i.MX8MM處理器采用了先進(jìn)的14LPCFinFET工藝，提供更快的速度和更高的電源效率;四核Cortex-A53，單核Cortex-M4，多達(dá)五個(gè)內(nèi)核 ，主頻高達(dá)1.8GHz，2G DDR4內(nèi)存、8G EMMC存儲(chǔ)。千兆工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)、MIPI-DSI、USB HOST、WIFI/BT、4G模塊、CAN、RS485等接口一應(yīng)俱全。H264、VP8視頻硬編碼，H.264、H.265、VP8、VP9視頻硬解碼，并提供相關(guān)歷程,支持8路PDM接口、5路SAI接口、2路Speaker。系統(tǒng)支持Android9.0(支持獲取root限)Linux4.14.78+Qt5.10.1、Yocto、Ubuntu20、Debian9系統(tǒng)。適用于智能充電樁，物聯(lián)網(wǎng)，工業(yè)控制，醫(yī)療，智能交通等，可用于任何通用工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

第四篇 嵌入式Linux系統(tǒng)移植篇

第六十七章 Uboot編譯及移植

在之前學(xué)習(xí)開發(fā)板燒寫的章節(jié)中，我們用到uboot和內(nèi)核的鏡像是怎么做出來的呢，我們?cè)趯W(xué)習(xí)移植uboot之前先使用迅為電子移植好的uboot鏡像來學(xué)習(xí)一下uboot的相關(guān)知識(shí)，本章節(jié)我們來學(xué)習(xí)下基礎(chǔ)的知識(shí)“什么是uboot”和“uboot中的常用命令”，并且我們下載NXP官方的源碼。

67.1 U-Boot介紹

67.1.1 什么是u-boot

uboot是一段裸機(jī)代碼，它的實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜，主要是初始化一些硬件，部署整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，然后將Linux內(nèi)核從flash(NAND，NOR FLASH，SD，MMC 等)拷貝到 DDR 中，根據(jù)環(huán)境變量去啟動(dòng)內(nèi)核，并向內(nèi)核傳遞參數(shù)。它的目標(biāo)就是啟動(dòng)內(nèi)核，內(nèi)核啟動(dòng)后它的生命也隨之結(jié)束。

u-boot是SourceForge上的開源項(xiàng)目，由一個(gè)人發(fā)起，然后由整個(gè)世界所有感興趣的人共同維護(hù)發(fā)展而來的一個(gè)bootloader，bootloader是用來引導(dǎo)和加載內(nèi)核，向內(nèi)核傳遞參數(shù)的，是內(nèi)核引導(dǎo)程序的統(tǒng)稱，bootloader除了u-boot還有bios，LilO，redboot，vivi等。

uboot 的全稱是 Universal Boot Loader，uboot 是一個(gè)遵循 GPL 協(xié)議的開源軟件，uboot 是一個(gè)裸機(jī)代碼，可以看作是一個(gè)裸機(jī)綜合例程。現(xiàn)在的 uboot 已經(jīng)支持液晶屏、網(wǎng)絡(luò)、USB 等高級(jí)功能。uboot 官網(wǎng)為 http://www.denx.de/wiki/U-Boot/，

可以在 uboot 官網(wǎng)下載 uboot 源碼，點(diǎn)擊圖中左側(cè) Topics 中的“Source Code”，

進(jìn)入其 FTP 服務(wù)器即可看到 uboot 源碼

我們可以在uboot官網(wǎng)下載最原始的uboot源碼，也就是沒有經(jīng)過修改的，原汁原味的uboot的，但是在實(shí)際工作中，我們并不會(huì)直接在uboot官網(wǎng)下載uboot源碼來移植uboot。為什么呢？因?yàn)槲覀円趯?duì)應(yīng)的平臺(tái)上來運(yùn)行uboot，那么這個(gè)uboot是不是就要對(duì)這個(gè)平臺(tái)支持的非常全面呢，因?yàn)閡boot本身就是裸機(jī)代碼，所以想要對(duì)某一個(gè)平臺(tái)支持的非常全面，就要對(duì)這個(gè)平臺(tái)非常熟悉，比如i.MX 8M Mini，那就要對(duì)i.MX 8M Mini這個(gè)芯片非常熟悉，那誰對(duì)這個(gè)芯片非常熟悉呢，當(dāng)然是半導(dǎo)體廠家呀，所以，uboot官網(wǎng)里面的原汁原味的uboot是給半導(dǎo)體廠家準(zhǔn)備的，比如RK,NXP等等。NXP官方的 uboot 基本支持了 NXP 當(dāng)前所有可以跑 Linux 的芯片，而且支持各種啟動(dòng)方式，比如 EMMC、NAND、NOR FLASH 等等，這些都是 uboot 官方所不支持的。我們?nèi)绻浦矊?duì)芯片支持最全面，最好的uboot的，我們一般是在半導(dǎo)體廠家維護(hù)uboot版本的基礎(chǔ)上來二次開發(fā)自己的uboot，而不是直接在uboot官網(wǎng)下載源碼來移植。

在迅為提供的資料里面有兩個(gè)Linux的BSP源碼包，一個(gè)是半導(dǎo)體廠商提供的源碼包，里面的uboot是未經(jīng)修改的，一個(gè)是迅為提供的BSP源碼包，里面的uboot是經(jīng)過迅為修改后的uboot，可以直接編譯在開發(fā)板上來運(yùn)行。當(dāng)然了，你也可以在購買了第三方開發(fā)板以后使用半導(dǎo)體廠商提供的 uboot，只不過有些外設(shè)驅(qū)動(dòng)可能不支持，需要自己移植，這個(gè)就是我們常說的 uboot 移植。

67.1.2 常用命令

我們先燒迅為做好的uboot（flash.bin）到開發(fā)板上，我們先了解與uboot相關(guān)的命令。

uboot啟動(dòng)如下圖所示：

上電以后，出現(xiàn) Hit any key to stop autoboot: 0就按下任意鍵，進(jìn)入uboot命令行，輸入？查看幫助信息，會(huì)彈出很多命令和介紹，

上面的那些命令并不是 uboot 所支持的所有命令，前面說過 uboot 是可配置的，需要什么命令就使能什么命令。這些命令后面都跟有命令說明，用于描述此命令的作用，但是命令具體怎么用呢？我們輸入“help(或?) 命令名”既可以查看命令的詳細(xì)用法，以“bootz”這個(gè)命令為例，我們輸入如下命令即可查看“bootz”這個(gè)命令的用法：

=> ? bootz

bootz - boot Linux zImage image from memory

Usage:

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

- boot Linux zImage stored in memory

The argument 'initrd' is optional and specifies the address

of the initrd in memory. The optional argument ':size' allows

specifying the size of RAW initrd.

When booting a Linux kernel which requires a flat device-tree

a third argument is required which is the address of the

device-tree blob. To boot that kernel without an initrd image,

use a '-' for the second argument. If you do not pass a third

a bd_info struct will be passed instead

常用的和信息查詢有關(guān)的命令有 3 個(gè)：

bdinfo

printenv

version

先來看一下 bdinfo 命令，此命令用于查看板子信息，直接輸入“bdinfo”即可，

從上面中可以得出 DRAM 的起始地址和大小、啟動(dòng)參數(shù)保存起始地址、波特率、sp(堆棧指針)起始地址等信息。

命令“printenv”用于輸出環(huán)境變量信息，uboot 也支持 TAB 鍵自動(dòng)補(bǔ)全功能，輸入“print”然后按下 TAB 鍵就會(huì)自動(dòng)補(bǔ)全命令，直接輸入“print”也可以。輸入“print”，然后按下回車鍵，環(huán)境變量如下面所示：

u-boot=> pri

baudrate=115200

boot_fdt=try

bootcmd=mmc dev ${mmcdev}; if mmc rescan; then if run loadbootscript; then run bootscript; else if run loadimage; then run mmcboot; else run netboot; fi; fi; else booti ${loadaddr} - ${fdt_addr}; fi

bootcmd_mfg=run mfgtool_args;if iminfo ${initrd_addr}; then if test ${tee} = yes; then bootm ${tee_addr} ${initrd_addr} ${fdt_addr}; else booti ${loadaddr} ${initrd_addr} ${fdt_addr}; fi; else echo "Run fastboot ..."; fastboot 0; fi;

bootdelay=2

bootscript=echo Running bootscript from mmc ...; source

console=ttymxc1,115200 earlycon=ec_imx6q,0x30890000,115200

emmc_dev=1

ethprime=FEC

fastboot_dev=mmc1

fdt_addr=0x43000000

fdt_file=itop8mm-evk-7.0.dtb

fdt_high=0xffffffffffffffff

fdtcontroladdr=be8f5860

image=Image

initrd_addr=0x43800000

initrd_high=0xffffffffffffffff

jh_clk=

jh_mmcboot=setenv fdt_file fsl-imx8mm-evk-root.dtb;setenv jh_clk clk_ignore_unused; if run loadimage; then run mmcboot; else run jh_netboot; fi;

jh_netboot=setenv fdt_file fsl-imx8mm-evk-root.dtb; setenv jh_clk clk_ignore_unused; run netboot;

kboot=booti

loadaddr=0x40480000

loadbootscript=fatload mmc ${mmcdev}:${mmcpart} ${loadaddr} ${script};

loadfdt=fatload mmc ${mmcdev}:${mmcpart} ${fdt_addr} ${fdt_file}

loadimage=fatload mmc ${mmcdev}:${mmcpart} ${loadaddr} ${image}

mfgtool_args=setenv bootargs console=${console},${baudrate} rdinit=/linuxrc clk_ignore_unused

mmcargs=setenv bootargs ${jh_clk} console=${console} root=${mmcroot}

mmcautodetect=yes

mmcboot=echo Booting from mmc ...; run mmcargs; if test ${boot_fdt} = yes || test ${boot_fdt} = try; then if run loadfdt; then booti ${loadaddr} - ${fdt_addr}; else echo WARN: Cannot load the DT; fi; else echo wait for boot; fi;

mmcdev=1

mmcpart=1

mmcroot=/dev/mmcblk2p2 rootwait rw

netargs=setenv bootargs ${jh_clk} console=${console} root=/dev/nfs ip=dhcp nfsroot=${serverip}:${nfsroot},v3,tcp

netboot=echo Booting from net ...; run netargs; if test ${ip_dyn} = yes; then setenv get_cmd dhcp; else setenv get_cmd tftp; fi; ${get_cmd} ${loadaddr} ${image}; if test ${boot_fdt} = yes || test ${boot_fdt} = try; then if ${get_cmd} ${fdt_addr} ${fdt_file}; then booti ${loadaddr} - ${fdt_addr}; else echo WARN: Cannot load the DT; fi; else booti; fi;

script=boot.scr

sd_dev=0

soc_type=imx8mm

Environment size: 2333/4092 bytes

有很多的環(huán)境變量，比如 baudrate、board_name、board_rec、boot_fdt、bootcmd等等。uboot 中的環(huán)境變量都是字符串，既然叫做環(huán)境變量，那么它的作用就和“變量”一樣。

比如 bootdelay 這個(gè)環(huán)境變量就表示 uboot 啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間，默認(rèn)bootdelay=3，也就默認(rèn)延時(shí) 3秒。前面說的 3 秒倒計(jì)時(shí)就是由 bootdelay 定義的，如果將 bootdelay 改為 5 的話就會(huì)倒計(jì)時(shí) 5s了。uboot 中的環(huán)境變量是可以修改的，有專門的命令來修改環(huán)境變量的值。

setenv：修改環(huán)境變量：setenv 環(huán)境變量名 環(huán)境變量值

刪除環(huán)境變量：setenv 環(huán)境變量名

例如設(shè)置自啟動(dòng)倒計(jì)時(shí)環(huán)境變量bootdelay，設(shè)置為5秒，默認(rèn)是2秒，

輸入命令setenv bootdelay 10，然后輸入printenv查看環(huán)境變量，發(fā)現(xiàn)環(huán)境變量已經(jīng)改變。

刪除環(huán)境變量也是使用命令 setenv，要?jiǎng)h除一個(gè)環(huán)境變量只要給這個(gè)環(huán)境變量賦空值即可，比如我們刪除掉上面新建的bootdelay 環(huán)境變量，使用命令 setenv bootdelay刪除環(huán)境變量，

實(shí)驗(yàn)完成后，重新啟動(dòng)開發(fā)板恢復(fù)環(huán)境變量使設(shè)置的環(huán)境失效，因?yàn)榄h(huán)境變量沒有保存到flash。

reset：重新啟動(dòng)

在uboot命令行輸入reset即可重啟開發(fā)板，

實(shí)驗(yàn)完成后，重新啟動(dòng)開發(fā)板恢復(fù)環(huán)境變量使設(shè)置的環(huán)境失效，因?yàn)榄h(huán)境變量沒有保存到flash。

reset：重新啟動(dòng)

在uboot命令行輸入reset即可重啟開發(fā)板，

1.mmc: 在uboot命令行，輸入mmc可以查看跟mmc相關(guān)的命令

由上圖我們可以發(fā)現(xiàn)，mmc后面的參數(shù)不同，mmc的功能就不一樣，例如：

mmc info：打印mmc的信息

mmc list ：查看mmc設(shè)備

mmc read addr blk# cnt：從eMMC讀cnt個(gè)塊數(shù)據(jù)到內(nèi)存addr處；

mmc write addr blk# cnt：把內(nèi)存addr處的cnt個(gè)塊數(shù)據(jù)寫到eMMC。

mmc erase blk# cnt：擦除blk#開始的cnt個(gè)數(shù)據(jù)塊

其中，addr為內(nèi)存地址，blk#是mmc的塊號(hào)，cnt是設(shè)備塊的個(gè)數(shù)，塊的單位是512字節(jié)。

（1）mmc info命令

mmc info命令可以查看設(shè)備信息，

通過上圖我們可以看出，當(dāng)前的設(shè)備是emmc設(shè)備，也就是圖中MMC version所表示的信息為emmc的版本為5.1，Capacity所表示的信息為容量大小為14.6 Gib，Bus Width表示帶寬為8-bit，Bus Speed表示速度為52000000Hz。

（2）mmc list命令

mmc list查看mmc設(shè)備，直接輸入mmc list即可，

（3）mmc rescan命令

mmc rescan可以掃描開發(fā)板上的emmc設(shè)備，直接輸入mmc rescan命令即可

（4）mmc dev命令

mmc dev命令可以切換mmc設(shè)備，命令格式：mmc dev mmc dev [dev] [part]，其中dev是我們要切換到的mmc設(shè)備號(hào)，part可以不寫，不寫的話默認(rèn)分區(qū)為0。

我們找一張F(tuán)AT32的TF卡，查到開發(fā)板上的TF卡座子上，一般我們把TF卡也認(rèn)為是mmc設(shè)備。所以也可以用mmc命令來操作。連接好TF卡以后，使用以下命令切換到TF卡

mmc dev 0

其中0為sd卡，1為emmc。

然后我們使用mmc info命令查看是否切換成功，

從上圖我們可以看到，sd卡的版本信息為3.0，容量為14.6 GiB，位寬為4-bit。

（5）mmc part命令

mmc part可以用來查看mmc設(shè)備的分區(qū)，比如我們要查看emmc的分區(qū)，我們先切換到emmc設(shè)備（如果當(dāng)前已經(jīng)是emmc設(shè)備則不用切換），命令如下：

mmc dev 1

切換成功如下圖所示：

使用命令mmc part查看emmc的分區(qū)，

從上圖我們可以看出，emmc一共有2個(gè)分區(qū)，類型為DOS，其中第一個(gè)分區(qū)用來存放uboot鏡像和內(nèi)核鏡像，第二個(gè)分區(qū)用來存放文件系統(tǒng)

（6）mmc read命令

使用mmc read命令可以讀取mmc設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，格式為mmc read addr blk# cnt，其中addr是讀取到內(nèi)存中的地址，blk為起始的塊地址，一般為十六進(jìn)制，一塊是512字節(jié)，cnt是要讀取的塊的數(shù)量。

例如：mmc read 0xa0000000 10 10 ，表示mmc設(shè)備的第10塊開始，讀取10塊到內(nèi)存的0xa0000000地址當(dāng)中去。結(jié)果如下：

5 go命令

go命令可以指定跳到地址處運(yùn)行，命令格式為 go addr ，其中addr是應(yīng)用在內(nèi)存中的首地址。

6 run命令

可以執(zhí)行環(huán)境變量中的命令，這個(gè)命令一般用于用戶運(yùn)行自定義的環(huán)境變量。

7 ls命令，默認(rèn)uboot沒有這個(gè)命令，可以配置上使用。

ls命令可以列出文件的目錄，命令格式ls [ [directory]]：

例如，查看emmc分區(qū)5的信息。分區(qū)5為文件系統(tǒng)分區(qū)

ls mmc 1:5

其中，1為emmc，5為emmc里面的分區(qū)5

查看emmc分區(qū)5里面的etc信息，也就是文件系統(tǒng)里面的etc信息，命令如下

ls mmc 1:5 etc

67.2設(shè)置交叉編譯器

輸入以下命令設(shè)置交叉編譯器，只有設(shè)置了交叉編譯器，才可以編譯源碼，否則會(huì)報(bào)錯(cuò)。

. /opt/fsl-imx-xwayland/4.14-sumo/environment-setup-aarch64-poky-linux

export ARCH=arm64

export CROSS_COMPILE=aarch64-poky-linux-

67.3 獲取u-boot-imx 源碼并編譯

輸入以下命令下載u-boot-imx 源碼。

git clone https://source.codeaurora.org/external/imx/uboot-imx

進(jìn)入uboot-imx目錄，

cd uboot-imx

查看git分支，

git branch -a

切換分支，輸入以下命令：

git checkout imx_v2018.03_4.14.78_1.0.0_ga

同步到當(dāng)前倉庫，輸入以下命令：

git pull origin

輸入以下命令，開始編譯。

make distclean

make imx8mm_ddr4_evk_defconfig

輸入以下命令，開始編譯。

. /opt/fsl-imx-xwayland/4.14-sumo/environment-setup-aarch64-poky-linux

make -j 8

編譯成功后會(huì)產(chǎn)生所需的文件：

u-boot-nodtb.bin

spl/u-boot-spl.bin

arch/arm/dts/fsl-imx8mm-ddr4-evk.dtb

67.4 獲取 imx-mkimage源碼并編譯

下載 imx-mkimage源碼，輸入以下命令：

git clone https://source.codeaurora.org/external/imx/imx-mkimage/ && cd imx-mkimage

查看遠(yuǎn)程分支，輸入以下命令：

git branch -a

切換到與imx_4.14.78_1.0.0_ga版本對(duì)應(yīng)的分支上，輸入以下命令：

git checkout imx_4.14.78_1.0.0_ga

同步到當(dāng)前倉庫，輸入以下命令：

git pull origin

67.5獲取imx-atf源碼并編譯

退回上一級(jí)目錄，下載 imx-atf，并同樣切換分支

cd ..

git clone https://source.codeaurora.org/external/imx/imx-atf/ && cd imx-atf

切換到與imx_4.14.78_1.0.0_ga版本對(duì)應(yīng)的分支上，輸入以下命令：

git checkout imx_4.14.78_1.0.0_ga

同步到當(dāng)前倉庫，輸入以下命令：

git pull origin

編譯 imx-atf，輸入以下命令：

make clean PLAT=imx8mm

LDFLAGS="" make PLAT=imx8mm

編譯完成會(huì)生成build/imx8mm/release/bl31.bin文件，

67.6 獲得firmware-imx源碼

返回上一級(jí)目錄，輸入以下命令獲得firmware-imx源碼

cd .. && mkdir firmware-imx-8.10

cd firmware-imx-8.10

wget http://www.freescale.com/lgfiles/NMG/MAD/YOCTO/firmware-imx-8.1.bin

解壓輸入以下命令：

./firmware-imx-8.1.bin --auto-accept

67.7生成flash.bin

使用 imx-mkimage 鏈接合成所有文件生成最后二進(jìn)制文件

輸入以下命令拷貝uboot-imx中的文件到imx-mkimage目錄。

cp uboot-imx/tools/mkimage ./imx-mkimage/iMX8M/mkimage_uboot

cp uboot-imx/arch/arm/dts/fsl-imx8mm-ddr4-evk.dtb ./imx-mkimage/iMX8M/fsl-imx8mm-ddr4-evk.dtb

cp uboot-imx/spl/u-boot-spl.bin ./imx-mkimage/iMX8M/

cp uboot-imx/u-boot-nodtb.bin ./imx-mkimage/iMX8M/

cpfirmware-imx-8.10/firmware-imx-8.1/firmware/ddr/synopsys/ddr4_dmem_1d.bin ./imx-mkimage/iMX8M/

cpfirmware-imx-8.10/firmware-imx-8.1/firmware/ddr/synopsys/ddr4_dmem_2d.bin ./imx-mkimage/iMX8M/

cp firmware-imx-8.10/firmware-imx-8.1/firmware/ddr/synopsys/ddr4_imem_1d.bin ./imx-mkimage/iMX8M/

cp firmware-imx-8.10/firmware-imx-8.1/firmware/ddr/synopsys/ddr4_imem_2d.bin ./imx-mkimage/iMX8M/

cp imx-atf/build/imx8mm/release/bl31.bin ./imx-mkimage/iMX8M/

cd imx-mkimage

make SOC=iMX8MM clean

make SOC=iMX8MM flash_ddr4_evk

編譯完會(huì)生成flash.bin鏡像，

然后我們可以使用TF卡啟動(dòng)uboot，但是不能使用UUU工具燒寫，接下來進(jìn)一步優(yōu)化源碼，請(qǐng)查看第二章。