學習u-boot

http://blog.chinaunix.net/u1/34474/showart.php?id=1877493
http://blog.chinaunix.net/u2/75270/showart_1779196.html
http://blog.chinaunix.net/u3/98913/article.html
這兩個連結算是我最近search到最棒的u-boot介紹：
以下內容便是轉載於第二個連結，由於這資料非常寶貴，因此我當然要post一份到自己的blog；以免萬一原文超連結遺失。
u-boot2008.10非nand_leagcy移植mini2440，支持yaffs，附源碼
這篇文章寫於2008.12.28日，主要記錄了我移植u-boot-2008.10的過程，並附上了移植好的patch檔。移植好的u-boot-2008.10適用友善公司的mini2440和陽初公司的yc2410。其他的開發板，可能要根據相應的電路配置做稍許修改。我的移植是使用非nand-leagcy方法的，移植好的u-boot-2008.10功能除了基本功能外，加上了yaffs1映射的寫入功能，加入了從nand flash啟動的功能，改善了一些操作感受，往nand寫入資料時，可以顯示進度。在使用上要注意的是使用nand wirte.yaffs 命令寫入yaffs1映射時，文件長度參數一定要與yaffs1映射的大小完全一致，否則有可能產生假壞塊。我的開發環境是vmware，kubuntu8.04。交叉編譯是用crosstool0.43編譯生成的arm-linux-gcc 4.1.0，libc 2.3.2。
（本人也成功移植了linux2.6.27.9到mini2440開發板上，有需要源碼的，可以和我聯繫。EMAIL：nanjinrat@sohu.com，映射文件在此下載http://blog.chinaunix.net/u2/75270/showart.php?id=1796658 映射的使用方法見我的另一篇文章。http://blog.chinaunix.net/u2/75270/showart.php?id=1836713）一直想自已移植一套u-boot，但因為工作忙，一直都沒有做，最近時間比較多，買了一套友善之臂的mini2440開發板，此板電路與該公司之前的QQ2440基本一至。而該開發板自帶的u-boot的移植的還不很完善，於是下決心自已移植u-boot。要移植就用最新版的u-boot移植，於是決定在u-boot.2008.10版上進行移植，此版是2008年10月的新版，於之前的版本有較大改動，所以版本號也沒有延續以前的編號方式，而改為2008.10。我的移植目的，是要能同時持S3C2440,S3C2410（手中還有一塊陽初公司出的S3C2410開發板），從nand flash啟動u-boot，因為目前大多數應用都是只有nand flash的，所以沒打算從nor flash啟動。支援tftp的使用，也就說要移植網卡的驅動，mini2440和陽初的s3c2410自帶的linux都是使用yaffs檔系統作為根檔系統的，因此，u-boot還要能支援yaffs映射的燒寫。在此我將移植過程記錄下來，以方便大家在移植此版u-boot時參考。為了方便整個移植過程中的調試，我把移植過程分為0~6共7個階段。每個階段完成時，u-boot都是可以正常運行的，因此，你可以根據自已的要求，決定移植工作做到哪一階段。為了同時支持S3C2440和S3C2410，我在移植時，同時加入兩種代碼，使用config_s3c2440，config_s3c2410這樣的巨集定義來決定編譯哪種代碼。如果你不需要同時支援兩個CPU，你可以只加入一種代碼。所有代碼不在此列出，大家可以看我上傳的移植好的u-boot。我在下面給出針對S3C2440移植的詳細說明，S3C2410的移植比較簡單，參考2440的移植即可，不另說明了。不同階段的詳細代碼可以閱讀patch檔。
第0階段：本階段任務，是在u-boot系統中，建立起自已的開發板體系。我先建立mini2440板的體系。方法如下。hugerat是我的網名，你可以根據需要更改。1 打開u-boot主目錄下的makefile，找到smdk2410_config，在其下，仿照它的格式加入如下語句rat2440_config : unconfig @$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t rat2440 hugerat s3c24x0
各項的意思如下:arm: CPU的架構(ARCH)arm920t: CPU的類型(CPU)，其對應於cpu/arm920t子目錄。rat2440: 開發板的型號(BOARD)，對應於board/hugerat/rat2440目錄。hugerat: 開發者/或經銷商(vender)。s3c24x0: 片上系統(SOC)。
此步是為了加入自已的開發板，非必須也可以在現有的開發板基礎上修改。
2修改CROSS_COMPILE為自已的arm gcc編譯器，我使用的是系統默認的arm-linux-gcc，故不必再修改相應的CROSS_COMPILE項。
3 在/board子目錄中建立自己的開發板rat2440目錄由於我在上一步板子的開發者/或經銷商(vender)中填了 hugerat ，所以開發板rat2440目錄一定要建在/board子目錄中的hugerat
目錄下 ，否則編譯會出錯。然後，將smdk2410目錄下的檔考入此目錄中。並將其中的smdk2410.c改名為rat2440.c 還要記得修改自己的開發板rat2440目錄下的Makefile檔，不然編譯時會出錯：
COBJS := rat2440.o flash.o
4 在include/configs/中建立配置頭檔將smdk2410的相應頭檔複製一份在相同目錄下。並改名為rat2440.h
5 回到u-boot主目錄，make rat2440_config，再make，編譯生成u-boot.bin成功。
建立S3C410板的方法同上，僅將2440改為2410即可。不重複了。
第0階段完成。
第1階段本版u-boot依然沒有提供對S3C2440的支援，因此本階段任務是加入S3C2440相關的代碼，使得u-boot可以在s3c2440上正常工作。但沒有增加任何附加功能。在下列文件中加入標注為/*by hugerat,phase 1---*/的代碼。其中，被注釋掉的代碼為原代碼。/cpu/arm920t/start.s (加入S3C2440的時鐘相關的寄存器定義，加入時鐘初始化代碼，以使S3C2440工作在405MHz)board/hugerat/rat2440/lowlevel_init.s(加入S3C2440記憶體控制寄存器的定義)board/hugerat/rat2440/rat2440.c (修改GPIO，PLL的設置，應注意GPBCON的設置，不要讓蜂鳴器響)include/configs/rat2440.h(設定環境變數)以下檔主要加入CONFIG_S3C2440巨集定義以使得編譯一些S3C2410的代碼，和加入led燈的控制。
以指示u-boot程式進程。/inlcude/s3c24x0.hcpu/arm920t/s3c24x0/interrupts.c(這裏還要加入CONFIG_rat2440和CONFIG_rat2410)/cpu/arm920t/s3c24x0/serial.ccpu/arm920t/s3c24x0/speed.ccpu/arm920t/s3c24x0/usb_ohci.c/cpu/arm920t/s3c24x0/usb.c cpu/arm920t/s3c24x0/i2c.cdrivers/usb/usb_ohci.cdrivers/rtc/s3c24x0_rtc.c/lib_arm/board.c
編譯成功。將u-boot.bin燒入nor-flash即可運行。但是為方便使用，同時，也是方便u-boot的調試。因此，我要將此u-boot代碼再做一修改，使其可以在記憶體中運行。這樣，可以用開發板自帶的vivi將其下載到記憶體中，再在記憶體中運行u-boot。要想它在記憶體中運行，方法很簡單，將u-boot/cpu/arm920t中的start.s中
#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
bl cpu_init_crit
#endif
此段代碼中的bl cpu_init_crit注釋掉，即不進行CPU的初始化工作（此工作，當前在板子上運行的vivi已完成，故不能再次進行）
，即改為
#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
@bl cpu_init_crit
#endif
修改/board/hugerat/rat2440/config.mk中text_base 值為0x33000000
使用vivi命令load ram 0x33000000 0x17ea8 x(0x17ea8 是載入檔案的size單位byte ， x表示xmodem u表示usb)將u-boot.bin裝入記憶體。再用go 0x33000000命令，即可。
至此，第1階段工作完成。
第2階段本階段任務，是給u-boot移植dm9000的網卡驅動。u-boot自帶網卡驅動，所以只要做些設置即可。在下列檔中加入標誌為/*by hugerat,phase 2----*/的代碼./include/configs/rat2440.h （加入dm9000定義，加入ping命令定義）此時，編譯通過，但ping時，報`ethaddr' not set錯誤。研究原代碼，發現#define CONFIG_ETHADDR 08:00:3e:26:0a:5b被注釋掉，恢復，並改變原來默認的IP位址。重新編譯後，可以ping通網路了。（也可以在u-boot啟動後，修改相關參數，但因為現階段還沒有支持nandflash，參數無法保存，故在此改變較為方便）又發現，ping是能ping通了，但報could not establish link(不能建立鏈結)的錯。不影響使用。參考網上的資料，發現這是因為在網卡驅動中，/home/lijin/u-boot-rat/drivers/net/dm9000.c,有一段程式試圖連接網卡的MII介面，而實際上MII介面並未使用，所以有十秒的等待時間，且報錯，將此段程式注釋掉即可。到此，本階段任務完成。
第3階段本階段任務，移植nand-flash驅動，注意此階段工作僅是讓u-boot可以操作讀寫nand flash。還不能讓它從nand flash啟動。
首先,要說明一下CFG_NAND_LEGACY的使用。在u-boot的/drivers/mtd/下有兩個目錄，分別是nand和nand_legacy。在nand目錄下的是nand的初始化函數和nand的操作讀寫函數，是使用linux的mtd構架的。此目錄下的檔，只有在定義了CFG_CMD_NAND宏和沒有定義CFG_NAND_LEGACY巨集的情況下才會被編譯。在nand_leagcy目錄下的檔也是是實現nand相關操作命令，如read,write等命令的功能，但不是使用linux的mtd構架。此目錄下的檔，只有在定義了CFG_CMD_NAND和定義了CFG_NAND_LEGACY巨集的情況下才會定義。此目錄下的檔u-boot組織已不推薦使用。事實上，此版中，S3C2410構架已不支持對nand_leagcy，因此，我在移植中，是用的不定義CFG_NAND_LEGACY的方式，即非nand_leagcy方式。
在/include/configs/rat2440.h中加標注為by hugerat,phase3的代碼段，這段代碼是讓u-boot啟用其自帶nand flash驅動，並設置相應的nand flash參數。此時，試編譯一下，通過。要說明的是，此版的u-boot已自帶board_nand_init()，此函數在/cpu/arm920t/s3c24x0/nand.c中實現。並且此版已不支援定義CFG_NAND_LEGACY，如定義此宏，則編譯是會報 #error "U-Boot legacy NAND support not available
for S3C2410"的錯誤。故此版已不能使用網上流傳非nand_leagcy方式的自加nand flash初始化函數的方法，只能用其自帶的初始化函數下載到記憶體中運行，報None nand devices!!!，這是當然的。因為S3C2410和S3C2440在FLASH控制器上，差別較大，必須改寫代碼。
改寫主要在/cpu/arm920t/s3c24x0/nand.c中進行。（此檔內是與晶片緊密相關的代碼），一是board_nand_init函數，一是s3c2410_hwcontrol，參照2440的手冊，改寫相關代碼。還要在此檔的開始部分加入S3C2440 nand flash控制器相關寄存器的定義。改寫的代碼標注同上。改寫完畢後，u-boot可以識別出nand flash晶片是64MB的，但還不能識別是什麼晶片。
在/driver/mtd/nand/nand_base.c中的nand_get_flash_type函數結尾，修改MTDDEBUG語句，改為printf，再編譯，可以正常顯示芯片了。但nand write功能不正常，即沒報錯，實際上也沒有寫進去。
探討原因後發現，原來是u-boot自帶的nand-flash驅動（不定義nand_leagcy），是基於mtd驅動的。在默認情況下，不進行寫入正確與否的校驗。要定義CONFIG_MTD_NAND_VERIFY_WRITE宏才能進行寫入校驗。關於ECC校驗，mtd驅動默認是用sotf_ecc的。加入宏定義後，u-boot報write error了。在此我卡了很久，最後才發現是u-boot.2008.10自帶的S3C2410的s3c2410_hwcontrol函數有錯。在此函數中，把chip->IO_ADDR_W值改寫了，導致在寫資料時出現錯誤。將此錯誤修正後，nand write正常了。修正方法是使用一總體變數替代chip->IO_ADDR_W。
接下來，在rat2440.h中加入#define CONFIG_ENV_IS_IN_NAND 1注掉原來的#define CONFIG_ENV_IS_IN_FLASH 1，加入
#define CONFIG_ENV_OFFSET 0x30000 注掉原來的#define CFG_ENV_OFFSET 0x30000。編譯。saveenv功能也正常了。至此，nand-flash驅動移植完成。
測試，nand write 0x30000000 0x40000 0x40000時，成功。用nand read也成功讀出。此處要說明的，如果用vivi燒寫資訊到nand
中，再用u-boot讀取，會報錯，應該是ECC校驗不是由同一軟體產生所至。此階段完成。
第4階段本階段任務是將u-boot改寫為從nand-flash啟動。首先，將/cpu/arm920t/start.s中第一階段中為了從記憶體中啟動而遮罩掉的語句恢復。加入標注為/*by hugerat,phase 4----*/的
語句，為了相容S3C2410，同時也加入S3C2410 nand boot 相關代碼。
同時，在/board/hugerat/rat2440/lower_init.s中，根據開發板電路，對記憶體相關的幾個寄存器定義進行調整。整個啟動代碼參考了vivi的代碼。因此，將vivi的nand_read.c（支持S3C2440
的vivi，此檔中的讀nand函數是直接操作nand flash的，與u-boot自帶，適合用於啟動時用。）考入/board/hugerat/rat2440目錄下。並修改目錄下的makefile，使nand_read.c被編譯。編譯，成功，將u-boot燒入nand flash，能成功從nand啟動了。
第5階段本階段任務是實現u-boot通過nfs引導友善提供的linux2.6.13的內核。友善的linux並沒有提供make uImage命令，需要添加。將u-boot的tools目錄下的mkimage拷到開發機linux系統下的/usr/bin目錄下
。在linux的/arch/arm/makefile中和/arch/arm/boot/makefile中，可以找到zImage的項目，仿照它添加uImage項目。
這個問題解決後，就是要用u-boot引導linux內核了，我用的是揚創提供的linux2.6.13的內核，揚創提供的內核，loadaddress和entry都是30008000，我用u-boot1.2中的bootcmd參數，u-boot1.3.1 bootm卻不能引導，報bad magic number，看了bootm的相關資料，得知，如果我們沒用mkimage對內核進行處理的話，那直接把內核下載到0x30008000再運行就行，內核會自解壓運行（不過內核運行需要一個tag來傳遞參數，而這個tag建議是由bootloader提供的，在u-boot下默認是由bootm命令建立的）。 2）如果使用mkimage生成內核鏡像檔的話，會在內核的前頭加上了64byte的資訊，供建立tag之用。bootm命令會首先判斷bootm xxxx 這個指定的位址xxxx是否與-a指定的載入位址相同。(1)如果不同的話會從這個位址開始提取出這個64byte的頭部，對其進行分析，然後把去掉頭部的內核複製到-a指定的load地址中去運行之(2)如果相同的話那就讓其原封不同的放在那，但-e指定的入口地址會推後64byte，以跳過這64byte的頭部。
Bootm在沒有參數時，是採用rat2440.h中的#define CFG_LOAD_ADDR 的位址的，而我用bootm就是沒有使用參數，所以出錯了。正確的做法應該是用nand read命令將內核從nand flash中讀到記憶體的某一位址中（注意不要與其他已分配的記憶體衝突），然後再用bootm 加位址參數，即可引導，也可以在上述的檔中，將CFG_LOAD_ADDR的位址定義為此位址，再用bootm就可以了.我設定bootcmd環境變數為tftp 0x31000000 uImage; bootm 0x31000000,注意位址不能為0x30008000,否則報錯.
做完這此，內核可以引導了，但卻停在starting kernel不動了，好在我以前做過vivi+linux2.6.22的移植，知道此問題多半是由於mach_type不同而造成的。在u-boot中，此mach_type是由rat2440.c中的這段代碼定義的
#if defined(CONFIG_S3C2440)
/* arch number of S3C2440 -Board */
//gd->bd->bi_arch_number = 5244 ; //改為和內核的MACH＿TYPE一至
gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_MINI2440 ;
#endif
你可以直接在這裏改數位，也可以在include/asm-arm/mach_types.h的文件中，改MACH_TYPE_S3C2440的數值。將數值改為和內核的
mach_type一至。至於內核的mach_type可以在內核linux源代碼下的arch/arm/tools中的mach_types檔查看到。
此時，又發現內核不能通過nfs引導。查資料後得知是因為u-boot沒有傳遞參數給內核。原來是rat2440.h中少定義了幾個宏。補上
。#define CONFIG_CMDLINE_TAG 1 /* enable passing of ATAGs */
#define CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS 1
#define CONFIG_INITRD_TAG 1
至此，u-boot已能正常引導linux啟動了。第5階段完成。
第6階段本階段任務，是給u-boot加入燒寫yaffs映射檔的功能。網上有很多文章已經有介紹如何加入此功能，方法也不複雜。但我移植的u-boot.2008.10版，在nand flash的操作上與之前的版本
有了很大的區別。這些文章介紹的方法已不能在此版中應用。於是我只好自已根據u-boot的源代碼，yaffs映射檔的格式，自已編修改了u-boot.2008.10的代碼，讓它可以實現yaffs的燒寫，因為我用的開發板的nand flash是k9f1208，只能使用yaffs1，所以我的修改代碼暫時只能支援yaffs1格式的映射。（要支持yaffs2也不難，但因為無法驗證，所以就沒有做嘗試。）修改方法如下：在/common/com_nand.c中do_nand函數中，加入三段/*by hugerat,phase6---*/標注的代碼，實現對nand write.yaffs命令的支援。
此代碼中，要用到mtd_info結構中的兩個變數，這兩個變數本來是沒有的，所以要在include/linux/mtd/mtd.h的mtd_info結構體定
義中加入。在/drivers/mtd/nand/nand_util.c的nand_write_skip_bad函數中，兩段程式，一段是為了計算正常資料的長度，一段是為了在寫入一段資料後，資料指標能正常跳到下一段資料。在/drivers/mtd/nand/nand_base.c的nand_write函數中，加入一段把正常資料與oob資料分離的代碼，再加入頁寫時的模式設置為MTD_OOB_RAW，使頁寫時，不進行ECC的校驗和加入。（ECC的校驗在yaffs的oob資料中已自帶了，不能重寫。）此模式下，寫入正常資料後，會把oob資料緩存的資料寫入nand的oob區。至此，u-boot.2008.10的移植工作全部完成。
最後說明一下，關於陽初2410的移植，因為上面的代碼中已加入S3C2410相關代碼，移植時，只需參考S3C2440，新建一個開發板體系，新建時，將rat2440目錄下的檔拷貝到rat2410下，將重命名S3C2440.c為S3C2410.c，修改makefile,加上s3c2410.o 去掉s3c2440.o，拷貝rat2440.h為rat2410.h，將其中的CONFIG_S3C2440注掉，加上CONFIG_S3C2410。在u-boot總目錄下的makefile中rat2440_config下添加rat2410_config : unconfig @$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t rat2410 hugerat s3c24x0因為陽初的板用的是cs8900，因此要在rat2410.h中注掉DM9000的定義，添加CS8900的。再make rat2410_config，再make，即可。
文章最後，為方便網友，我把patch檔附上。patch文件使用方法是在linux下建立u-boot-rat.patch檔，將patch檔的內容拷入u-boot-rat.patch文件中。下載u-boot-2008.10.tar.bz2，在這裏下載ftp://ftp.denx.de/pub/u-boot/，用tar -xvf u-bot-2008.19.tar.bz2解壓到u-boot-2008.10目錄，把u-boot-rat.patch檔拷貝到此目錄所在同級目錄下。執行patch -p0 小於符號 u-boot-rat.patch。完成後，進u-boot-2008.10目錄，執行make rat2440_config，再make即可生成u-boot.bin，如是2410，則執行make rat2410_config即可，我在mini2440,陽初的2410上試過，功能正常。其他開發板的也可一試。 附patch文件: 可能發貼字數有限制，下面的補丁檔不全。可以在此下載全部補丁。 文件:u-boot-rat.rar 大小:20KB 下載 。