嵌入式Linux引导以及U-Boot移植介绍
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引言：本文简明扼要的介绍了嵌入式Linux的引导过程，X86体系的引导过程以及几种常见嵌入式处理器的引导过程，U-Boot的移植的基本步骤、常用命令如何使用。通过本文可以对嵌入式Linux的引导从概念到实际操作有一个总体清晰的认识
1.启动顺序
1.1 Bootloader
Bootloader(引导加载程序)本质上是一小段程序，其基本功能在于：
基本的硬件初始化
从闪存存储，网络或其他类型的非易失性存储中加载应用程序二进制文件（通常是操作系统内核）。
可能会对应用程序二进制文件进行解压缩
执行申请除此基本功能之外，大多数Bootloader(引导加载程序)实现了Shell命令集以执行不同操作。 从存储或网络中加载数据，内存检查，硬件诊断和测试等
1.2 基于BIOS-X86的引导
x86处理器通常安装在在一块包含BIOS程序的非易失性存储器主板上。 在基于BIOS的旧x86平台上：BIOS负责基本的硬件初始化和从非易失性存储中加载一小段代码。 这段代码通常是第一阶段的引导程序bootloader，它将加载完整的引导程序bootloader本身。 bootloader可以解析文件系统，因此内核映象可以直接从普通文件系统中加载。 此顺序与现代基于EFI的系统不同。
用于X86体系Linux的bootloader常用的有以下两种： GNU GRUB（GRand UnifiedBootloader简称“GRUB”）是一个来自GNU项目的多操作系统启动程序。GRUB是多启动规范的实现，它允许用户可以在计算机内同时拥有多个操作系统，并在计算机启动时选择希望运行的操作系统。GRUB可用于选择操作系统分区上的不同内核，也可用于向这些内核传递启动参数。 在X86架构的机器中，Linux、BSD 或其它Unix类的操作系统中GRUB、LILO 是大家最为常用，应该说是主流。详细信息请参考：http://www.gnu.org/software/grub/ syslinux是一个功能强大的引导加载程序，而且兼容各种介质。它的目的是简化首次安装Linux的时间，并建立修护或其它特殊用途的启动盘。它的安装很简单，一旦安装syslinux好之后，sysLinux启动盘就可以引导各种基于DOS的工具，以及MS-DOS/Windows或者任何其它操作系统。不仅支持采用BIOS结构的主板，而且从6.0版也开始支持采用EFI结构的新型主板。Syslinux常被用于自网络或者可移动存储介质（如USB/CD-ROM）引导 Linux详细信息请参考：https://kernel.org/pub/linux/utils/boot/syslinux/
1.3 嵌入式CPU的引导
Case 1：CPU内部无引导代码
注：这种方案已不常用，因为需要NOR FLASH
Case2：CPU内具有引导代码
CPU在ROM中具有集成的引导代码。如：AT91 CPU上的BootROM，OMAP上的“ ROM代码”，等等。具体细节取决于CPU体系结构 此引导代码能够将第一级引导加载程序从存储设备加载到内部SRAM（因为DRAM尚未初始化）。 存储设备通常可以是：MMC，NAND，SPI闪存，UART（通过串行线传输数据）等等。 第一阶段的引导程序： 由于硬件限制，尺寸有限（SRAM比较贵）， 由CPU供应商或社区项目提供 此第一阶段引导程序必须初始化DRAM和其他硬件设备，并将第二阶段的引导程序加载到RAM因为本文专注嵌入式领域，故接下来将描述几种常见的嵌入式处理器的引导过程。
1.2.1 ARM Microchip AT91的引导
1.2.2 ARM TI OMAP2+/AM33xx的引导
1.2.3 MarvellSoCs 的引导
1.2.4 常见嵌入式处理器的bootloader
本文将重点介绍通用部分，即主要的引导加载程序重要功能。有几种开源的通用引导加载程序。以下是最受欢迎的：
U-Boot，Denx的通用引导程序。最常用于ARM，也可用于PPC，MIPS，x86，m68k，NIOS等。
如今已成为事实上的标准。我们将详细研究它。
http://www.denx.de/wiki/U-Boot
Barebox，与体系结构无关的引导程序，是U-Boot的后继产品。它尚不具备U-Boot的硬件支持。U-Boot改善了非常感谢这位竞争对手。
http://www.barebox.org
还有很多其他开源或专有的引导程序，通常特定于架构。如RedBoot，Yaboot，PMON等
U-Boot
2.1 介绍
U-Boot是一个典型的免费软件项目
许可证：GPLv2（与Linux相同）
可从http://www.denx.de/wiki/U-Boot免费获得
可从http://www.denx.de/wiki/U-Boot/Documentation获得文档
Git存储库中提供了最新的开发源代码：
http://git.denx.de/?p=u-boot.git;a=摘要
围绕开放的邮件列表进行开发和讨论，http://lists.denx.de/pipermail/u-boot/自2008年底开始，它遵循固定间隔的发布时间表。两个几个月，发布了新版本。版本名为YYYY.MM。
2.2 配置文件
从网站获取源代码并解压缩。configs/目录为每个受支持的板包含一个配置文件，定义CPU类型，外围设备及其配置，存储器映射，应在其中编译的U-Boot功能等。
注意：U-Boot正在从头文件中定义的主板配置迁移（include/configs/）改为defconfig，就像在Linux内核（configs/）中一样
并非所有电路板都已转换为新的配置系统。硬件供应商提供的较旧的U-Boot版本可能尚未使用此新版本配置系统。
U-BOOT 配置文件CHIP_defconfig举例如下：
CONFIG_ARM=y
CONFIG_ARCH_SUNXI=y
CONFIG_MACH_SUN5I=y
CONFIG_DRAM_TIMINGS_DDR3_800E_1066G_1333J=y
CONFIG_USB0_VBUS_PIN=“PB10”
CONFIG_VIDEO_COMPOSITE=y
CONFIG_DEFAULT_DEVICE_TREE=“sun5i-r8-chip”
CONFIG_SPL=y
CONFIG_SYS_EXTRA_OPTIONS=“CONS_INDEX=2”
CONFIG_CMD_DFU=y
CONFIG_CMD_USB_MASS_STORAGE=y
CONFIG_AXP_ALDO3_VOLT=3300
CONFIG_AXP_ALDO4_VOLT=3300
CONFIG_USB_MUSB_GADGET=y
CONFIG_USB_GADGET=y
CONFIG_USB_GADGET_DOWNLOAD=y
CONFIG_G_DNL_MANUFACTURER=“Allwinner Technology”
CONFIG_G_DNL_VENDOR_NUM=0x1f3a
CONFIG_G_DNL_PRODUCT_NUM=0x1010
CONFIG_USB_EHCI_HCD=y
2.3 配置并编译
必须先配置U-Boot，然后再进行编译1.制作BOARDNAME_defconfig
2.其中BOARDNAME是配置名称，如configs/目录。
3.然后，您可以运行make menuconfig进一步自定义U-Boot的配置！ 确保交叉编译器在PATH中可用 通过指定交叉编译器首选项来编译U-Boot。例如，如果交叉编译器可执行文件是arm-linux-gcc：CROSS_COMPILE= arm-linux- 主要结果是一个u-boot.bin文件，它是U-Boot映像。取决于您的特定平台上，可能还有其他专用映像：u-boot.img
2.4 安装U-Boot
通常必须将U-Boot安装在闪存中才能由硬件执行。取决于硬件，U-Boot的安装以不同的方式完成：
2.5 U-boot启动提示信息
通过串行控制台将目标连接到主机。接通电路板电源。在串行控制台上，您将看到类似以下内容：
U-Boot Shell提供了一组命令。本文将研究最重要的内容，请参阅文档以获取完整参考或help命令。
2.5.1 基本信息命令
Flash information (NOR and SPI fl ash)
NAND flash information
Version details
2.5.2 重要命令
具体的命令集取决于U-Boot配置
2.5.3 环境变量
U-Boot可以通过环境变量进行配置1.一些特定的环境变量会影响不同命令的行为
2.可以添加自定义环境变量，并在脚本中使用 在U-Boot启动时将环境变量从闪存加载到RAM，可以对其进行修改并保存回闪存以实现持久性 闪存（或MMC存储器）中有一个专用位置来存储U-Boot环境，该位置在电路板配置文件中定义
环境变量相关的命令： printenv显示所有变量 printenv 显示变量的值 setenv 仅在RAM中更改变量的值 editenv 仅在RAM中编辑变量的值 saveenv将环境的当前状态保存在闪存中
举例：
重要的U-Boot环境变量：
为实现复杂的启动，环境变量可以包含小脚本，以执行多个命令并测试命令结果。 脚本对于自动启动或升级过程很有用 可使用链接多个命令，使用分号操作符; 条件表达式：if command ;then … ; else … ; fi 使用运行执行脚本 您可以使用${variable-name}引用其他变量
举例：
setenv mmc-boot ‘if fatload mmc 0 80000000boot.ini; then source; else
if fatload mmc 0 80000000 zImage; then runmmc-do-boot; fi; fi’
2.5.4 传送文件到目标板
U-Boot主要用于加载和引导内核映像，但是它也允许更改内核映像和存储在闪存中的根文件系统。必须在目标和开发工作站之间交换文件。
可能的方法：
通过TFTP：
将文件通过TFTP网络从开发工作站（Host）传输到目标机(Target)上的U-Boot。是一种普通文件传输协议，类似于FTP，但是没有身份验证并且采用UDP传输层协议 开发工作站上需要配置TFTP服务器，可参照下列步骤进行配置 sudo apt install tftpd-hpa 所有位于开发工作站上/var/lib/tftpboot中的文件对于TFTP tftp-hpa软件包中提供了TFTP客户端，可用于测试TFTP服务器是否搭建成功 TFTP客户端已集成到U-Boot中，通过以下步骤进行配置测试
1.配置ipaddr以及serverip环境变量
2.使用tftp
作者：msc1211
