U-boot在S3C2440上的移植詳解（六）

一、移植環(huán)境

• 主 ?機(jī)：VMWare--Fedora 9
• 開(kāi)發(fā)板：Mini2440--64MB Nand,Kernel:2.6.30.4
• 編譯器：arm-linux-gcc-4.3.2.tgz
• u-boot：u-boot-2009.08.tar.bz2

二、移植步驟

tftp服務(wù)的安裝與配置及測(cè)試；

nfs服務(wù)的安裝與配置及測(cè)試；

u-boot到kernel的參數(shù)傳遞(重點(diǎn))。

?? 我們知道使用tftp下載內(nèi)核和使用nfs掛載文件系統(tǒng)的好處是，當(dāng)我們重新編譯內(nèi)核或文件系統(tǒng)后不用重新把這些鏡像文件再燒錄到flash上，而是把這些鏡像文件放到開(kāi)發(fā)主機(jī)的tftp或nfs服務(wù)的主目錄下，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)加載他們，不用頻繁的往flash上燒，這樣一可以保護(hù)flash的使用壽命，二可以方便的調(diào)試內(nèi)核或文件系統(tǒng)，提高開(kāi)發(fā)效率?？梢?jiàn)，讓u-boot實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能是一件很有意義的事情。

?? 實(shí)現(xiàn)這樣的功能很簡(jiǎn)單，網(wǎng)上也有很多資料。但有很多細(xì)節(jié)的東西如果稍不注意就導(dǎo)致失敗，這里就結(jié)合本人實(shí)現(xiàn)的過(guò)程進(jìn)行講述和一些問(wèn)題的分析。

• tftp服務(wù)的安裝與配置及測(cè)試

???要使用tftp服務(wù)及測(cè)試它要安裝兩個(gè)軟件包，一個(gè)就是tftp服務(wù)器，另外一個(gè)就是tftp客戶(hù)端，這里安裝客戶(hù)端只是用于在主機(jī)本地測(cè)試tftp服務(wù)器是否正常運(yùn)行的，來(lái)確保u-boot能夠訪問(wèn)tftp服務(wù)(u-boot中已有tftp客戶(hù)端的功能，其實(shí)在前面幾篇中都已經(jīng)使用了tftp下載內(nèi)核或文件系統(tǒng)到開(kāi)發(fā)板上，如果那里都做到了，這里就可以直接跳過(guò))。

?? 首先使用rpm命令查看你的主機(jī)上是否已經(jīng)安裝了tftp服務(wù)器和客戶(hù)端，如果沒(méi)有安裝就去下載這兩個(gè)軟件包進(jìn)行安裝或者可以使用yum命令進(jìn)行在線安裝，yum會(huì)自動(dòng)的去搜索適合你主機(jī)平臺(tái)的最新軟件包進(jìn)行下載安裝，如果主機(jī)已經(jīng)安裝了，則會(huì)提示軟件包已經(jīng)安裝了最新的版本。如下圖所示：

???配置tftp服務(wù)器，主要是配置tftp的主目錄及訪問(wèn)權(quán)限。因tftp服務(wù)依賴(lài)于xinetd服務(wù)，所以一般tftp服務(wù)安裝好后其配置文件一般會(huì)在/etc/xinetd.d/目錄下：?

?

• nfs服務(wù)的安裝與配置及測(cè)試

?? 以root的身份在控制臺(tái)輸入setup，在系統(tǒng)服務(wù)選項(xiàng)中選中nfs服務(wù)，如下圖：

?? 配置NFS服務(wù)器的共享主目錄，也要注意權(quán)限問(wèn)題：

• u-boot到kernel的參數(shù)傳遞??

?? 我們知道，在kernel配置選項(xiàng)Boot options中有一個(gè)Default kernel command string參數(shù)項(xiàng)，而在u-boot參數(shù)中也有一個(gè)bootargs參數(shù)項(xiàng)，他們都是供內(nèi)核啟動(dòng)用的，那他們又有什么區(qū)別呢，內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)到底是用哪一個(gè)呢？?jī)煞N參數(shù)項(xiàng)分別如下圖所示(kernel中的參數(shù)指定是從開(kāi)發(fā)板Flash分區(qū)上掛載文件系統(tǒng)，u-boot中的參數(shù)指定的是從NFS掛載文件系統(tǒng))：

?? 那么，u-boot是如果將參數(shù)信息傳遞到內(nèi)核中的呢？而內(nèi)核又是怎么接收u-boot傳遞過(guò)來(lái)的參數(shù)呢？這就涉及到一點(diǎn)點(diǎn)ARM寄存器的知識(shí)了。

?? 我們知道，ARM有7種工作模式和37個(gè)寄存器(31個(gè)通用寄存器和6個(gè)狀態(tài)寄存器)，如下圖：

?? ARM工作模式之間的轉(zhuǎn)換就是利用這些寄存器進(jìn)行，而u-boot參數(shù)的傳遞也利用了三個(gè)通用寄存器R0、R1和R2。關(guān)于ARM工作模式和寄存器在這里就不做講敘了，以后再講，這里你就理解成u-boot在啟動(dòng)的時(shí)候把參數(shù)存放到這三個(gè)寄存器中，到內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)再把寄存器中的參數(shù)取出，當(dāng)然，他們并不是就這樣簡(jiǎn)單的操作。下面我們看代碼一一分析。

?? 首先，我們來(lái)分析一下u-boot是怎樣處理和發(fā)送要傳遞的參數(shù)，而u-boot要傳遞的參數(shù)又有哪些呢？除了我們最容易知道的bootargs(即內(nèi)核commandline)參數(shù)項(xiàng)外，要傳遞的參數(shù)還有MACH_TYPE(即我們所說(shuō)的機(jī)器碼)、系統(tǒng)根設(shè)備信息(標(biāo)志，頁(yè)面大小)、內(nèi)存信息(起始地址，大小)、RAMDISK信息(起始地址，大小)、壓縮的RAMDISK根文件系統(tǒng)信息(起始地址，大小)。由此可見(jiàn)要傳遞的參數(shù)很多，這時(shí)候，u-boot就提供一種叫做參數(shù)鏈表(tagged list)的方式把這些參數(shù)組織起來(lái)，鏈表結(jié)構(gòu)體定義在：include/asm-arm/setup.h中，而實(shí)現(xiàn)鏈表的組織在lib_arm/bootm.c中：
?? ?

我們可以看到，鏈表的組織是由一系列函數(shù)實(shí)現(xiàn)，u-boot規(guī)定，鏈表必須以ATAG_CORE標(biāo)記開(kāi)始，以ATAG_NONE標(biāo)記結(jié)束，中間就是一些參數(shù)標(biāo)記項(xiàng)，這點(diǎn)從代碼中可以體現(xiàn)出來(lái)。那么在這些函數(shù)中有一個(gè)bd的參數(shù)是至關(guān)重要的，它是一個(gè)bd_info類(lèi)型的結(jié)構(gòu)體，定義在include/asm-arm/u-boot.h中，而這個(gè)結(jié)構(gòu)體又被一個(gè)global_data類(lèi)型的結(jié)構(gòu)體所引用，定義在include/asm-arm/global_data.h中，如下：
???
那么，那個(gè)bd參數(shù)到底是做什么用的呢？從定義中可以得知，bd記錄了機(jī)器碼、u-boot參數(shù)鏈表在內(nèi)存中的地址等信息，那又問(wèn)，它在什么地方進(jìn)行記錄的呢？它就在我們自己開(kāi)發(fā)板初始化代碼中記錄的，如：board/samsung/my2440/my2440.c中

注意：bd_t被gd_t所引用，而在global_data.h中我們可以看到，u-boot定義了一個(gè)gd_t的全局指針變量*gd，所以在這里就可以直接使用gd來(lái)設(shè)置bd了。

好了，我們還是接著分析這個(gè)參數(shù)鏈表是如何被傳遞的，組織參數(shù)鏈表的系列函數(shù)在一個(gè)叫do_bootm_linux的函數(shù)中被調(diào)用的，還是定義在lib_arm/bootm.c中

mkimage [-x] -A arch -O os -T type -C comp -a addr -e ep -n name -d data_file[:data_file...] image

選項(xiàng)：
-A：set architecture to 'arch'?????? //用于指定CPU類(lèi)型，比如ARM
-O：set operating system to 'os'???? //用于指定操作系統(tǒng)，比如Linux
-T：set image type to 'type'???????? //用于指定image類(lèi)型，比如Kernel
-C：set compression type 'comp'????? //指定壓縮類(lèi)型
-a：set load address to 'addr' (hex) //指定image的載入地址
-e：set entry point to 'ep' (hex)??? //內(nèi)核的入口地址，一般為image的載入地址+0x40（信息頭的大小）
-n：set image name to 'name'???????? //image在頭結(jié)構(gòu)中的命名
-d：use image data from 'datafile'???//無(wú)頭信息的image文件名
-x：set XIP (execute in place)?????? //設(shè)置執(zhí)行位置

例如：
mkimage -n 'linux-2.6.30.4' -A arm -O linux -T kernel -C none -a 0x30008000 -e 0x30008000 -d zImage uImage.img

呵呵，相信此時(shí)的你撥云見(jiàn)日，茅塞頓開(kāi)了吧！這個(gè)入口地址就是0x30008000，這也正是為什么u-boot一定要使用uImage的格式來(lái)啟動(dòng)內(nèi)核的原因之一。注意：這里有個(gè)kernel入口地址0x30008000，在上面還提到一個(gè)u-boot參數(shù)鏈表在內(nèi)存中的地址0x30000100，試想如果這里指定的kernel入口地址覆蓋了參數(shù)鏈表的地址會(huì)怎么樣？

好了，把上面每個(gè)步驟從下往上看就可以知道u-boot參數(shù)項(xiàng)在u-boot端的傳遞的整個(gè)流程了，那么，接下來(lái)再分析u-boot參數(shù)項(xiàng)在kernel端是怎樣接收的。

start:
??......??

? .word?0x016f2818??@ Magic numbers to help the loader
??.word?start???@ absolute load/run zImage address
??.word?_edata??@ zImage end address
1:mov?r7, r1??? @ save architecture ID
??mov?r8, r2??? @ save atags pointer
? ......

wont_overwrite:?mov?r0, r4
??mov?r3, r7
??bl?decompress_kernel
??b?call_kernel

......

call_kernel:?bl?cache_clean_flush
??bl?cache_off
??mov?r0, #0???@ must be zero
??mov?r1, r7???@ restore architecture number
??mov?r2, r8???@ restore atags pointer
??mov?pc, r4???@ call kernel

......

首先，將u-boot傳遞過(guò)來(lái)的r1(機(jī)器碼)、r2(參數(shù)鏈表在內(nèi)在中的物理地址)分別保存到ARM寄存器r7、r8中，再將r7作為參數(shù)傳遞給解壓函數(shù)decompress_kernel()，在這個(gè)解壓函數(shù)中再將r7傳遞給全局變量__machine_arch_type，然后在跳轉(zhuǎn)到vmlinux入口之前再將r7、r8還原到r1、r2中。

在arch/arm/kernel/head.S文件中，內(nèi)核vmlinux入口的部分代碼如下：

ENTRY(stext)
????setmode????PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE, r9 @ ensure svc mode? @ and irqs disabled
????mrc????p15, 0, r9, c0, c0????????@ get processor id
????bl???? __lookup_processor_type???@ r5=procinfo r9=cpuid
????movs???r10, r5?????????????????? @ invalid processor (r5=0)?
????beq????__error_p???????????????? @ yes, error 'p'
????bl???? __lookup_machine_type?????@ r5=machinfo
????movs???r8, r5??????????????????? @ invalid machine (r5=0)?
????beq????__error_a???????????????? @ yes, error 'a'
????bl???? __vet_atags
????bl???? __create_page_tables

......

首先從ARM特殊寄存器（CP15）中獲得ARM內(nèi)核的類(lèi)型，從處理器內(nèi)核描述符（proc_info_list）表（__proc_info_begin—__proc_info_end）中查詢(xún)有無(wú)此ARM 內(nèi)核的類(lèi)型，如果無(wú)就出錯(cuò)退出。處理器內(nèi)核描述符定義在include/asm-arm/procinfo.h中，具體的函數(shù)實(shí)現(xiàn)在 arch/arm/mm/proc-xxx.S中，在編譯連接過(guò)程中將各種處理器內(nèi)核描述符組合成表。接著從機(jī)器描述（machine_desc）表（__mach_info_begin—__mach_info_end）中查詢(xún)有無(wú)r1寄存器指定的機(jī)器碼，如果沒(méi)有就出錯(cuò)退出，所以這也說(shuō)明了為什么在u-boot中指定的機(jī)器碼一定要與內(nèi)核中指定的一致，否則內(nèi)核就無(wú)法啟動(dòng)。機(jī)器編號(hào)mach_type_xxx在arch/arm/tools/mach-types文件中說(shuō)明，每個(gè)機(jī)器描述符中包括一個(gè)唯一的機(jī)器編號(hào)，機(jī)器描述符的定義在 include/asm-arm/mach/arch.h中，具體實(shí)現(xiàn)在arch/arm/mach-xxxx文件夾中，在編譯連接過(guò)程中將基于同一種處理器的不同機(jī)器描述符組合成表。例如，S3C2440處理器的機(jī)器碼為1008的機(jī)器描述符如下所示：

MACHINE_START(SMDK2440, "SMDK2440")
????/* Maintainer: Ben Dooks */
????.phys_io?????? = S3C2410_PA_UART,
????.io_pg_offst???= (((u32)S3C24XX_VA_UART) >> 18) & 0xfffc,
????.boot_params???= S3C2410_SDRAM_PA + 0x100,//注意：這個(gè)地址就是與u-boot中參數(shù)鏈表在內(nèi)存中的物理地址相對(duì)應(yīng)

????.init_irq????? = s3c24xx_init_irq,
????.map_io????????= smdk2440_map_io,
????.init_machine??= smdk2440_machine_init,
????.timer???????? = &s3c24xx_timer,
MACHINE_END

最后就打開(kāi)MMU，并跳轉(zhuǎn)到 init/main.c的start_kernel（）初始化系統(tǒng)。函數(shù)start_kernel（）的部分代碼如下：

asmlinkage void __init start_kernel(void)
{
???......
???setup_arch(&command_line);
???......
}

?

函數(shù)setup_arch在arch/arm/kernel/setup.c中實(shí)現(xiàn)，部分代碼如下：

void __init setup_arch(char **cmdline_p)
{
???......
???setup_processor();
???mdesc = setup_machine(machine_arch_type);
???......
???parse_tags(tags);
???......
}

setup_processor（）函數(shù)從處理器內(nèi)核描述符表中找到匹配的描述符，并初始化一些處理器
變量。setup_machine（）用機(jī)器編號(hào)（在解壓函數(shù)decompress_kernel 中被賦值）作為參數(shù)返回機(jī)器描述符。從機(jī)器描述符中獲得內(nèi)核參數(shù)的物理地址，賦值給tags 變量。然后調(diào)用parse_tags（）函數(shù)分析內(nèi)核參數(shù)鏈表，把各個(gè)參數(shù)值傳遞給全局變量。這樣內(nèi)核就收到了u-boot傳遞的參數(shù)。?

?

• tftp下載內(nèi)核和nfs掛載文件系統(tǒng)

好了，上面tftp服務(wù)和nfs服務(wù)都已經(jīng)準(zhǔn)備好了，u-boot到kernel的參數(shù)傳遞也沒(méi)問(wèn)題了，接下來(lái)就設(shè)置一下u-boot環(huán)境變量中的參數(shù)項(xiàng)和kernel的配置選項(xiàng)使之能使用tftp自動(dòng)下載kernal和通過(guò)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)掛載nfs文件系統(tǒng)。u-boot環(huán)境變量設(shè)置如下：

bootcmd參數(shù)項(xiàng)就是使用tftp把主機(jī)tftp主目錄下的uImage下載到開(kāi)發(fā)板SDRAM中的0x31000000位置，接著使用bootm命令執(zhí)行引導(dǎo)內(nèi)核啟動(dòng)。

而bootargs參數(shù)項(xiàng)就是內(nèi)核啟動(dòng)的命令行參數(shù)，u-boot就是把這個(gè)參數(shù)項(xiàng)傳遞給了內(nèi)核，通過(guò)nfs掛載文件系統(tǒng)。這里一定要注意serverip和ipaddr的設(shè)置(即服務(wù)器IP或者開(kāi)發(fā)主機(jī)IP和開(kāi)發(fā)板的IP)。另外要注意，內(nèi)核要能使用nfs也要配置相應(yīng)的選項(xiàng)，如下：

File systems --->
????????Network File Systems --->
????????????<*> NFS file system support ## 必選
????????????????[*] Provide NFSv3 client support ## 可選
????????????[*] Root file system on NFS ## 必選
Networking --->
????????[*] Networking support
????????????Networking options --->
????????????????[*] IP: kernel level autoconfiguration ## 必選

?

運(yùn)行結(jié)果如下：

a. tftp下載內(nèi)核，并引導(dǎo)內(nèi)核啟動(dòng)：
?

b. u-boot傳遞的命令行參數(shù)被內(nèi)核所接收：

c. 內(nèi)核通過(guò)nfs掛載文件系統(tǒng)：

d.?查看掛載的nfs文件系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)完全與主機(jī)nfs服務(wù)器主目錄中的文件系統(tǒng)一致，說(shuō)明成功！

?

?

[root@localhost home]# vi /etc/exports? //如果沒(méi)有這個(gè)文件就創(chuàng)建它，添加下面一行配置信息，注意格式一定要正確，否則導(dǎo)致服務(wù)不正常

/home/filesystem *(rw,no_root_squash,sync)

注釋?zhuān)骸?span>/home/filesystem”是NFS服務(wù)器的主目錄，注意目錄的權(quán)限

?????“*”表示所有的IP都可以訪問(wèn)NFS主目錄

?????“rw”表示可讀可寫(xiě)

?????”no_root_squash“表示登入到NFS主機(jī)的用戶(hù)如果是ROOT用戶(hù)，他就擁有ROOT的權(quán)限

???? “sync”表示同步

?

[root@localhost home]# service nfs restart //重新啟動(dòng)NFS服務(wù)，使配置文件生效

?

?? 測(cè)試NFS服務(wù)是否正常。將事先準(zhǔn)備好的文件系統(tǒng)放到NFS主目錄下，如下：

[root@localhost home]# ls /home/filesystem/
bin??? dev? home????? lib????? mnt?? root? sum100? tmp? var
debug? etc? hostname? linuxrc? proc? sbin? sys???? usr
[root@localhost home]#

//在主機(jī)本地測(cè)試NFS服務(wù),將NFS主目錄下的文件系統(tǒng)掛載到/mnt目錄下，192.168.1.101是主機(jī)的IP

[root@localhost home]#mount -o nolock -t nfs 192.168.1.101:/home/filesystem /mnt

?

?? 可以看到/mnt目錄下的內(nèi)容和NFS主目錄/home/filesystem下的內(nèi)容完全一致，說(shuō)明NFS服務(wù)正常：

?

[root@localhost home]# vi /etc/xinetd.d/tftp

service tftp
{
????????disable???? = no
????????socket_type = dgram
????????protocol??? = udp
????????wait??????? = yes
????????user??????? = root
????????server????? = /usr/sbin/in.tftpd
????????server_args = -s /home/tftp-root -c??//主要是修改這里，指定tftp服務(wù)器的主目錄，-c選項(xiàng)是指可以創(chuàng)建文件
????????per_source? = 11
????????cps???????? = 100 2
????????flags?????? = IPv4
}

?

?? 創(chuàng)建剛才指定的tftp服務(wù)器主目錄，也要注意主目錄的可讀可寫(xiě)的權(quán)限：

[root@localhost home]#mkdir /home/tftp-root
[root@localhost home]#chmod 777 /home/tftp-root

?

?? 啟動(dòng)和測(cè)試tftp服務(wù)：

[root@localhost home]#service xinetd restart //重啟xinetd服務(wù)就會(huì)啟動(dòng)其下的所有服務(wù)，也包括tftp服務(wù)
[root@localhost home]#service iptables stop //關(guān)閉防火墻
[root@localhost home]#tftp 主機(jī)IP地址?
?tftp>get?要下載的文件?

?tftp>put?要上傳的文件?

?tftp>q
[root@localhost home]#