MMC 设备分区的文件系统信息,格式如下:

fatinfo <interface> [<dev[:part]>]

interface 表示接口,比如 mmc,dev 是查询的设备号,part 是要查询的分区。比如我们要查询 EMMC 分区 1 的文件系统信息,命令如下:

fatinfo mmc 1:1

结果如图 30.4.6.1 所示:

从上图可以看出,EMMC 分区 1 的文件系统为 FAT32 格式的。

2、fatls 命令

fatls 命令用于查询 FAT 格式设备的目录和文件信息,命令格式如下:

fatls <interface> [<dev[:part]>] [directory]

interface 是要查询的接口,比如 mmc,dev 是要查询的设备号,part 是要查询的分区,directory是要查询的目录。比如查询 EMMC 分区 1 中的所有的目录和文件,输入命令:

fatls mmc 1:1

结果如图 30.4.6.2 所示:

从上图可以看出,emmc 的分区 1 中存放着 8 个文件。

3、fstype 命令

fstype 用于查看 MMC 设备某个分区的文件系统格式,命令格式如下:

fstype <interface> <dev>:<part>

正点原子 EMMC 核心板上的 EMMC 默认有 3 个分区,我们来查看一下这三个分区的文件系统格式,输入命令:

fstype mmc 1:0
fstype mmc 1:1
fstype mmc 1:2

结果如图 30.4.6.3 所示:

从上图可以看出,分区 0 格式未知,因为分区 0 存放的 uboot,并且分区 0 没有格式化,所以文件系统格式未知。分区 1 的格式为 fat,分区 1 用于存放 linux 镜像和设备树。分区 2 的格式为 ext4,用于存放 Linux 的根文件系统(rootfs)。

4、fatload 命令

fatload 命令用于将指定的文件读取到 DRAM 中,命令格式如下:

fatload <interface> [<dev[:part]> [<addr> [<filename> [bytes [pos]]]]]

interface 为接口,比如 mmc,dev 是设备号,part 是分区,addr 是保存在 DRAM 中的起始地址,filename 是要读取的文件名字。bytes 表示读取多少字节的数据,如果 bytes 为 0 或者省略的话表示读取整个文件。pos 是要读的文件相对于文件首地址的偏移,如果为 0 或者省略的话表示从文件首地址开始读取。我们将 EMMC 分区 1 中的 zImage 文件读取到 DRAM 中的0X80800000 地址处,命令如下:

fatload mmc 1:1 80800000 zImage

操作过程如图 30.4.6.4 所示:

从上图可以看出在 225ms 内读取了 6785272 个字节的数据,速度为 28.8MiB/s,速度是非常快的,因为这是从 EMMC 里面读取的,而 EMMC 是 8 位的,速度肯定会很快的。

5、fatwrite 命令

注意!uboot 默认没有使能 fatwrite 命令,需要修改板子配置头文件,比如 mx6ullevk.h、 mx6ull_alientek_emmc.h 等等,板子不同,其配置头文件也不同。找到自己开发板对应的配置头文件然后添加如下一行宏定义来使能 fatwrite 命令:

#define CONFIG_FAT_WRITE /* 使能 fatwrite 命令 */

fatwirte 命令用于将 DRAM 中的数据写入到 MMC 设备中,命令格式如下:

fatwrite <interface> <dev[:part]> <addr> <filename> <bytes>

interface 为接口,比如 mmc,dev 是设备号,part 是分区,addr 是要写入的数据在 DRAM中的起始地址,filename 是写入的数据文件名字,bytes 表示要写入多少字节的数据。我们可以通过 fatwrite 命令在 uboot 中更新 linux 镜像文件和设备树。我们以更新 linux 镜像文件 zImage为例,首先将正点原子 I.MX6U-ALPHA 开发板提供的 zImage 镜像文件拷贝到 Ubuntu 中的tftpboot 目录下,zImage 镜像文件放到了开发板光盘中,路径为:开发板光盘->8、系统镜像->1、出厂系统镜像->2、kernel 镜像->linux-imx-4.1.15-2.1.0-gbfed875-v1.6->zImage。拷贝完成以后使用命令 tftp 将 zImage 下载到 DRAM 的 0X80800000 地址处,命令如下:

tftp 80800000 zImage

下载过程如图 30.4.6.5 所示:

zImage 大小为 6785272(0X6788f8)个字节(注意,由于开发板系统在不断的更新中,因此zImage 大小不是固定的,一切以实际大小为准),接下来使用命令 fatwrite 将其写入到 EMMC 的分区 1 中,文件名字为 zImage,命令如下:

fatwrite mmc 1:1 80800000 zImage 6788f8

结果如图 30.4.6.6 所示:

完成以后使用“fatls”命令查看一下 EMMC 分区 1 里面的文件,结果如图 30.4.6.7 所示:

更多待补充。 

EXT 格式文件系统操作命令

uboot 有 ext2 和 ext4 这两种格式的文件系统的操作命令,常用的就四个命令,分别为:ext2load、ext2ls、ext4load、ext4ls 和 ext4write。这些命令的含义和使用与 fatload、fatls 和 fatwrite一样,只是 ext2 和 ext4 都是针对 ext 文件系统的。比如 ext4ls 命令,EMMC 的分区 2 就是 ext4格式的,使用 ext4ls 就可以查询 EMMC 的分区 2 中的文件和目录,输入命令:

ext4ls mmc 1:2

结果如图 30.4.7.1 所示:

关于 ext 格式文件系统其他命令的操作参考 FAT小节的即可,这里就不讲解了。

BOOT 操作命令

uboot 的本质工作是引导 Linux,所以 uboot 肯定有相关的 boot(引导)命令来启动 Linux。常用的跟 boot 有关的命令有:bootz、bootm 和 boot。

1、bootz 命令

要启动 Linux,需要先将 Linux 镜像文件拷贝到 DRAM 中,如果使用到设备树的话也需要将设备树拷贝到 DRAM 中。可以从 EMMC 或者 NAND 等存储设备中将 Linux 镜像和设备树文件拷贝到 DRAM,也可以通过 nfs 或者 tftp 将 Linux 镜像文件和设备树文件下载到 DRAM 中。不管用那种方法,只要能将 Linux 镜像和设备树文件存到 DRAM 中就行,然后使用 bootz 命令来启动,bootz 命令用于启动 zImage 镜像文件,bootz 命令格式如下:

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

命令 bootz 有三个参数,addr 是 Linux 镜像文件在 DRAM 中的位置,initrd 是 initrd 文件在DRAM 中的地址,如果不使用 initrd 的话使用‘-’代替即可,fdt 就是设备树文件在 DRAM 中的地址。现在我们使用网络和 EMMC 两种方法来启动 Linux 系统,首先将 I.MX6U-ALPHA 开发板的 Linux 镜像和设备树发送到 Ubuntu 主机中的 tftpboot 文件夹下。Linux 镜像文件前面已经放到了 tftpboot 文件夹中,现在把设备树文件放到 tftpboot 文件夹里面。由于不同的屏幕其设备树不同,因此我们出厂系统提供了很多设备树,路径为:开发板光盘->8、系统镜像->1、出厂系统镜像->2、kernel 镜像->linux-imx-4.1.15-2.1.0-gbfed875-v1.6,所有设备树文件如图 30.4.9.1 所示:

从图 30.4.9.1 可以看出,我们提供了 14 种设备树,笔者正在使用的是 EMMC 核心板,7 寸1024×600 分辨率的屏幕,所以需要使用 imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb 这个设备树。将imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb 发送到 Ubuntu 主机中的 tftpboot 文件夹里面,完成以后的 tftpboot 文件夹如图 30.4.9.2 所示:

给予 imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb 可执行权限,命令如下:

chmod 777 imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb

Linux 镜像文件和设备树都准备好了,我们先学习如何通过网络启动 Linux,使用 tftp 命令将zImage 下载到DRAM的0X80800000地址处,然后将设备树imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb 下载到 DRAM 中的 0X83000000 地址处,最后之后命令 bootz 启动,命令如下:

tftp 80800000 zImage
tftp 83000000 imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb
bootz 80800000 - 83000000

命令运行结果如图 30.4.9.3 所示:

上图就是我们通过 tftp 和 bootz 命令来从网络启动 Linux 系统,如果我们要从 EMMC 中启动 Linux 系统的话只需要使用命令 fatload 将 zImage 和 imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb 从EMMC 的分区 1 中拷贝到 DRAM 中,然后使用命令 bootz 启动即可。先使用命令 fatls 查看要下 EMMC 的分区 1 中有没有 Linux 镜像文件和设备树文件,如果没有的话参考 30.4.6 小节中讲解的 fatwrite 命令将 tftpboot 中的 zImage 和 imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb 文件烧写到 EMMC 的分区 1 中。然后使用命令 fatload 将 zImage 和 imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb文件拷贝到 DRAM 中,地址分别为 0X80800000 和 0X83000000,最后使用 bootz 启动,命令如 下:

fatload mmc 1:1 80800000 zImage
fatload mmc 1:1 83000000 imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb
bootz 80800000 - 83000000

命令运行结果如图 30.4.9.4 所示:

2、bootm 命令

bootm 和 bootz 功能类似,但是 bootm 用于启动 uImage 镜像文件。如果不使用设备树的话启动 Linux 内核的命令如下:

bootm addr

addr 是 uImage 镜像在 DRAM 中的首地址。

如果要使用设备树,那么 bootm 命令和 bootz 一样,命令格式如下:

bootm [addr [initrd[:size]] [fdt]]

其中 addr 是 uImage 在 DRAM 中的首地址,initrd 是 initrd 的地址,fdt 是设备树(.dtb)文件在 DRAM 中的首地址,如果 initrd 为空的话,同样是用“-”来替代。

3、boot 命令

boot 命令也是用来启动 Linux 系统的,只是 boot 会读取环境变量 bootcmd 来启动 Linux 系统,bootcmd 是一个很重要的环境变量!其名字分为“boot”和“cmd”,也就是“引导”和“命令”,说明这个环境变量保存着引导命令,其实就是启动的命令集合,具体的引导命令内容是可以修改的。比如我们要想使用 tftp 命令从网络启动 Linux 那么就可以设置 bootcmd 为“tftp 80800000 zImage; tftp 83000000 imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb; bootz 80800000 - 83000000”,然后使用 saveenv 将 bootcmd 保存起来。然后直接输入 boot 命令即可从网络启动 Linux 系统,命令如下:

setenv bootcmd 'tftp 80800000 zImage; tftp 83000000 imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb; bootz 80800000 - 83000000'
saveenv
boot

运行结果如图 30.4.9.5 所示:

前面说过 uboot 倒计时结束以后就会启动 Linux 系统,其实就是执行的 bootcmd 中的启动命令。只要不修改 bootcmd 中的内容,以后每次开机 uboot 倒计时结束以后都会使用 tftp 命令从网络下载 zImage 和 imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb,然后启动 Linux。

如果想从 EMMC 启动那就设置 bootcmd 为“fatload mmc 1:1 80800000 zImage; fatload mmc 1:1 83000000 imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb; bootz 80800000 - 83000000”,然后使用 boot命令启动即可,命令如下:

setenv bootcmd 'fatload mmc 1:1 80800000 zImage; fatload mmc 1:1 83000000 imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb; bootz 80800000 - 83000000'
savenev
boot

运行结果如图 30.4.9.6 所示:

如果不修改 bootcmd 的话,每次开机 uboot 倒计时结束以后都会自动从 EMMC 里面读取zImage 和 imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb,然后启动 Linux。

在启动 Linux 内核的时候可能会遇到如下错误:

“Kernel panic – not Syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(0,0)”

这个错误的原因是 linux 内核没有找到根文件系统,这个很正常,因为没有设置 uboot 的bootargs 环境变量,关于 bootargs 环境变量后面会讲解!此处我们重点是验证 boot 命令,linux内核已经成功启动了,说明 boot 命令工作正常。

其他常用命令

uboot 中还有其他一些常用的命令,比如 reset、go、run 和 mtest 等。

1、reset 命令

reset 命令顾名思义就是复位的,输入“reset”即可复位重启,如图 30.4.10.1 所示:

2、go 命令

go 命令用于跳到指定的地址处执行应用,命令格式如下:

go addr [arg ...]

addr 是应用在 DRAM 中的首地址,我们可以编译一下裸机例程的实验 13_printf,然后将编译出来的 printf.bin 拷贝到 Ubuntu 中的 tftpboot 文件夹里面,注意,这里要拷贝 printf.bin 文件,不需要在前面添加 IVT 信息,因为 uboot 已经初始化好了 DDR 了。使用 tftp 命令将 printf.bin下载到开发板 DRAM 的 0X87800000 地址处,因为裸机例程的链接首地址就是 0X87800000,最后使用 go 命令启动 printf.bin 这个应用,命令如下:tftp 87800000 printf.bin

go 87800000

结果如图 30.4.10.2 所示:

从图 30.4.10.2 可以看出,通过 go 命令我们就可以在 uboot 中运行裸机例程。

3、run 命令

run 命令用于运行环境变量中定义的命令,比如可以通过“run bootcmd”来运行 bootcmd 中的启动命令,但是 run 命令最大的作用在于运行我们自定义的环境变量。在后面调试 Linux 系统的时候常常要在网络启动和EMMC/NAND 启动之间来回切换,而 bootcmd 只能保存一种启动方式,如果要换另外一种启动方式的话就得重写 bootcmd,会很麻烦。这里我们就可以通过自定义环境变量来实现不同的启动方式,比如定义环境变量 mybootemmc 表示从 emmc 启动,定义 mybootnet 表示从网络启动,定义 mybootnand 表示从 NAND 启动。如果要切换启动方式的话只需要运行“run mybootxxx(xxx 为 emmc、net 或 nand)”即可。

说干就干,创建环境变量 mybootemmc、mybootnet 和 mybootnand,命令如下:

setenv mybootemmc 'fatload mmc 1:1 80800000 zImage; fatload mmc 1:1 83000000 imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb;bootz 80800000 - 83000000'
setenv mybootnand 'nand read 80800000 4000000 800000;nand read 83000000 6000000 100000;bootz 80800000 - 83000000'
setenv mybootnet 'tftp 80800000 zImage; tftp 83000000imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb; bootz 80800000 - 83000000'
saveenv

创建环境变量成功以后就可以使用 run 命令来运行 mybootemmc、mybootnet 或 mybootnand来实现不同的启动:

run mybootemmc

run mytoobnand

run mybootnet

4、mtest 命令

mtest 命令是一个简单的内存读写测试命令,可以用来测试自己开发板上的 DDR,命令格式如下:

mtest [start [end [pattern [iterations]]]]

start 是要测试的 DRAM 开始地址,end 是结束地址,比如我们测试 0X80000000~0X80001000这段内存,输入“mtest 80000000 80001000”,结果如图 30.4.10.3 所示:

从图 30.4.10.3 可以看出,测试范围为 0X80000000~0X80001000,已经测试了 486 次,如果要结束测试就按下键盘上的“Ctrl+C”键。

至此,uboot 常用的命令就讲解完了,如果要使用 uboot 的其他命令,可以查看 uboot 中的帮助信息,或者上网查询一下相应的资料。

补充

Buildroot 

buildroot是什么?

buildroot使用介绍 - ArnoldLu - 博客园 (cnblogs.com)

buildroot是Linux平台上一个构建嵌入式Linux系统的框架。整个Buildroot是由Makefile脚本和Kconfig配置文件构成的。你可以和编译Linux内核一样,通过buildroot配置,menuconfig修改,编译出一个完整的可以直接烧写到机器上运行的Linux系统软件(包含boot、kernel、rootfs以及rootfs中的各种库和应用程序)

zImage

zImage是ARM Linux常用的一种压缩映像文件,uImage是U-boot专用的映像文件,它是在zImage之前加上一个长度为0x40的“头”,说明这个映像文件的类型、加载位置、生成时间、大小等信息。换句话说,如果直接从uImage的0x40位置开始执行,zImage和uImage没有任何区别。另外,Linux2.4内核不支持uImage,Linux2.6内核加入了很多对嵌入式系统的支持,但是uImage的生成也需要设置。

几种linux内核文件的区别(vmlinux、zImage、bzImage、uImage、vmlinuz、initrd )_zimage是什么-CSDN博客

那什么是映像文件?

操作系统的镜像文件和映像文件有什么区别?_虚拟机下的win10 和映像文件的win10哪个好-CSDN博客

什么是镜像文件_镜像文件是啥意思-CSDN博客

Linux下的常见映像文件格式

Linux内核镜像文件格式与生成过程(转) - lemaden - 博客园 (cnblogs.com)

 


http://www.mrgr.cn/news/30723.html

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