uboot移植詳解
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《嵌入式Linux應用開(kāi)發(fā)完全手冊》 韋東山編著(zhù) 第15章 移植 U-boot
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201611/316102.htmhttp://xgc94418297.blog.163.com/blog/static/112966040200952971543686/
uboot是一段小程序，它在系統上電是開(kāi)始執行，初始化硬件設備；準備好軟件環(huán)境；最后調用操作系統內核。
這里主要分析移植過(guò)程。
U-boot中有幾千個(gè)文件，要想了解對于某款開(kāi)發(fā)板，使用哪些文件、哪個(gè)文件先執行、可執行文件占用內存的情況，最好的方法就是閱讀它的Makefile文件。
要想使用哪款開(kāi)發(fā)板就需首先執行“make
U-Boot.bin:二進(jìn)制可執行文件，可直接燒入ROM、NORFLASH
U-Boot.elf
U-Boot.srec:Motorola S-Record格式的可執行文件
U-Boot編譯命令
對于TX2440開(kāi)發(fā)板，編譯U-Boot需要執行如下的命令：
$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(gè)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，而不是數字0）
$makeall
makeTX2440_config命令執行過(guò)程
下面分析命令“makeTX2440_config”執行過(guò)程，為了簡(jiǎn)化分析過(guò)程這里主要分析將編譯目標輸出到源代碼目錄的情況。
TX2410_config:unconfig
@$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t TX2410 NULL s3c24x0
其中的依賴(lài)“unconfig”定義如下：
unconfig:
@rm-f$(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“@”的作用是執行該命令時(shí)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”。$(@:_config=)為將傳進(jìn)來(lái)的所有參數中的_config替換為空（其中“@”指規則的目標文件名，在這里就是“TX2440_config”。$(text:patternA=patternB)，這樣的語(yǔ)法表示把text變量每一個(gè)元素中結尾的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) $(@:_config=) arm arm920t TX2440 NULL s3c24x0”實(shí)際上就是執行了如下命令：
./mkconfigTX2440arm arm920t TX2410 NULL s3c24x0
即將“TX2440arm arm920t TX2440 NULL s3c24x0”作為參數傳遞給當前目錄下的mkconfig腳本執行。
在mkconfig腳本中給出了mkconfig的用法：
#Parameters:TargetArchitectureCPUBoard[VENDOR][SOC]
因此傳遞給mkconfig的參數的意義分別是：
TX2440：Target（目標板型號）
arm：Architecture（目標板的CPU架構）
arm920t：CPU（具體使用的CPU型號）
TX2440：Board
NULL：VENDOR（生產(chǎn)廠(chǎng)家名）
s3c24x0：SOC
下面分步分析mkconfig的作用：
（1）確定開(kāi)發(fā)板的名稱(chēng)BOARD_NAME
APPEND=no #no表示創(chuàng )建新的配置文件，yes表示追加到配置文件中
BOARD_NAME="" #Nametoprintinmakeoutput
TARGETS=""
while[$#-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個(gè)數，這里的命令有6個(gè)參數，因此$#是6。shift的作用是使$1=$2，$2=$3，$3=$4….，而原來(lái)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(méi)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的值設置為$1的值，在這里就是“TX2440”。
(2)創(chuàng )建到平臺/開(kāi)發(fā)板的頭文件連接
33 if["$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(mǎn)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(jìn)入include目錄，刪除asm文件（上一次配置時(shí)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(shí)上include/asm-arm/arch-arm920t并不存在，因此$6是不能為空的，否則會(huì )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，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(shí)直接進(jìn)入鏈接文件指向的目錄進(jìn)行編譯，而不必根據不同開(kāi)發(fā)板來(lái)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=$6">>config.mk
上面代碼將會(huì )把如下內容寫(xiě)入文件inlcude/config.mk文件：
ARCH=arm
CPU=arm920t
BOARD=TX2440
SOC=s3c24x0
(4)創(chuàng )建開(kāi)發(fā)板相關(guān)的頭文件include/config.h
75 #
76 #Createboardspecificheaderfile
77 #
78 if["$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，則將新的配置內容追加到include/config.h文件后面。由于A(yíng)PPEND的值保持“no”，因此config.h被創(chuàng )建了,內容如下：
/*Automaticallygenerated-donotedit*/
#include
下面總結命令makeTX2440_config執行的結果（僅針對編譯目標輸出到源代碼目錄的情況）：
（1） 創(chuàng )建開(kāi)發(fā)板名稱(chēng)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(méi)有
（3）創(chuàng )建i頂層Makefile包含的文件 include/config.mk文件，內容如下所示：
ARCH=$2
CPU=$3
BOARD=$4
VENDOR=$5
SOC=$6
（4）創(chuàng )建與目標板相關(guān)的文件include/config.h，如下所示：
/*Automaticallygenerated-donotedit*/
#include
從這四個(gè)結果可以知道，如果要在board目錄下新建一個(gè)開(kāi)發(fā)板
配置文件中有兩類(lèi)宏：一類(lèi)是選項（option）前綴為“CONFIG_”它們用于選擇CPU、SOC、開(kāi)發(fā)板類(lèi)型、設置系統時(shí)鐘、選擇設備驅動(dòng)。
如：#define CONFIG_ARM920T1/* This is an ARM920T Core*/
#defineCONFIG_S3C24101/* in a SAMSUNG S3C2410 SoC */
#define CONFIG_SMDK24101/* on a SAMSUNG SMDK2410 Board */
另一類(lèi)是參數（setting），前綴為“CFG_”，它們用于設置malloc緩沖池的大小、U-BOOT提示符、U-boot下載文件時(shí)的默認加載地址、FLASH的起始地址等
如：#defineCFG_LONGHELP/* undef to save memory*/
#defineCFG_PROMPT"SMDK2410 # "/* Monitor Command Prompt*/
#defineCFG_CBSIZE256/* Console I/O Buffer Size*/
#defineCFG_PBSIZE (CFG_CBSIZE+sizeof(CFG_PROMPT)+16) /* Print Buffer Size */
#defineCFG_MAXARGS16/* max number of command args*/
#define CFG_BARGSIZECFG_CBSIZE/* Boot Argument Buffer Size*/
可以這樣認為，“CONFIG_”除了設置一些參數外，主要來(lái)設置U-Boot的功能、選擇使用文件中的哪一部分；而“CFG_”用來(lái)設置更細節的參數。
U-Boot的編譯、鏈接過(guò)程
配置完后，執行“make all”既可編譯，從Makefile中可以了解U-Boot使用了哪些文件、哪個(gè)文件首先執行、可執行文件占用內存情況。
若沒(méi)有執行過(guò)“make
Systemnotconfigured-seeREADME
U-Boot是如何知道用戶(hù)沒(méi)有執行過(guò)“make
ifeq($(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)命令執行的結果是“$(obj)include/config.mk”展開(kāi)的字符串，否則結果為空。由于include/config.mk是“make
117 include$(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(guò)程中制造出來(lái)的include/config.mk文件，其中定義了ARCH、CPU、BOARD、SOC等4個(gè)變量的值為arm、arm920t、TX2440、s3c24x0。第164行包含頂層的config.mk文件，它根據上面4個(gè)變量的值確定了編譯器、編譯選項。其中對我們理解編譯過(guò)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(kāi)發(fā)板相關(guān)的目錄、通用目錄下相應的庫，都通過(guò)相應的子目錄編譯得到的。
OBJS、LIBS所代表的.o、.a文件就是U-Boot的構成，他們通過(guò)如下命令由相應的源文件或相應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 $@ all
第268、269兩行的規則表示，對于OBJS中的每個(gè)成員，都將進(jìn)入cpu/$(cpu)目錄編譯他們?，F在OBJS為cpu/arm920t/start.o，它將由cpu/arm920t/start.s編譯得到。第271、272兩行規則表示，對于LIBS中的每個(gè)成員，都將進(jìn)入相應的子目錄執行“make”命令。這些子目錄中的Makefile，結構相似，他們將Makefile中指定的文件編譯、鏈接成一個(gè)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的規則鏈接到ELF格式的U-Boot，最后轉換為二進(jìn)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該有了一個(gè)認識，了解其原理了。具體要修改什么就要根據實(shí)際需要了。
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