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1）实验平台：正点原子Linux开发板
2）摘自《正点原子I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南》
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第三十章U-Boot使用实验
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。
30.1U-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，NORFLASH，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UniversalBootLoader，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http://www.denx.de/wiki/U-Boot/，如图30.1.1所示：
图30.1.1uboot官网
图30.1.1uboot官网
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“SourceCode”，打开如图30.1.2所示界面：
图30.1.2uboot源码界面
点击图30.1.2中的“FTPServer”，进入其FTP服务器即可看到uboot源码，如图30.1.3所示：
图30.1.3uboot源码
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：http://git.freescale.com/git/cgit.cgi/imx/uboot-imx.git/tag/?h=imx_v2016.03_4.1.15_2.0.0_ga&id=
rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga，下载界面如图30.1.4所示：
图30.1.4NXP官方uboot下载界面
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uboott，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、NORFLASH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.MX6ULLEVK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：
种类
描述
uboot官方的uboot代码
由uboot官方维护开发的uboot版本，版本更新快，基本包含所有常用的芯片。
半导体厂商的uboot代码
半导体厂商维护的一个uboot，专门针对自家的芯片，在对自家芯片支持上要比uboot官方的好。
开发板厂商的uboot代码
开发板厂商在半导体厂商提供的uboot基础上加入了对自家开发板的支持。
表30.1.1三种uboot的区别
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、正点原子修改后的Uboot和Linux->uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek.tar.bz2。
30.2U-Boot初次编译
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、正点原子修改后的Uboot和Linux->uboot-imx-2016.03-2.1.0-g8b546e4.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-vxjfuboot-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解压后的uboot
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。
1、512MB(DDR3)+8GB(EMMC)核心板
如果使用的是512MB+8G的EMMC核心板，使用如下命令来编译对应的uboot：
makeARCH=armCROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-distclean
makeARCH=armCROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
mx6ull_14x14_ddr512_emmc_defconfig
makeV=1ARCH=armCROSS_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“makedistclean”，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“makemx6ull_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：
图30.2.3编译完成
编译完成以后的alentek_uboot文件夹内容如图30.2.4所示：
图30.2.4编译后的uboot源码
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30.2.1mx6ull_alientek_emmc.sh文件代码
1!/bin/bash”或者“!/bin/bash
2makeARCH=armCROSS_COMPILE=arm–linux–gnueabihf–distclean
3makeARCH=armCROSS_COMPILE=arm–linux–gnueabihf–mx6ull_14x14_ddr256_nand_defconfig
4makeV=1ARCH=armCROSS_COMPILE=arm–linux–gnueabihf—j12
完成以后同样使用chmod指令给予mx6ull_alientek_nand.sh可执行权限，然后输入如下命令即可编译NAND版本的uboot：
./mx6ull_alientek_nand.sh
mx6ull_alientek_nand.sh和mx6ull_alientek_emmc.sh类似，只是uboot配置文件不同，这里就不详细介绍了。
30.3U-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：
chmod777imxdownload//给予imxdownload可执行权限，一次即可
./imxdownloadu-boot.bin/dev/sdd
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SecureCRT，设置好串口参数并打开，最后复位开发板。在SecureCRT上出现“Hitanykeytostopautoboot:”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30.3.1uboot输出信息
1U-Boot2016.03(Apr122019-02:33:00+0800)
2
3CPU:Freescalei.MX6ULLrev1.169MHz(runningat396MHz)
4CPU:Industrialtemperaturegrade(-40Cto105C)at46C
5Resetcause:POR
6Board:MX6ULL14x14EVK
7I2C:ready
8DRAM:512MiB
9MMC:FSL_SDHC:0,FSL_SDHC:1
10Display:ATK-LCD-7-1024×600(1024×600)
11Video:1024x600x24
12**Unrecognizedfilesystemtype**
13In:serial
14Out:serial
15Err:serial
16switchtopartitions39;console=ttymxc0,115200root=/dev/mmcblk1p2rootwaitrw&ofobjects]
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，[”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6071136字节，而zImage的大小就是6071136字节，如图30.4.4.7所示：
图30.4.4.7zImage大小
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100个字节的数据，如图30.4.4.8所示：
图30.4.4.8下载的数据
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：
图30.4.4.9winhex查看zImage
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：
sudoapt-getinstalltftp-hpatftpd-hpa
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
chmod777/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，打开文件安装完成以后新建文件/etc/xinetd.d/tftp，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
1servertftp
2{
3socket_type=dgram
4protocol=udp
5wait=yes
6user=root
7server=/usr/sbin/in.tftpd
8server_args=-s/home/zuozhongkai/linux/tftpboot/
9disable=no
10per_source=11
11cps=1002
12flags=IPv4
13}
完了以后启动tftp服务，命令如下：
sudoservicetftpd-hpastart
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
134;tftp&34;/home/zuozhongkai/linux/tftpboot&34;:69&34;-l-c-s&39;Permissiondenied&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：
mmcdev10//切换到MMC分区0
mmcread8080000060010//读取数据
结果如图30.4.5.8所示：
图30.4.5.8mmcread命令
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.b808000002000
结果如图30.4.5.9所示：
图30.4.5.9读取到的数据(部分截图)
从图30.4.5.9可以看到“D$..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、mmcwrite命令
要将数据写到MMC设备里面，可以使用命令“mmcwrite”，格式如下：
mmcwriteaddrblkcnt
blk为要擦除的起始块，cnt是要擦除的数量。没事不要用mmcerase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。
30.4.6FAT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设置指定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：
fatinfommc1:1
结果如图30.4.6.1所示：
图30.4.6.1emmc分区1文件系统信息
从上图可以看出，EMMC分区1的文件系统为FAT16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：
fatlsmmc1:1
结果如图30.4.6.2所示：
图30.4.6.2EMMC分区1文件查询
从上图可以看出，emmc的分区1中存放着两个文件：zimage和imx6ull-14×14-evk.dtb，这两个文件分别是linux镜像文件和设备树。并且在emmc的分区1中有两个文件，没有目录
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：
fstypemmc1:0
fstypemmc1:1
fstypemmc1:2
结果如图30.4.6.3所示：
图30.4.6.3fstype命令
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的跟文件系统。
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：
fatloadmmc1:180800000zImage
操作过程如图30.4.6.4所示：
图30.4.6.4读取过程
从上图可以看出在153ms内读取了6071136个字节的数据，速度为37.8MiB/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
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表示要写入多少自己的数据。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、开发板系统镜像->zImage。拷贝完成以后的tftpboot目录如图30.4.6.5所示：
图30.4.6.5zImage放到tftpboot目录中。
使用命令tftp将zImage下载到DRAM的0X80800000地址处，命令如下：
tftp80800000zImage
下载过程如图30.4.6.6所示：
图30.4.6.6zImage下载过程
zImage大小为6039328(0X5C2720)个字节，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：
fatwritemmc1:180800000zImage0x5c2720
结果如图30.4.6.7所示：
图30.4.6.7将zImage烧写到EMMC扇区1中
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30.4.6.8所示：
图30.4.6.8EMMC分区1里面的文件
文章到此结束，如果本次分享的u亲网站源码分享文档介绍内容和的问题解决了您的问题，那么我们由衷的感到高兴！