ARM以及啟動(dòng)和燒寫等方面

本文所述的ARM的指的是Cortex A系列以及ARM9，ARM11，跑Linux操作系統(tǒng)。對(duì)于CortexM系列并不一定完全適用；

談到ARM以及啟動(dòng)和燒寫等方面，首先我們要明確一下幾個(gè)關(guān)鍵詞：Uboot，Cmdline，啟動(dòng)方式選擇，文件系統(tǒng)格式，存儲(chǔ)介質(zhì)，如NAND，EMMC，SD卡等

下面一個(gè)一個(gè)做相關(guān)介紹：

啟動(dòng)方式：

① 一般CPU都可以配置為從多種介質(zhì)啟動(dòng)，比如SPI Nor Flash，NAND，EMMC，SD卡，U盤等

② 大致原理是CPU內(nèi)部ROM有一段固化的啟動(dòng)代碼，根據(jù)CPU配置引腳，判斷啟動(dòng)位置，然后從外部介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)啟動(dòng)

③ 一般啟動(dòng)介質(zhì)的前一部分代碼的作用必須是：初始化硬件參數(shù)，自身拷貝

④ 關(guān)于自拷貝：因?yàn)镃PU內(nèi)部RAM很小，因此只能讀取一部分啟動(dòng)介質(zhì)的數(shù)據(jù)即Uboot到內(nèi)部RAM運(yùn)行，所以Uboot前一部分的工作需要將自身剩余部分拷貝到外部RAM中，然后加載運(yùn)行

Uboot：

① 主要作用：引導(dǎo)Linux系統(tǒng)（主要是從存儲(chǔ)介質(zhì)的哪個(gè)地方讀取Kernel，傳遞什么樣的啟動(dòng)參數(shù)）

② 其他功能：支持很多命令，主要是存儲(chǔ)控制和網(wǎng)絡(luò)命令，最終目的還是引導(dǎo)和升級(jí)系統(tǒng)用

③ 常用操作：TFTP，NAS，F(xiàn)lash操作，UBI操作，Setenv，boot等

④ 一般升級(jí)系統(tǒng)流程：使用tftp方式從主機(jī)下載kernel及文件系統(tǒng)等文件，然后使用flash等命令燒寫到存儲(chǔ)介質(zhì)如NAND，最后設(shè)定啟動(dòng)參數(shù)，然后引導(dǎo)系統(tǒng)啟動(dòng)；

⑤ 一般調(diào)試流程，介紹2種：

- 使用NAS從主機(jī)直接加載文件系統(tǒng)，直接在線調(diào)試，快捷方便

- 設(shè)定從SD卡啟動(dòng)，從SD卡加載kernel和文件系統(tǒng)調(diào)試

CMDLINE：

① 一般由Uboot傳遞給Kernel，或者Kernel中配置寫死不過(guò)一般很少見(jiàn)

② 主要2個(gè)參數(shù)：

第一，指定console設(shè)備，用于打印輸出及做控制臺(tái)用

第二，指定rootfs掛載分區(qū)和類型

③ 看2個(gè)例子：

從NAND啟動(dòng)，/proc/cmdline，加載的是UBI文件系統(tǒng)，位置在mtd3

console=ttymxc0，115200 ubi.mtd=3 root=ubi0:rootfs rootfstype=ubifs mtdparts=gpmi-nand:5m（boot），10m（kernel），1m（dtb），-（rootfs）

從SD卡啟動(dòng)，/proc/cmdline，加載的是ext4文件系統(tǒng)，位置在sd卡第二分區(qū)mmcblk0p2

console=ttymxc0，115200 root=/dev/mmcblk0p2 rootwait rw rootdelay=5 mem=256M fstype=ext4 mtdparts=gpmi-nand:5m（boot），10m（kernel），1m（dtb），-（rootfs）

存儲(chǔ)介質(zhì)：

主要介紹Raw Flash 及 FTL devices區(qū)別

Flash特點(diǎn)：寫入前需要先擦除，有壽命且不長(zhǎng)，而且容易產(chǎn)生壞塊

RAW Flash：即裸芯片，沒(méi)有控制器，針對(duì)其主要操作有擦除，讀和寫

Device： 在裸芯片上加了控制器，比如SD卡，U盤等；加了控制器后，只需要讀和寫就行了，不需要擦除?？刂破髯隽艘幌盗械墓ぷ鳎翰脸?，磨損平衡，磨損算法等等，一個(gè)控制器算法的好壞直接決定了設(shè)備的使用壽命。

文件系統(tǒng)：

① FAT：windows常用文件系統(tǒng)，一般U盤，sd卡即為fat格式

② ext2/3/4，Linux常用文件系統(tǒng)，一般用于FTL Device，即只有讀和寫

③ JFFS2，Linux常用，一般用于容量較小的Flash，且是Raw Flash，MTD設(shè)備

④ UBIFS，Linux常用文件系統(tǒng)，只能用于Raw Flash，因?yàn)閗ernel ubi子系統(tǒng)，有相關(guān)的磨損平衡算法，可以保證效率

⑤ SD卡啟動(dòng)，文件系統(tǒng)掛載情況：

# mount

/dev/root on / type ext4 （rw，noatime，data=ordered）

proc on /proc type proc （rw，nosuid，nodev，noexec，noatime）

sysfs on /sys type sysfs （rw，nosuid，nodev，noexec，noatime）

tmpfs on /tmp type tmpfs （rw，nosuid，nodev，noatime）

tmpfs on /dev type tmpfs （rw，nosuid，relatime，size=512k，mode=755）

devpts on /dev/pts type devpts （rw，nosuid，noexec，relatime，mode=600）

debugfs on /sys/kernel/debug type debugfs （rw，noatime）

#

# cat /proc/mtd

dev： size erasesize name

mtd0： 00500000 00020000 “boot”

mtd1： 00a00000 00020000 “kernel”

mtd2： 00100000 00020000 “dtb”

mtd3： 0f000000 00020000 “rootfs”

⑥ NAND啟動(dòng)，文件系統(tǒng)掛載情況：

# mount

ubi0:rootfs on / type ubifs （rw，relatime）

devtmpfs on /dev type devtmpfs （rw，relatime，size=89164k，nr_inodes=22291，mode=755）

proc on /proc type proc （rw，relatime）

devpts on /dev/pts type devpts （rw，relatime，gid=5，mode=620）

tmpfs on /dev/shm type tmpfs （rw，relatime，mode=777）

tmpfs on /tmp type tmpfs （rw，relatime）

tmpfs on /run type tmpfs （rw，nosuid，nodev，relatime，mode=755）

sysfs on /sys type sysfs （rw，relatime）

#

# cat /proc/mtd

dev： size erasesize name

mtd0： 00500000 00020000 “boot”

mtd1： 00a00000 00020000 “kernel”

mtd2： 00100000 00020000 “dtb”

mtd3： 0f000000 00020000 “rootfs”

燒寫過(guò)程：

① 一般從SD卡等外部方式啟動(dòng)，在Uboot中，使用flash命令及UBI命令分別燒寫uboot，dtb，kernel，rootfs到對(duì)應(yīng)的分區(qū)即可

② 第二使用芯片廠家的燒寫工具，如nxp的 mfgtoos，在pc上通過(guò)usb燒寫文件

③ 如已有uboot，在uboot中從sd卡，U盤等讀取文件燒寫；或tftp從pc下載文件燒寫

升級(jí)過(guò)程：

① 此升級(jí)指的是Uboot OK的前提下做Uboot，kernel，rootfs等升級(jí)

② 通過(guò)SD卡升級(jí)，一般是首先在PC上制作SD卡啟動(dòng)分區(qū)，通過(guò)官方的工具燒寫升級(jí)文件到SD卡即可；此處的升級(jí)文件分兩個(gè)方面：

最小升級(jí)內(nèi)核，并且包含升級(jí)腳本，此腳本會(huì)將目標(biāo)文件燒寫到存儲(chǔ)介質(zhì)中

目標(biāo)升級(jí)文件，即要燒寫到比如NAND中的文件

③ 以NXP SD卡升級(jí)為例說(shuō)明此過(guò)程：

首先是Uboot啟動(dòng)過(guò)程：

U-Boot 2016.03-mys-imx6ulx+gca7b81f （Apr 27 2017 - 07:55:51 +0800）

CPU： Freescale i.MX6ULL rev1.0 528 MHz （running at 396 MHz）

CPU： Commercial temperature grade （0C to 95C） at 39C

Reset cause： POR

Board： MX6ULL 14x14 EVK

I2C： ready

DRAM： 512 MiB

MMC： FSL_SDHC： 0， FSL_SDHC： 1

*** Warning - bad CRC， using default environment

Display： TFT43AB （480x272）

Video： 480x272x24

In： serial

Out： serial

Err： serial

switch to partitions #0， OK

mmc0 is current device

Net： Board Net Initialization Failed

No ethernet found.

Normal Boot

Hit any key to stop autoboot： 0

switch to partitions #0， OK

mmc0 is current device

switch to partitions #0， OK

mmc0 is current device

reading boot.scr

423 bytes read in 10 ms （41 KiB/s）

Running bootscript from mmc 。..

## Executing script at 80800000

reading zImage

6789824 bytes read in 302 ms （21.4 MiB/s）

reading mys-imx6ull-14x14-evk-gpmi-weim.dtb

36951 bytes read in 20 ms （1.8 MiB/s）

Kernel image @ 0x83000000 ［ 0x000000 - 0x679ac0 ］

## Flattened Device Tree blob at 84000000

Booting using the fdt blob at 0x84000000

Using Device Tree in place at 84000000， end 8400c056

Starting kernel 。.

最小系統(tǒng)加載啟動(dòng)完畢后，運(yùn)行升級(jí)腳本

VFS： Mounted root （ext4 filesystem） on device 179:2.

devtmpfs： mounted

Freeing unused kernel memory： 432K （80b54000 - 80bc0000）

INIT： version 2.88 booting

Starting udev

udevd［114］： starting version 3.1.5

random： udevd urandom read with 32 bits of entropy available

EXT4-fs （mmcblk0p2）： re-mounted. Opts： data=ordered

bootlogd： cannot allocate pseudo tty： No such file or directory

FAT-fs （mmcblk0p1）： Volume was not properly unmounted. Some data may be corrupt. Please run fsck.

ALSA： Restoring mixer settings.。.

/usr/sbin/alsactl： load_state:1735： No soundcards found.。.

INIT： Entering runlevel： 5

Starting system message bus： dbus.

System update start 。..

prepare files are okay

升級(jí)腳本分析：

root@mys6ull14x14:/run/media/mmcblk0p2# cat usr/bin/flash_nand.sh

#！/bin/sh

part_uboot=0

part_kernel=1

part_dtb=2

part_rootfs=3

echo heartbeat 》 /sys/class/leds/user/trigger

mfg_path=/run/media/mmcblk0p1/mfg-images

//升級(jí)目標(biāo)文件

uboot=${mfg_path}/u-boot.imx

kernel=${mfg_path}/zImage

dtb=${mfg_path}/gpmi-weim.dtb

rootfs=${mfg_path}/core-image-base.rootfs.tar.xz

if ［ -d $mfg_path ］ && ［ -s $uboot ］ && ［ -s $kernel ］ && ［ -s $dtb ］ && ［ -s $rootfs ］

then

echo “prepare files are okay”

else

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

echo “file or directory not exist”

fi

直接使用Flash命令燒寫Uboot到對(duì)應(yīng)分區(qū)

echo “Flashing uboot”

flash_erase /dev/mtd${part_uboot} 0 0 && kobs-ng init -x -v ${uboot}

if ［ $？ -eq 0 ］

then

echo “Flash uboot okay”

else

echo “Flash uboot failed”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

直接使用Flash命令燒寫kernel到對(duì)應(yīng)分區(qū)

echo “Flashing kernel”

flash_erase /dev/mtd${part_kernel} 0 0 && nandwrite -p /dev/mtd${part_kernel} -p ${kernel}

if ［ $？ -eq 0 ］

then

echo “Flash kernel okay”

else

echo “Flash kernel failed”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

直接使用Flash命令燒寫dtb到對(duì)應(yīng)分區(qū)

echo “Flashing dtb”

flash_erase /dev/mtd${part_dtb} 0 0 && nandwrite -p /dev/mtd${part_dtb} -p ${dtb}

if ［ $？ -eq 0 ］

then

echo “Flash dtb file okay”

else

echo “Flash dtb file failed”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

燒寫rootfs比較特別，此處是使用ubifs，因此需要先使用ubi命令在NAND上建立好文件系統(tǒng)格式

echo “Flashing rootfs”

flash_erase /dev/mtd${part_rootfs} 0 0

if ［ $？ -ne 0 ］

then

echo “erase /dev/mtd${part_rootfs} fail”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

ubiformat /dev/mtd${part_rootfs}

if ［ $？ -ne 0 ］

then

echo “format /dev/mtd${part_rootfs} fail”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

ubiattach /dev/ubi_ctrl -m ${part_rootfs}

if ［ $？ -ne 0 ］

then

echo “attach /dev/mtd${part_rootfs} fail”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

ubimkvol /dev/ubi0 -Nrootfs -m

if ［ $？ -ne 0 ］

then

echo “make volume /dev/mtd${part_rootfs} fail”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

mkdir -p /run/media/mtd${part_rootfs} /

&& mount -t ubifs ubi0:rootfs /run/media/mtd${part_rootfs}

if ［ $？ -ne 0 ］

then

echo “mount /dev/mtd${part_rootfs} fail”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

建立好ubi格式之后，直接將rootfs壓縮包解壓到對(duì)應(yīng)分區(qū)即可；

tar xvf ${rootfs} -C /run/media/mtd${part_rootfs}

if ［ $？ -eq 0 ］

then

echo “Flash filesystem okay”

sync && sync && sync

echo none 》 /sys/class/leds/user/trigger

echo 1 》 /sys/class/leds/user/brightness

else

echo “Flash filesystem failed”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

umount /run/media/mtd${part_rootfs}

exit

fi

umount /run/media/mtd${part_rootfs}

echo “Programming success”

echo “You need reboot the board”

版權(quán)聲明：本文為博主 WindLOR 原創(chuàng)文章，

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審核編輯：何安