u-boot-2009.08在mini2440上的移植（六）---增加引导内核功能

移植环境

1，主机环境：VMare下CentOS 5.5 ，1G内存。

2，集成开发环境：Elipse IDE

3，编译编译环境：arm-linux-gcc v4.4.3，arm-none-eabi-gcc v4.5.1。

4，开发板：mini2440，2M nor flash，128M nand flash。

5，u-boot版本：u-boot-2009.08

6，参考文章：

http://blogold.chinaunix.net/u3/101649/showart.php?id=2105215

http://blogimg.chinaunix.net/blog/upfile2/100811115954.pdf

http://blogold.chinaunix.net/u4/122044/showart_2404333.html

http://www.linuxidc.com/Linux/2011-02/32772p6.htm

6.1，u-boot配置

【1】机器码的确定
通常，在u-boot和kernel中都会有一个机器码(即：MACH_TYPE)，只有这两个机器码一致时才能引导内核，否则就会出现如下mach的错误信息或者死机。

打开board/samsung/mini2440/mini2440.c，定位到124行附近，修改如下：

#if defined(CONFIG_S3C2410)
/* arch number of SMDK2410-Board */
gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_SMDK2410;
#endif
#if defined(CONFIG_S3C2440)
/* arch number of S3C2440-Board */
 gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_MINI2440 ;
#endif

对于u-boot-2009.08来说，MACH_TYPE_MINI2440已经在include/asm-arm/mach-types.h 文件的1985行附件有定义。

#define MACH_TYPE_Q2440 1997
#define MACH_TYPE_QQ2440 1998
#define MACH_TYPE_MINI2440 1999  //mini2440的机器码
#define MACH_TYPE_COLIBRI300 2000
#define MACH_TYPE_JADES 2001

【2】修改u-boot中内核引导参数：

打开/include/configs/mini2440.h，定位到60行附近，修改如下：

#define CONFIG_BOOTDELAY 3

#define CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS     1 //如果没有定义这个参数，则uboot参数必须加入men=内存大小
#define CONFIG_INITRD_TAG            1
#define CONFIG_CMDLINE_TAG           1 //设置bootargs出入内核必须
#define CONFIG_BOOTARGS "noinitrd console=ttySAC0,115200  init=/linuxrc mem=64M \
root=/dev/mtdblock3 rw rootfstype=yaffs \
ip=10.1.0.129:10.1.0.128:10.1.0.1:255.255.255.0::eth0:off"

/* "noinitrd console=ttySAC0,115200 init=/linuxrc mem=64M \
 root=/dev/nfs rw nfsroot=10.1.0.128:/nfsboot \
 ip=10.1.0.129:10.1.128:10.1.0.1:255.255.255.0::eth0:off"
 */

#define CONFIG_ETHADDR 08:00:3e:26:0a:5b 
#define CONFIG_NETMASK     255.255.255.0
#define CONFIG_IPADDR  10.1.0.129
#define CONFIG_SERVERIP  10.1.0.128
#define CONFIG_GATEWAYIP 10.1.0.1
#define CONFIG_OVERWRITE_ETHADDR_ONCE
/*#define CONFIG_BOOTFILE "elinos-lart" */
#define CONFIG_BOOTCOMMAND "nand read 0x30008000 0x80000 0x300000;bootm 0x30008000"
/*"nfs 0x30008000 10.1.0.128:/nfsboot/zImage.img;bootm" */

#if defined(CONFIG_CMD_KGDB)

相关配置选项说明：

CONFIG_BOOTARGS：该宏用于向bootm命令传递参数。CONFIG_BOOTARGS的值也被赋给环境变量"bootargs"。

bootargs参数解析：

initrd, noinitrd: 当你没有使用ramdisk启动系统的时候，你需要使用noinitrd这个参数，但是如果使用了的话，就需要指定initrd=r_addr,size, r_addr表示initrd在内存中的位置，size表示initrd的大小。

console: console=tty  使用虚拟串口终端设备 。console=ttyS[,options] 使用特定的串口，options可以是这样的形式bbbbpnx，这里bbbb是指串口的波特率，p是奇偶位（从来没有看过使用过），n是指的bits。console=ttySAC[,options] 同上面。看你当前的环境，有时用ttyS，有时用ttySAC，网上有人说，这是跟内核的版本有关，2.4用ttyS，2.6用ttySAC，但实际情况是官方文档中也是使用ttyS，所以应该是跟内核版本没有关联的。可以查看Documentation/serial-console.txt找到相关描述。

init: 指定的是内核启起来后，进入系统中运行的第一个脚本，一般init=/linuxrc, 或者init=/etc/preinit，preinit 的内容一般是创建console,null 设备节点，运行init 程序，挂载一些文件系统等等操作。请注意，很多初学者以为init=/linuxrc是固定写法，其实不然，/linuxrc指的是/目录下面的linuxrc脚本，一般是一个连接罢了。如果内核找不到linurc文件，将会依次搜索 /sbin/init ， /etc/init ，/bin/init，/bin/sh  。

mem: 指定内存大小，不是必须的。

root: 用来指定rootfs的位置， 常见的情况有：

     root=/dev/ram rw   
     root=/dev/ram0 rw
请注意上面的这两种设置情况是通用的，我做过测试甚至root=/dev/ram1 rw和root=/dev/ram2 rw也是可以的，网上有人说在某些情况下是不通用的，即必须设置成ram或者ram0，但是目前还没有遇到，还需要进一步确认，遇到不行的时候可以逐一尝试。

    root=/dev/mtdx rw
    root=/dev/mtdblockx rw
    root=/dev/mtdblock/x rw
    root=31:0x

上面的这几个在一定情况下是通用的，当然这要看你当前的系统是否支持，不过mtd是字符设备，而mtdblock是块设备，有时候你的挨个的试到底当前的系统支持上面那种情况下，不过root=/dev/mtdblockx rw比较通用。此外，如果直接指定设备名可以的话，那么使用此设备的设备号也是可以的。

root=/dev/nfs,并非真的设备，而是一个告诉内核经由网络取得根文件系统的旗标。 
在文件系统为基于nfs的文件系统的时候使用。当然指定root=/dev/nfs之后，还需要指定nfsroot，这个参数告诉内核以哪一台机器，哪个目录以及哪个网络文件系统选项作为根文件系统使用。参数的格式如下：

nfsroot=[:][,]

如果指令列上没有给定 nfsroot 参数，则将使用‘/tftpboot/%s’预设值。其它选项如下：

：指定网络文件系统服务端的互联网地址(IP address)。如果没有给定此栏位，则使用由 nfsaddrs 变量（见下面）所决定的值。此参数的用途之一是允许使用不同机器作为反向地址解析协议(RARP)及网络文件系统服务端。通常你可以不管它（设为空白）。

 ： 服务端上要作为根挂入的目录名称。如果字串中有个‘%s’ 符记(token)，此符记将代换为客户端互联网地址之ASCII 表示法。

：标准的网络文件系统选项。所有选项都以逗号分开。如果没有给定此选项栏位则使用下列的预设值：
        port            = as given by server portmap daemon
        rsize           = 1024
        wsize           = 1024
        timeo           = 7
        retrans         = 3
        acregmin        = 3
        acregmax        = 60
        acdirmin        = 30
        acdirmax        = 60
        flags           = hard, nointr, noposix, cto, ac

参数nfsaddrs设定网络通讯所需的各种网络接口地址。如果没有给定这个参数，则内核核会试着使用反向地址解析协议以及或是启动协议(BOOTP)以找出这些参数。下面是U-boot官方文档提供的IP参数解析，其格式如下：

setenv bootargs ${bootargs}

ip=${ipaddr}:${serverip}:${gatewayip}:${netmask}:${hostname:${netdev}:off
 
注意,上面换行的地方均有空格。其中 10.1.0.129是开发板的IP,10.1.0.128是PC端（或虚拟机）的IP，上面的IP根据自己的实际情况修改，不要弄错了。参数nfsaddrs格式如下：

nfsaddrs=::::::

：客户端的互联网地址。如果没设，此地址将由反向地址解析协议(RARP)或启动协议来决定。使用何种协议端视配置核心时打开的选项以及 参数而定。如果设定此参数，就不会使用反向地址解析协议或启动协议。

 ： 网络文件系统服务端之互联网地址。如果使用反向地址解析协议来决定客户端地址并且设定此参数，则只接受从指定之服务端传来的回应。要使用不同的机器作为反向地址解析与网络文件系统服务端的话，在此指定你的反向地址解析协议服务端（保持空白）并在 nfsroot 参数（见上述）中指定你的网络文件系统服务端。如果此项目空白则使用回答反向地址解析协议或启动协议之服务端的地址。

：网关(gateway)之互联网地址，若服务端位於不同的子网络上时。如果此项目空白则不使用任何网关并假设服务端在本地的(local)网络上，除非由启动协议接收到值。

：本地网络界面的网络掩码。如果为空白，则网络掩码由客户端的互联网地址导出，除非由启动协议接收到值。

：客户端的名称。如果空白，则使用客户端互联网地址之 ASCII-标记法，或由启动协议接收的值。

 ： 要使用的网络设备名称。如果为空白，所有设备都会用来发出反向地址解析请求，启动协议请求由最先找到的设备发出。网络文件系统使用接收到反向地址解析协议或启动协议回应的设备。如果你只有一个设备那你可以不管它。

 ： 用以作为自动配置的方法。如果是 `rarp' 或是 `bootp' 则使用所指示的协议。如果此值为`both' 或空白，若配置核心时有打开这两种协议则都使用。 `none' 表示不使用自动配置。这种情况下你必须指定前述栏位中所有必要的值。

此参数可以作为 nfsaddrs 的参数单独使用（前面没有任何 `:` 字符），这种情况下会使用自动配置。然而，此种情况不能使用 `none'作为值。

CONFIG_BOOTCOMMAND： 自动引导命令,只有定义了CONFIG_BOOTDELAY时，才需要定义这个宏。如果在引导延时内没有字符输入，则自动执行该宏定义的命令字符串。

保存修改。

重新编译下载后，nand方式启动。

【3】制作能被u-boot直接引导的内核uImage
通常，kernel的启动需要u-boot提供一些参数信息，比如ramdisk在RAM中的地址。经过编译后的u-boot在根目录下的tools目录中，会有个叫做mkimage的工具，他可以给zImage添加一个header，也就是说使得通常我们编译的内核zImage添加一个数据头信息部分，我们把添加头后的image通常叫uImage，uImage是可以被u-boot直接引导的内核镜像。
mkimage工具的使用介绍如下：
使用: 中括号括起来的是可选的

mkimage [-x] -A arch -O os -T type -C comp -a addr -e ep -n name -d data_file[:data_file...] image
选项：
-A：set architecture to 'arch'       //用于指定CPU类型，比如ARM
-O：set operating system to 'os'     //用于指定操作系统，比如Linux
-T：set image type to 'type'         //用于指定image类型，比如Kernel
-C：set compression type 'comp'      //指定压缩类型
-a：set load address to 'addr' (hex) //指定image的载入地址
-e：set entry point to 'ep' (hex)    //内核的入口地址，一般为image的载入地址+0x40（信息头的大小）
-n：set image name to 'name'         //image在头结构中的命名
-d：use image data from 'datafile'   //无头信息的image文件名
-x：set XIP (execute in place)       //设置执行位置
 先将u-boot下的tools中的mkimage复制到主机的/usr/local/bin目录下，这样就可以在主机的任何目录下使用该工具了。现在我们进入kernel生成目录(一般是arch/arm/boot目录)，然后执行如下命令，就会在该目录下生成一个uImage.img的镜像文件，把他复制到tftp目录下，这就是我们所说的uImage。打开终端，现操作如下：

[root@localhost ~]# cd /tftpboot
[root@localhost tftpboot]# ls
root_qtopia-128M.img  zImage_T35
[root@localhost tftpboot]# mkimage -n 'mini2440_linux' -A arm -O linux -T kernel -C none -a 0x30008000 -e 0x30008040 -d zImage_T35 uImage_T35
Image Name:   mini2440_linux
Created:      Thu May 12 11:37:00 2011
Image Type:   ARM Linux Kernel Image (uncompressed)
Data Size:    2022348 Bytes = 1974.95 kB = 1.93 MB
Load Address: 30008000
Entry Point:  30008040
[root@localhost tftpboot]# 
更改用户执行权限

[root@localhost tftpboot]# ls -a
.  ..  root_qtopia-128M.img  uImage_T35  zImage_T35
[root@localhost tftpboot]# ls -l
总计 61140
-rwxrw-rw- 1 root root 58487616 2009-07-18 root_qtopia-128M.img
-rw-r--r-- 1 root root  2022412 05-12 11:37 uImage_T35
-rwxrw-rw- 1 root root  2022348 2009-07-08 zImage_T35
[root@localhost tftpboot]# chmod a+x uImage_T35
[root@localhost tftpboot]# ls -l
总计 61140
-rwxrw-rw- 1 root root 58487616 2009-07-18 root_qtopia-128M.img
-rwxr-xr-x 1 root root  2022412 05-12 11:37 uImage_T35
-rwxrw-rw- 1 root root  2022348 2009-07-08 zImage_T35
[root@localhost tftpboot]#

(2)把uImage.img用tftp下载到内存中，然后再固化到Nand Flash中，操作如下：

[u-boot@MINI2440]# tftp 0x30000000 uImage_T35
dm9000 i/o: 0x20000300, id: 0x90000a46
DM9000: running in 16 bit mode
MAC: 12:34:56:78:9a:bc
operating at 100M full duplex mode
Using dm9000 device
TFTP from server 10.1.0.128; our IP address is 10.1.0.129
Filename 'uImage_T35'.
Load address: 0x30000000
Loading: #################################################################
         #################################################################
         ########
done
Bytes transferred = 2022412 (1edc0c hex)
[u-boot@MINI2440]#

用bootm命令启动：
[u-boot@MINI2440]# bootm 0x30008000
## Booting kernel from Legacy Image at 30008000 ...
   Image Name:   mini2440_linux
   Created:      2011-05-12   3:37:00 UTC
   Image Type:   ARM Linux Kernel Image (uncompressed)
   Data Size:    2022348 Bytes =  1.9 MB
   Load Address: 30008000
   Entry Point:  30008040
   Verifying Checksum ... OK
   XIP Kernel Image ... OK
OK

Starting kernel ...

Uncompressing Linux.............................................................
..................................................................... done, boot
ing the kernel.
Linux version 2.6.29.4-FriendlyARM (root@tom) (gcc version 4.3.2 (Sourcery G++ L
ite 2008q3-72) ) #3 Wed Jul 8 18:19:20 CST 2009
CPU: ARM920T [41129200] revision 0 (ARMv4T), cr=00007177
CPU: VIVT data cache, VIVT instruction cache
Machine: FriendlyARM Mini2440 development board
Memory policy: ECC disabled, Data cache writeback
CPU S3C2440A (id 0x32440001)
... ...

Try to bring eth0 interface up......eth0: link up, 100Mbps, full-duplex, lpa 0x4
5E1
Done

Please press Enter to activate this console.
-/bin/sh: id: not found
[root@FriendlyARM /]# ls
bin         get         linuxrc     proc        sdcard      www
dev         home        lost+found  root        sys
etc         lib         opt         sbin        var
[root@FriendlyARM /]#

【4】设置u-boot引导参数并保存到nand flash

设置启动参数，意思是将nand中0x80000-0x300000(和kernel分区一致)的内容读到内存0x30008000中，然后用bootm命令来执行（如果在第一步中的mini2440.h文件设置是正确的，此步可以不做）：
[u-boot@MINI2440]# set bootargs 'noinitrd root=/dev/mtdblock3 console=ttySAC0'
[u-boot@MINI2440]# set bootcmd 'nand read 0x30008000 0x80000 300000 \; bootm 0x30008000'
[u-boot@MINI2440]# saveenv
Saving Environment to NAND...
Erasing Nand...
Erasing at 0x4000000000002 --   0% complete.
Writing to Nand... done
[u-boot@MINI2440]#

【5】将内核写入Nand flash，系统上电后自引导：

擦除nand的0x80000-0x300000的内容，并将将内存0x30008000处的内容写入到nand的0x80000处：

[u-boot@MINI2440]# nand erase 0x80000 0x300000

NAND erase: device 0 offset 0x80000, size 0x300000
Erasing at 0x36000001800000 --   0% complete.
OK
[u-boot@MINI2440]# nand write 30008000 0x80000 0x300000

NAND write: device 0 offset 0x80000, size 0x300000
Writing at 0x36000000020000 -- 100% is complete. 3145728 bytes written: OK
[u-boot@MINI2440]#

U-Boot 2009.08

 modified by singleboy (singleboy@163.com)
 Love Linux forever!!

DRAM:  64 MB
Flash:  2 MB
NAND:  128 MiB
Video: 240x320x16 20kHz 62Hz
In:    serial
Out:   serial
Err:   serial
Net:   dm9000
U-Boot 2009.08
modified by singleboy(singleboy@163.com)
Love Linux forever!!
Hit any key to stop autoboot:  0

NAND read: device 0 offset 0x80000, size 0x300000
 3145728 bytes read: OK
## Booting kernel from Legacy Image at 30008000 ...
   Image Name:   mini2440_linux
   Created:      2011-05-12   3:37:00 UTC
   Image Type:   ARM Linux Kernel Image (uncompressed)
   Data Size:    2022348 Bytes =  1.9 MB
   Load Address: 30008000
   Entry Point:  30008040
   Verifying Checksum ... OK
   XIP Kernel Image ... OK
OK

Starting kernel ...

Uncompressing Linux.............................................................
..................................................................... done, boot
ing the kernel.
Linux version 2.6.29.4-FriendlyARM (root@tom) (gcc version 4.3.2 (Sourcery G++ L
ite 2008q3-72) ) #3 Wed Jul 8 18:19:20 CST 2009
CPU: ARM920T [41129200] revision 0 (ARMv4T), cr=00007177
CPU: VIVT data cache, VIVT instruction cache
Machine: FriendlyARM Mini2440 development board
Memory policy: ECC disabled, Data cache writeback
CPU S3C2440A (id 0x32440001)
S3C24XX Clocks, (c) 2004 Simtec Electronics
S3C244X: core 405.000 MHz, memory 101.250 MHz, peripheral 50.625 MHz
CLOCK: Slow mode (1.500 MHz), fast, MPLL on, UPLL on
Built 1 zonelists in Zone order, mobility grouping on.  Total pages: 16256
Kernel command line: noinitrd root=/dev/mtdblock3 console=ttySAC0

... ...

mount: mounting none on /tmp failed: No such file or directory
hwclock: settimeofday() failed: Invalid argument
/etc/rc.d/init.d/netd: line 16: /usr/sbin/inetd: not found
/etc/rc.d/init.d/httpd: line 16: /usr/sbin/boa: not found
/etc/rc.d/init.d/leds: line 16: /usr/bin/led-player: not found

Try to bring eth0 interface up......eth0: link down
Done

Please press Enter to activate this console. eth0: link up, 100Mbps, full-duplex
, lpa 0x45E1

-/bin/sh: id: not found
[root@FriendlyARM /]# ls
bin         get         linuxrc     proc        sdcard      www
dev         home        lost+found  root        sys
etc         lib         opt         sbin        var
[root@FriendlyARM /]#

内核和yaffs2文件系统成功引导起来了。

接下来将进入u-boot的第七阶段，为u-boot-2009.08 增加LCD显示功能。