嵌入式linux系统移植和简单驱动讲稿

嵌入式linux 系统移植和简单驱动

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文件标识：北航科技园嵌入式技术中心

嵌入式linux 系统移植和简单驱动 当前版本：0.1 作 者： 蒙洋

博 客： https://www.360docs.net/doc/3113424667.html,/mistyeyed

进度记录

GNUtools 完成 Bootloader 部分还有待丰富内容

完成日期：

2010‐8‐30

嵌入式Linux开发环境搭建

内容提纲

`嵌入式linux开发介绍

`嵌入式系统简介

`嵌入式linux系统构成

`嵌入式linux系统开发移植主要工作

`嵌入式Linux开发环境的搭建

`搭建嵌入式Linux开发环境的主要工作

`嵌入式Linux交叉开发环境硬件基本组成

`为什么需要交叉编译？

`gnu工具链简介

`安装交叉编译工具，开源的gcc的编译

`主机、目标机通讯及为提供开发效率辅助方法介绍

`主机端需要什么

`目标机端需要什么

GNU Tools建立和开发环境

GUN Tools是Linux环境下的主要开发工具，掌握这些开发工具的使用是嵌入式Linux开发人员所必须的技能，必须的！

这一讲我们将花费很长的时间来介绍GUN Tools开发工具中的核心软件及其调试工具，为后面的驱动和应用的开发打下坚实的基础。我们这里只是涉及到了在嵌入式开发经常用的工具软件，更多的参数和功能大家可以参考手册。我这里是抛砖引玉，希望能发现几块好玉，呵呵！

1、GUN Tools简介

嵌入式软件开发与普通的软件开发没有什么不同，但是由于嵌入式系统的可配置性和定制性，需要开发者对嵌入式系统的每个环节要十分的了解（举例在PC下写应用不需要了解系统的很多机制）。为了更好的进行嵌入式linux开发至少要了解如下4类开发工具： 编译工具：源程序—》可执行程序，GCC

调试工具：debug源程序，包括c代码和汇编代码，GDB

软件工程工具：用于大型项目的管理，make,CVS(注)

其他工具：连接器，格式转换的工具

注：CVS: 全称是Current Version Control. CVS是一种GNU 软件包.由Intersolv公司开发,最新的版本是1.10.8.它是一种基于RCS系统的维护工具.它明确的将源文件的存储和用户的工作空间独立开来,有在一定的模式上扩展了RCS的恢复提交功能. 并使其有利与并行开发.

2、GCC和GNUTools工具集介绍

在为Linux开发应用程序时，绝大多数情况下使用的都是C语言，因此几乎每一位Linux 程序员面临的首要问题都是如何灵活运用C编译器。目前Linux 下最常用的C语言编译器是

GCC（GNU Compiler Collection），它是GNU项目中符合ANSI C标准的编译系统，能够编译用C、C++和Object C等语言编写的程序。GCC不仅功能非常强大，结构也异常灵活。最值得称

道的一点就是它可以通过不同的前端模块来支持各种语言，如Java、 Fortran、Pascal等。

GNU Tools工具集

Gcc：符合ISO标准的C编译器

G++：符合ISO标准的C++编译器

GNU binutils是一组二进制工具集。包括：addr2line、ar、as、gprof、ld、nm、objcopy、 objdump、ranlib、size、strings、 strip. 这里归纳他们的常用法。

ar

ar用于建立、修改、提取档案文件(archive)。archive是一个包含多个被包含文件的单一

文件（也称之为库文件），其结构保证了可以从中检索并得到原始的被包含文件（称之为archive中的member）。member的原始文件内容、模式（权限）、时间戳、所有着和组等属

性都被保存在 archive中。member被提取后，他们的属性被恢复到初始状态。

ar可以主要用于创建C库文件

多说没用，大家可以参考数据手册。举个简单的例子：

建立程序add.c

int Add(int a,int b)

{

int result;

result=a+b;

return result;

}

建立程序minus.c

int Minus(int a ,int b)

{

int result;

result=a‐b;

return result;

}

执行命令：

gcc –c add.c minus.c ‐c的含义是只编译生成object文件，生成add.o和minus.o

ar rv libtest.a add.o minux.o 生成一个libtest.a的库文件

将libtest.a文件拷贝到/usr/lib/下，下面我们编写一个测试程序来验证一下我的库文件是否好用。

建立test_ar.c文件用于测试

#include

int main(int argc,char *argv[])

{

int a=10;

int b=9;

printf("a=%d\t b=%d\n",a,b);

int sum=Add(a,b);

printf("a+b=%d\n",sum);

int cha=Minus(a,b);

printf("a‐b=%d\n",cha);

return 0;

}

这个程序调用了我们自己做的库文件中的函数Add（）和Minus（），编译测试程序，命令如下：

gcc ‐o test_ar test_ar.c ‐ltest

‐ltest就是链接刚才的生成库文件，这样就可以使用库文件中的函数了，编译生成test_ar可执行文件，运行结果如下：

a=10 b=9

a+b=19

a‐b=1

t : 显示archive中member的内容，若不指定member，则列出所有。

v : 与t结合使用时，显示member的详细信息。

r ：将参数“member…”指定的文件列表插入归档文件。

nm

nm用来列出目标文件中的符号，可以帮助程序员定位和分析执行程序和目标文件中的符号信息和它的属性。 如果没有目标文件作为参数传递给nm, nm假定目标文件为a.out. 这里用一个简单的示例程序来介绍nm的用法:

通过如下的命令可以查看nm的帮助

nm ‐h

还是利用刚才我们那个ar的测试例子，来分析nm的功能，执行如下的命令，相应的输出结果如下：

#gcc –c test_ar.c 产生test_ar.o文件

# nm test_ar.o

U Add 说明没有定义Add（）函数

00000000 T main 说明定义了main（）函数

U Minus 说明没有定义Minus（）函数

U printf 说明没有定义printf（）函数,实际printf函数定义在libc.a # nm add.o

00000000 T Add 说明定义了Add（）函数

# nm minus.o

00000000 T Minus 说明定义了Minus（）函数

objcopy

objcopy可以将一种格式的目标文件转化为另外一种格式的目标文件. 它使用GNU BFD库进行读/写目标文件.使用BFD, objcopy就能将原格式的目标文件转化为不同格式的目标文件. 以我们在nm中使用的test_ar.o目标文件和test_ar可执行为例:

#file test_ar.o test_ar

file命令用来判别文件类型, 输出如下:

test_ar.o: ELF 32‐bit LSB relocatable, Intel 80386, version 1 (SYSV), not stripped

test_ar: ELF 32‐bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV), for GNU/Linux 2.6.4, dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.4, not stripped

现在运行objcopy来改变test_ar的文件类型: 原先它是ELF格式的可执行程序, 现将它转换为srec格式. srec格式文件是Motolora S‐Record格式的文件, 主要用来在主机和目标机之间传输数据.

#objcopy -O srec test_ar ts_objcopy

#file ts_objcopy

ts_objcopy: Motorola S-Record; binary data in text format

执行完后，生成一个ts_objcopy文件，查看其文件格式发生了变化。

注意objcopy的格式, "‐O"指定输出文件类型; 输入文件名和输出文件名位于命令末尾.

objdump

objdump用来显示目标文件的信息. 可以通过选项控制显示那些特定信息. objdump一个最大的用处恐怕就是将C代码反汇编了. 在嵌入式软件开发过程中, 也可以用它查看执行文件或库文件的信息.

下面我们用上文提到的test_ar可执行文件和ts_objcopy可执行文件为例, 介绍objdump 的简单用法:

# objdump ‐f test_ar

test_ar: file format elf32‐i386

architecture: i386, flags 0x00000112:

EXEC_P, HAS_SYMS, D_PAGED

start address 0x08048310

# objdump ‐f ts_objcopy

ts_objcopy: file format srec

architecture: UNKNOWN!, flags 0x00000000:

‐f : 显示目标文件的头文件概要信息.

生成反汇编代码，比如前面的add.o文件:

# objdump -d add.o

add.o: file format elf32-i386

Disassembly of section .text:

00000000 :

0: 55 push %ebp

1: 89 e5 mov %esp,%ebp

3: 83 ec 10 sub $0x10,%esp

6: 8b 45 0c mov 0xc(%ebp),%eax

9: 03 45 08 add 0x8(%ebp),%eax

c: 89 45 fc mov %eax,0xfffffffc(%ebp)

f: 8b 45 fc mov 0xfffffffc(%ebp),%eax

12: c9 leave

13: c3 ret

‐d : 显示目标文件中机器指令使用的汇编语言. 只反汇编那些应该含有指令机器码的节(显示.text段); 如果用‐D, 则反汇编所有节的内容.

readelf

readelf用来显示ELF格式目标文件的信息.可通过参数选项来控制显示哪些特定信息.下面利用先前的test_ar可执行文件演示readelf的简单用法:

# readelf -h test_ar

ELF Header:

Magic: 7f 45 4c 46 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00

Class: ELF32

Data: 2's complement, little endian

Version: 1 (current)

OS/ABI: UNIX - System V

ABI Version: 0

Type: EXEC (Executable file)

Machine: Intel 80386

Version: 0x1

Entry point address: 0x8048310

Start of program headers: 52 (bytes into file)

Start of section headers: 3328 (bytes into file)

Flags: 0x0

Size of this header: 52 (bytes)

Size of program headers: 32 (bytes)

Number of program headers: 8

Size of section headers: 40 (bytes)

Number of section headers: 35

Section header string table index: 32

注意: readelf只能用于ELF格式目标文件, 且选项中至少要指定一个(除V, H外)的选项!

‐h 显示包含在文件开始出的ELF头中的信息

as

GNU汇编器，主要用于把汇编代码转化成二进制代码，并存放到一个object文件中。

参看PPT中的实例，这里简单举个例子，将刚才的add.c文件汇编，查看其中的内容。

#gcc ‐S add.c 生成汇编代码

#cat a dd.s 查看汇编代码

.file "add.c"

.text

.globl Add

.type Add, @function

Add:

pushl %ebp

movl %esp, %ebp

subl $16, %esp

movl 12(%ebp), %eax

addl 8(%ebp), %eax

movl %eax, ‐4(%ebp)

movl ‐4(%ebp), %eax

leave

ret

.size Add, .‐Add

.ident "GCC: (GNU) 4.1.0 (SUSE Linux)"

.section .note.GNU‐stack,"",@progbits

#as ‐o add.o add.s 有汇编器从汇编代码生成目标代码

size

显示一个目标文件或者链接库文件中的目标文件的各个段的大小，当没有输入文件名时，默认为a.out，两个参数，分别为‐A和‐B

使用举例：

#Size test_ar ‐A

test_ar :

section size addr

.interp 19 134512948

.note.ABI‐tag 32 134512968

.note.SuSE 24 134513000

.hash 44 134513024

.dynsym 96 134513068

.dynstr 96 134513164

.gnu.version 12 134513260

.gnu.version_r 32 134513272

.rel.dyn 8 134513304

.rel.plt 24 134513312

.init 23 134513336

.plt 64 134513360

.text 524 134513424

.fini 28 134513948

.rodata 36 134513976

.eh_frame 4 134514012

.ctors 8 134518112

.dtors 8 134518120

.jcr 4 134518128

.dynamic 200 134518132

.got 4 134518332

.got.plt 24 134518336

.data 12 134518360

.bss 4 134518372

.comment 279 0

.debug_aranges 88 0

.debug_pubnames 37 0

.debug_info 401 0

.debug_abbrev 98 0

.debug_line 311 0

.debug_str 165 0

Total 2709

#size test_ar –B

text data bss dec hex filename

1066 260 4 1330 532 test_ar

strip

strip用来丢弃目标文件中的全部或者特定符号，减小文件体积。对于嵌入式系统，这个命令必不可少。文件一旦strip后就不能恢复原样了，所以strip是一个减肥工具而不是压缩工具。而且，被strip后的文件不包含调试信息。

注：

1.如果文件大小没有减小,那就是已经strip过了.

https://www.360docs.net/doc/3113424667.html, 编译时加上"‐s"参数，具有同样的作用。

举例说明：

在实验环境中建立测试程序test_strip.c

test_strip.c程序清单：

#include

int main(viod)

{

printf("I want to test strip!\n");

return 0;

}

执行命令编译：

#gcc test_strip.c ‐o test_strip

# ll test_strip

‐rwxr‐xr‐x 1 root root 6512 2009‐04‐10 14:46 test_strip

# strip test_strip

#ll test_strip

‐rwxr‐xr‐x 1 root root 2980 2009‐04‐10 14:48 test_strip

通过上面的操作，我们看到应用程序确实小了很多哦！

慎用strip命令(提高的部分，征求同学的意见是否提及)

目标文件分为：可重定位文件、可执行文件、共享文件

strip的默认选项会去除.symbol节的内容以及.debug节的内容，因此尽量只对可执行文件执行strip而不要对静态库或动态库等目标文件strip。这里我们还是根据前面的加法的例子进行试验，看看我们要是对库文件strip了，会怎样呢？

试验过程和步骤：

#gcc ‐c add.c minus.c

#ar rcs libcmp.a add.o minus.o

#gcc ‐o test main.c libcmp.a

#gcc ‐shared ‐fPIC ‐o libcmp.so max.c min.c

#cp libcmp.a libcmp.a.bak

#cp libcmp.so libcmp.so.bak

#cp test test.orig

#strip libcmp.a libcmp.so

#strip test

#gcc –o test_ar test_ar.c libcmp.a

会报错，说您的库文件里没有您需要的函数定义

#ls ‐l

可见无论是静态库(lib.a)还是动态库(lib.so)还是可执行文件(test)，去掉一些符号信息后都减小了很多，但如果这时再链接这两个库的话是编不过的，因此，如果不是指定特殊的strip 选项的话，还是尽量不要对库文件strip，只对链接后的可执行文件strip就可以了(如果也不调试)。

strings

显示整个文件中的字符串

参看PPT中的例子

addr2line

addr2line能够把程序地址转换为文件名和行号，前提是这个可执行文件包括调试符号。 如果可执行文件中没有包括调试符号，shell将返回??:0。

Addr2line 工具（它是标准的 GNU Binutils 中的一部分）是一个可以将指令的地址和可执行映像转换成文件名、函数名和源代码行数的工具。这种功能对于将跟踪地址转换成更有意义的内容来说简直是太棒了。

要了解这个过程是怎样工作的，我们可以试验一个简单的交互式的例子。（我直接从 shell 中进行操作，因为这是最简单地展示这个过程的方法，如清单 4 所示。）这个示例 C 文件（test.c）是通过 cat 一个简单的应用程序实现的（也就是说，将标准输出的文本重定向到一个文件中）。然后使用 gcc 来编译这个文件，它会传递一些特殊的选项。首先，要（使用 ‐Wl 选项）通知链接器生成一个映像文件，并（使用 ‐g 选项）通知编译器生成调试符号。最终生成可执行文件 test。得到新的可执行应用程序之后，您就可以使用 grep 工具在映像文件中查找 main 来寻找它的地址了。使用这个地址和 Addr2line 工具，就可以判断出函数名（main）、源文件（/home/mtj/test/test.c）以及它在源文件中的行号（4）。

在调用 Addr2line 工具时，要使用 ‐e 选项来指定可执行映像是 test。通过使用 ‐f 选项，可以告诉工具输出函数名。

$ gcc -Wl,-Map=test.map -g -o test test.c

$ grep main test.map

0x08048258 __libc_start_main@@GLIBC_2.0

0x08048258 main

$ addr2line 0x08048258 -e test -f

main

/home/mtj/test/test.c:4

最常用的选项是“‐e”用来指定文件名和地址。

可以将指令地址，可执行映像转化成文件名，函数名和源代码函数的工具。

作用：跟踪地址，将地址转化成更有意义的内容。

参看PPT中的例子

交叉编译环境的建立（基于ubuntu 8.10）

Ubuntu 8.10建立交叉编译工具链的主机环境：

2.6.27-7-generic-Ubuntu 8.10-64 bit ， gcc-4.

3.2 ， make 3.81-5

保证你的 Ubuntu 8.10 安装了如下的软件：

Bison flex build-essential patch libncurses5-dev

其中 Bison flex 是本人亲试必需软件，这些软件一定要事先安装好，否则可能会出错，然后只能重新编译

本方案所选软件包如下：

gcc-3.4.5.tar.gz

glibc-2.3.6.tar.gz

linux-2.6.26.5.tar.gz

crosstool-0.43.tar.gz

binutils-2.15.tar.gz

glibc-linuxthreads-2.3.3.tar.gz

linux-libc-headers-2.6.12.0.tar.bz2

可用的搭配方案可参考《 Crosstool build results 》

1. Ubuntu 8.10 默认安装的 gcc 版本为4.3.2，根据多人反映，用此版本编译会出错，目前不宜选用

于是选择了 gcc-4.1.1 ，但并不需要卸载 gcc-4.3.2

在 Ubuntu 8.10 不要去下 gcc-4.1.1 的源码来编译（自行下载源码编译会发现遇到更多的问题），直接在终端输入

sudo apt-get install gcc-4.1

安装就可以了

然后是

sudo rm /usr/bin/gcc (删除GCC，它只是个到gcc-4.3.2的软链接文件) sudo ln -s /usr/bin/gcc-4.1 /usr/bin/gcc (建立GCC到gcc-4.1的软链接)

编译完成后可以运行以下命令修改回来

sudo rm /usr/bin/gcc

sudo ln -s /usr/bin/gcc-4.3 /usr/bin/gcc

如果运行

ls -la /bin/sh

看到链接的是 dash ，则请运行以下命令

sudo dpkg-reconfigure dash

选择 no 以删除 dash ，编译完成可再运行此命令选择 yes 以重新安装 dash 此处如果不改好的话，编译时会出现错误

1)解压软件包，并进入该目录，查看重要的脚本文件。

$cd downloads

$tar –zxvf crosstool-0.43.tar.gz

$cd crosstool-0.43

在此目录下可以看到有很多.sh脚本和.dat配置文件，每一个支持的处理器都有它所相应的脚本。假如选用demo-arm-softfloat.sh 就是建立目标为支持软浮点的arm交叉编译工具链。

2)修改demo-arm-softfloat.sh

$vim demo-arm-softfloat.sh

修改下面两句

TARBALLS_DIR=$HOME/downloads //表示下载的源码的存放目录

RESULT_TOP=/opt/crosstools //表示生成的工具链的存放目录

为：

TARBALLS_DIR=/（downloads所在目录）

RESULT_TOP=/(crosstools所在目录)

3）修改 gcc-3.4.5-glibc-2.3.6.dat

$ vim gcc-3.4.5-glibc-2.3.6.dat

修改内容为：

BINUTILS_DIR=binutils-2.15

GCC_DIR=gcc-3.4.5

GLIBC_DIR=glibc-2.3.6

LINUX_DIR=linux-2.6.26.5

LINUX_SANITIZED_HEADER_DIR=linux-libc-headers-2.6.12.0 GLIBCTHREADS_FILENAME=glibc-linuxthreads-2.3.6

4)$ ./ demo-arm-softfloat.sh

这个过程较长（半个小时作用）

编译会出一个错误 （这个是在编译过程中产生，所以无法事先解决。约30分钟）。修改

build/arm-softfloat-linux-gnu/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/build-glibc/csu/v ersion-info.h

为:

"Compiled on a Linux >>2.6.20-15-generic<< system on 2008-01-30.\n"

"Available extensions:\n"

"\n"

" GNU libio by Per Bothner\n"

" crypt add-on version 2.1 by Michael Glad and others\n"

" linuxthreads-0.10 by Xavier Leroy\n"

" BIND-8.2.3-T5B\n"

" libthread_db work sponsored by Alpha Processor Inc\n"

" NIS(YP)/NIS+ NSS modules 0.19 by Thorsten Kukuk\n"

然后必须在eval `cat arm-softfloat.dat gcc-3.4.5-glibc-2.3.6.dat` sh all.sh --notest 末尾处加--nounpack表示不重新解压安装包，目的是让安装过程继续进行，而不覆盖掉以前的编译结果。

继续执行：$ ./ demo-arm-softfloat.sh

约1小时后，编译完毕。在利用它编译内核之前还要设置环境变量，及设置内核

5）在当前用户目录的.bashrc中添加如下内容

$export

PATH=$PATH:/home/linux/crosstool/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-softfloat-linux-gnu/bin:

6）执行如下命令

$ arm-softfloat-linux-gnu-gcc -v

显示

Reading specs from

/home/david/project/crosstool/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-softfloat-lin ux-gnu/lib/gcc/arm-softfloat-linux-gnu/3.4.5/specs

Configured with:

/home/david/downloads/crosstool-0.43/build/arm-softfloat-linux-gnu/gc

c-3.4.5-glibc-2.3.6/gcc-3.4.5/configure

--target=arm-softfloat-linux-gnu --host=i686-host_pc-linux-gnu

--prefix=/home/david/project/crosstool/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-soft float-linux-gnu --with-float=soft

--with-headers=/home/david/project/crosstool/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/ar

m-softfloat-linux-gnu/arm-softfloat-linux-gnu/include

--with-local-prefix=/home/david/project/crosstool/gcc-3.4.5-glibc-2.3 .6/arm-softfloat-linux-gnu/arm-softfloat-linux-gnu --disable-nls

--enable-threads=posix --enable-symvers=gnu --enable-__cxa_atexit

--enable-languages=c,c++ --enable-shared --enable-c99

--enable-long-long

Thread model: posix

gcc version 3.4.5

ok交叉编译环境创建成功！

在虚拟机下Ubuntu建立NFS网络文件系统

在ubuntu上默认没有安装NFS服务器，因此：

apt-get install nfs-kernel-server

apt-get install nfs-common

NFS服务程序和客户端程序安装完成。

上面的两个服务程序已经给大家安装好了，默认它是正常的。

配置NFS相关的IP地址（由于我们是XP下的VMware下的Ubuntu，稍复杂）：

PC机的windows下的网络连接地址：192.168.1.100，这个应该都会设置吧！

在VMware->Settings->Network Adapter->bridged，选上。Device status的连接全部选上

OK在linux下设置IP地址，一定和windows在同一个网段，例如：192.168.1.10

测试一下windows和linux通信正常吗？

运行命令：#ping 192.168.1.100

配置/etc/exports

运行命令：#gedit /etc/exports

在文件的最后添加如下一句话：

/root (rw,sync,no_root_squash) //这一步可能比较关键的，我之前括号里都只是写了（rw），结果一直都不行。

共享/root目录内容.且有读,写权限, 并且该用户进入/root目录后的身份为root

当然你的root里面一定有可以正常工作的文件系统哦

运行 #showmount -e 查看NFS server的export list.

若更改了/etc/exports, 运行#sudo exportfs -r 更新

运行#sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server restart 重启nfs服务

以上若有错误，说明nfs还是没有完全配置好，但是不影响后面的操作

测试NFS:

可以尝试一下挂载本地磁盘(假设本地主机IP地址为：192.168.1.10., 将/root挂载到/mnt) #mount 192.168.1.10:/root /mnt

运行#df 看看结果

若想卸载刚才挂载的文件系统，运行如下命令：

# umount /mnt

现在可以通过NFS启动系统了

因为我用的uboot可以传启动参数给内核，所以还可以直接uboot引导内核，直接自动挂载nfs文件系统

附件：

一、分区信息 0 256K 2M 32M 64M

uboot kernel root user

二、flash启动方式

在串口终端:

setenv serverip 192.168.1.***

setenv ipaddr 192.168.1.***

setenv gatewayip 192.168.1.1

setenv ethaddr 11:22:33:44:55:66

tftp 30008000 zImage‐2.6.8.1

nand erase 40000 1c0000

nand write 30008000 40000 1c0000

tftp 30008000 root.cramfs

nand erase 200000 1e00000

nand write 30008000 200000 1e00000

setenv bootargs root=1f02 console=ttySAC0,115200 init=/linuxrc devfs=mount display=sam240 setenv bootcmd nand read 30008000 40000 1c0000 \; go 30008000

saveenv

三、网络启动方式

在串口终端:

setenv serverip 192.168.1.***

setenv ipaddr 192.168.1.***

setenv gatewayip 192.168.1.1

setenv ethaddr 11:22:33:44:55:66

setenv bootcmd tftp 30008000 zImage\; go 30008000

setenv bootargs root=nfs nfsroot=192.168.1.23:/source/rootfs ip=192.168.1.134 console=ttySAC0,115200 init=/linuxrc devfs=mount display=sam240

saveenv

U‐boot常用命令：

Printenv 打印环境变量。

Uboot> printenv

baudrate=115200

ipaddr=192.168.1.1

ethaddr=12:34:56:78:9A:BC

serverip=192.168.1.5

Environment size: 80/8188 bytes

Setenv 设置新的变量

Saveenv 保存变量

命令将当前定义的所有的变量及其值存入flash中。用来存储变量及其值的空间只有8k字节，应不要超过。

Loadb 通过串口Kermit协议下载二进制数据。

Tftp通过网络下载程序，需要先设置好网络配置

Uboot> setenv ethaddr 12:34:56:78:9A:BC

Uboot> setenv ipaddr 192.168.1.1

Uboot> setenv serverip 192.168.1.254 （tftp服务器的地址）

下载bin文件到地址0x20000000处。

Uboot> tftp 20000000 application.bin （application.bin应位于tftp服务程序的目录）Uboot> tftp 32000000 vmlinux

把server（IP=环境变量中设置的serverip）中/tftpdroot/ 下的vmlinux通过TFTP读入到物理内存32000000处。

Md 显示内存区的内容。

Mm 修改内存，地址自动递增。

Nm 修改内存，地址不自动递增。

Mw 用模型填充内存

mw 32000000 ff 10000(把内存0x32000000开始的0x10000字节设为0xFF)

Cp 拷贝一块内存到另一块

Cmp 比较两块内存区

这些内存操作命令后都可加一个后缀表示操作数据的大小，比如cp.b表示按字节拷贝。Protect 写保护操作

protect on 1:0-3(就是对第一块FLASH的0-3扇区进行保护)

protect off 1:0-3取消写保护

Erase 擦除扇区。

erase: 删除FLASH的扇区

erase 1:0-2(就是对每一块FLASH的0-2扇区进行删除)

对DataFlash的操作

U-Boot在引导时如果发现NPCS0和NPCS3上连有DataFlash，就会分配虚拟的地址给它，具体为 ：0xC0000000---NPCS0

0xD0000000---NPCS3

run 执行设置好的脚本

Uboot> setenv flashit tftp 20000000 mycode.bin\; erase 10020000 1002FFFF\;

cp.b 20000000 10020000 8000

Uboot> saveenv

Uboot> run flashit

bootcmd 保留的环境变量,也是一种脚本

如果定义了该变量，在autoboot模式下，将会执行该脚本的内容。

Go 执行内存中的二进制代码，一个简单的跳转到指定地址

Bootm 执行内存中的二进制代码

要求二进制代码为制定格式的。通常为mkimage处理过的二进制文件。

起动UBOOT TOOLS制作的压缩LINUX内核, bootm 3200000

Bootp通过网络启动，需要提前设置好硬件地址。

？ 得到所有命令列表

help help usb, 列出USB功能的使用说明

ping 注：只能开发板PING别的机器

usb

usb start: 起动usb 功能

usb info: 列出设备

usb scan: 扫描usb storage(u 盘)设备

kgo 起动没有压缩的linux内核

kgo 32000000

fatls 列出DOS FAT文件系统

fatls usb 0列出第一块U盘中的文件

fatload 读入FAT中的一个文件

fatload usb 0:0 32000000 aa.txt 把USB中的aa.txt 读到物理内存0x32000000处！

flinfo 列出flash的信息

nfs

nfs 32000000 192.168.0.2:aa.txt

把192.168.0.2(LINUX 的NFS文件系统)中的NFS文件系统中的aa.txt 读入内存0x32000000处。

Bootloader技术

Bootloader 简介

`什么是Bootloader

`Bootloader的特点、工作模式、基本功能

`Bootloader的启动过程

`目前典型Bootloader简介

`U‐boot 介绍

`U‐boot 简介（出处、下载代码、代码结构）

`U‐boot 启动流程及代码分析

`U‐boot 的编译和移植

`U‐boot 的下载烧录和使用

Bootloader的定义和特点

Bootloader通俗的讲是系统启动时运行的第一段程序，类似于PC机的BIOS和位于硬盘MBR中的引导程序共同其的作用，只不过是我们的bootloader通常只存在于Flash中而已，

上电由CPU自动搬到RAM中运行而已。其作用主要是在内核运行之前，初始化硬件设备、

建立内存空间映射，为操作系统运行做好准备，然后加载操作系统。嵌入式的bootloader

除了上面提到的功能，一般它还有下载系统，调试系统等扩展功能。目前的bootloader和硬

件紧密相关，所有的功能几乎依赖于所有的硬件资源，所以bootloader的移植性和可重用性

都非常的差。

Bootloader的工作模式和工作流程

工作模式

大多数bootloader都包含两种不同的操作模式（通常只有开发人员才会关心，所以这里讲讲）： 启动模式：bootloader从目标机上的固态存储设备上将操作系统加载到RAM中运 行，整个过程没有用户介入，这也是正常的产品发布时的状态

下载模式：通过USB、网络、串口等通信手段将系统的内核文件等下载得到RAM

中的方式，通常只有开发人员才会用到。例如uboot有网口，目前板子上的bios

用usb口和串口都行。

Bootloader的工作流程：

首先我们做一个假定，那就是：假定内核映像与根文件系统映像都被加载到 RAM 中运行。之所以提出这样一个假设前提是因为，在嵌入式系统中内核映像与根文件系统映像也可

以直接在 ROM 或 Flash 这样的固态存储设备中直接运行（XIP技术，大家有兴趣可以参考）。

但这种做法无疑是以运行速度的牺牲为代价的。

从操作系统的角度看，Bootloader的总目标就是正确地调用内核来执行。 另外，由于 Bootloader 的实现依赖于 CPU 的体系结构，因此大多数 Bootloader 都分为 stage1 和 stage2 两大部分。依赖于 CPU 体系结构的代码，比如设备初始化代码等，通常都放在 stage1 中，而且通常都用汇编语言来实现，以达到短小精悍的目的。而 stage2 则通常用C语言来

实现，这样可以实现给复杂的功能，而且代码会具有更好的可读性和可移植性。

Boot Loader 的 stage1 通常包括以下步骤(以执行的先后顺序)：

硬件设备初始化。

为加载 Bootloader的 stage2 准备 RAM 空间。

拷贝 Bootloader 的 stage2 到 RAM 空间中。

设置好堆栈。

跳转到 stage2 的 C 入口点。

Bootloader 的 stage2 通常包括以下步骤(以执行的先后顺序)：

初始化本阶段要使用到的硬件设备。

检测系统内存映射(memory map)。

将 kernel 映像和根文件系统映像从 flash 上读到 RAM 空间中。

为内核设置启动参数。

调用内核。

这么和大家描述了上面的Bootloader的启动过程，相信大家应该有了一个模糊的认识了，下面我们将细化我们的描述，使大家达到清楚的目标。

目前典型的bootloader简介，参看PPT297

上面已经介绍了关于Bootloader的概念和一些常见的Bootloader，这里引入U‐boot,开始详细介绍U‐boot。

U‐boot（Universal Bootloader），遵循GPL条款的开源项目，由armboot和ppcboot演化而来，所以其源码目录结构和Linux和相似，目前支持的操作系统，Linux、VxWorks、QNX 和wince等。支持的CPU包括：MIPS、x86、ARM、Xscale等。几乎所有常用的微处理器

u‐boot目录结构，和linux非常的相似：

board：目标板相关的文件，主要是sdram和flash的驱动

common：独立于处理器体系结构的通用代码，例如内存大小检测和故障检测等

cpu：与处理器相关的文件

driver：通用的设备驱动

doc：u‐boot的相关文档

example：可以在u‐boot下运行的事例程序，例如hello.c等

include：u‐boot的头文件，尤其是configs文件夹下的和目标板相关的配置头文件，是移植过程中经常要修改的文件。

Lib_xxx:处理器体系结构相关的文件

net：有网络功能相关的代码，例如tftp功能

post：上电自检目录

tools：用于创建u‐boot等镜像文件的工具。

u‐boot代码分析

大多数的Bootloader都分为stage1和stage2两部分，u‐boot也不例外，依赖于CPU体系结构的代码通常放在stage1中，且通常用汇编语言实现，stage2是功能部分，通常用c 语言是想，这样可以实现复杂的功能和很好可移植性。

都知道U‐BOOT分为两个阶段,第一阶段是(~/cpu/arm920t/start.S中)在FLASH上运行(一般情况下),完成对硬件的初始化, 包括看门狗,中断缓存等,并且负责把代码搬移到SDRAM中