《UBOOT基础知识》PPT课件.ppt
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1、UBOOT,中 嵌Teacher Xie,提 纲,理论:BootLoader介绍Uboot介绍Uboot命令Uboot工作流程Uboot移植Uboot烧写实验:移植UbootUboot使用,第一节BootLoader介绍,概念,什么是BootLoader?,软件层次,一个嵌入式系统从软件角度来看分为三个层次:1.引导加载程序 包括固化在固件(firmware)中的 boot 代码(可选),和 BootLoader 两大部分。2.Linux 内核 特定于嵌入式平台的定制内核。3.文件系统 包括了系统命令和应用程序。,软件层次,一个同时装有 BootLoader、内核的启动参数、内核映像和根文件系
2、统映像的固态存储设备的典型空间分配结构图:,回忆PC,PC机中的引导加载程序由BIOS(其本质是一段固件程序)和位于硬盘MBR中的引导程序(GRUB或LILO)一起组成。BIOS在完成硬件检测和资源分配后,将硬盘中的引导程序读到系统内存中然后将控制权交给引导程序。引导程序的主要任务是将内核从硬盘上读到内存中,然后跳转到内核的入口点去运行,即启动操作系统。,定义,在嵌入式系统中,通常没有像BIOS那样的固件程序,因此整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader来完成。比如在一个基于ARM7TDMIcore的嵌入式系统中,系统在上电或复位时都从地址0 x00000000开始执行。而在这个地址
3、处安排的通常就是系统的BootLoader程序。,定义,简单地说,BootLoader就是在操作系统运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序,可以初始化硬件设备,从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态,以便为最终调用操作系统做好准备。,功能,BootLoader 的主要任务是初始化硬件(如:串口,内存),然后将内核映象从 Flash 中读到 RAM 中,然后跳转到内核的入口点去运行,也就是启动操作系统。,安装,系统加电或复位后,所有的CPU通常都从CPU制造商预先安排地址开始执行。比如,S3C2410在复位后从地址0 x00000000起开始执行。而嵌入式系统则将固态存储设备(比如:FLAS
4、H)安排在这个地址上,而bootloader程序又安排在固态存储器的最前端,这样就能保证在系统加电后,CPU首先执行BootLoader程序。,移植,Q:什么叫bootloader移植?Q:为什么需要移植?,移植,每种不同的CPU体系结构都有不同的BootLoader。除了依赖于CPU的体系结构外,BootLoader 还依赖于具体的嵌入式板级设备的配置,比如板卡的硬件地址分配,外设芯片的类型等。这也就是说,对于两块不同的开发板而言,即使它们是基于同一种CPU而构建的,但如果他们的硬件资源或配置不一致的话,要想在一块开发板上运行的BootLoader程序也能在另一块板子上运行,还是需要作修改。
5、,流程,BootLoader 的启动过程可分为单阶段(Single-Stage)和多阶段(Multi-Stage)两种,通常多阶段的 BootLoader 具有更复杂的功能,更好的可移植性。从固态存储设备上启动的 BootLoader 大多采用两阶段,即启动过程可以分为 stage 1和 stage2:stage1完成初始化硬件,为stage2准备内存空间,并将stage2复制到内存中,设置堆栈,然后跳转到stage2。,流程,BootLoader 的 stage1 通常包括以下步骤:硬件设备初始化为加载 BootLoader 的 stage2 准备 RAM 空间拷贝 BootLoader 的
6、 stage2 到 RAM 空间中设置好堆栈(why?)跳转到 stage2 的 C 入口点,流程,BootLoader 的 stage2 通常包括以下步骤:初始化本阶段要使用到的硬件设备将内核映像和根文件系统映像从 flash 上读到 RAM 中调用内核,内存分布,第二节UBOOT介绍,作用,Uboot是德国DENX小组开发的用于多种嵌入式CPU(MIPS、x86、ARM、XScale等)的bootloader程序,UBoot不仅支持嵌入式Linux系统的引导,还支持VxWorks,QNX等多种嵌入式操作系统。,下载,从下面地址可以下载到uboot的源代码:http:/,目录树,进入到UBO
7、OT目录,可以得到如下的目录结构:|board|common|cpu|disk|doc|drivers|dtt|examples|fs|include,目录树,|lib_arm|lib_generic|lib_i386|lib_m68k|lib_microblaze|lib_mips|lib_nios|lib_nios2|lib_ppc|net|post|rtctools,目录结构(展示),Board和开发板有关的文件。每一个开发板都以一个子目录出现在当前目录中,比如:SMDK2410,子目录中存放与开发板相关的文件。Common实现Uboot支持的命令。Cpu与特定CPU架构相关的代码,每一
8、款Uboot下支持的CPU在该目录下对应一个子目录,比如有子目录arm920t等。,Disk 对磁盘的支持。Doc文档目录。Uboot有非常完善的文档,推荐大家参考阅读。DriversUboot支持的设备驱动程序都放在该目录,比如各种网卡、支持CFI的Flash、串口和USB等。,目录结构(展示),目录结构(展示),Fs 文件系统的支持。Include Uboot使用的头文件。该目录下configs目录有与开发板相关的配置头文件,如smdk2410.h。该目录下的asm目录有与CPU体系结构相关的头文件。,目录结构(展示),Net与网络协议栈相关的代码,例如:TFTP协议、RARP协议的实现。
9、Tools生成Uboot的工具,如:mkimage,crc等等。,编译,Uboot的Makefile从功能上可以分成两个部分:1、执行每种board相关的配置2、编译生成uboot.bin文件,编译(演示),Uboot.bin的生成也分为两步,以smdk2410为例来说明,如下:1.对于board进行配置:$make smdk2410_config2.进行编译生成u-boot.bin:$make CROSS_COMPILE=arm-linux-,第三节UBOOT命令,常用命令(演示),尽管UBOOT提供了丰富的命令集,但不同的单板所支持的命令并不一定一样(可配置,How?后面章节),help
10、命令可用于察看当前单板所支持的命令。2410#helpautoscr-run script from memorybase-print or set address offsetbdinfo-print Board Info structureboot-boot default,i.e.,run bootcmdbootm-boot application image from memorybootp-boot image via network using BootP/TFTP protocol,环境变量相关(演示),Printenv 打印环境变量usage:printenv-print va
11、lues of all environment variablesprintenv name.-print value of environment variable nameUboot printenvbaudrate=115200ipaddr=192.168.1.1ethaddr=12:34:56:78:9A:BCserverip,环境变量相关(演示),Setenv 设置新的变量(修改已有变量)setenv name value.-set environment variable name to value.setenv name-delete environment variable n
12、ameUboot setenv myboard AT91RM9200DKUboot printenv ethaddr=12:34:56:78:9A:BCserveripmyboard=AT91RM9200DK,环境变量相关(演示),Saveenv 保存变量将当前定义的所有变量及其值存入flash中。,文件下载(演示),Tftp 通过网络下载文件*使用tftp,需要先配置好网络Uboot setenv ethaddr 12:34:56:78:9A:BCUboot setenv ipaddrUboot setenv serverip 192.168.1.254(tftp服务器的地址)例:Uboot
13、 tftp 32000000 vmlinux把server(IP=环境变量中设置的serverip)中服务目录 下的vmlinux通过TFTP读入到0 x32000000处。,内存操作命令(演示),Md 显示内存区的内容。md采用十六进制和ASCII码两种形式来显示存储单元的内容。这条命令还可以采用长度标识符.l,.w和.b:md.b,.w,.l addressmd.w 10000000100000:2705 1956 5050 4342 6f6f 7420 312e 312e.VPPCBoot 1.1.00100010:3520 284d 6172 2032 3120 3230 3032 2
14、02d 5(Mar 21 2002-00100020:2031 393a 3535 3a30 3429 0000 0000 0000 19:55:04).,内存操作命令(演示),Mm 修改内存,地址自动递增。mm.b,.w,.l address Mm 提供了一种互动修改存储器内容的方法。它会显示地址和当前值,然后提示用户输入。如果你输入了一个合法的十六进制数,这个新的值将会被写入该地址。然后提示下一个地址。如果你没有输入任何值,只是按了一下回车,那么该地址的内容保持不变。如果想结束输入,则输入空格,然后回车。=mm 10000000100000:27051956?000100004:50504
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