uboot 框架及移植

• 1. 引言
• 2. 移植和编译
  • 2.1 配置平台，生成镜像
  • 2.2 添加框架代码
• 2. 结果与分析
  • 2.1 后续工作
  • 2.2 分析总结
• 3. 附：启动流程
  • 3.1 资料

1. 引言

本文以最新版uboot(2016.05)为例介绍bootloader框架，uboot代码越来越庞大，除了boot系统之外，充当测试平台都没问题，支持的硬件也很丰富，spiflash, mmc, usb, network, serial, sound.etc， 简直就是小型的操作系统。

平台相关名字设置

2. 移植和编译

现在uboot和linux kernel一样都可以通过make menuconfig来进行配置，具体什么原理就不关心了（还没仔细研究过，^_^），只要能在这个机制下面配置好针对我们自己平台的代码就可以了。

2.1 配置平台，生成镜像

一些常见的平台，uboot已经提供了默认配置，通常我们只要修改这些默认配置来适配我们的平台就可以了。那么我们都要改动哪些地方才能让编译器生成真正属于我们的bootloader代码呢？ 默认配置文件位于configs/文件夹下，所以默认配置文件名字都以defconfig后缀结尾，比如 same5d2_xplained_spiflash_defconfig

通过对这个默认配置的解读，我们就可以了解新的结构要怎么添加了。我们的学习策略是：先看默认配置，然后搜索代码，看这些配置选项对应哪部分代码，然后在那些代码的位置加入我们自己的代码就可以了。 假设现在有一个平台，叫做apoll，现在就针对apoll平台来做移植，先看same5d2_xplained_spiflash_defconfig的默认配置。

CONFIG_ARM=y
CONFIG_ARCH_AT91=y
CONFIG_TARGET_SAMA5D2_XPLAINED=y
CONFIG_SPL=y
CONFIG_SYS_EXTRA_OPTIONS="SAMA5D2,SYS_USE_SERIALFLASH"
# CONFIG_CMD_IMI is not set
# CONFIG_CMD_IMLS is not set
# CONFIG_CMD_LOADS is not set
# CONFIG_CMD_FLASH is not set
CONFIG_CMD_SF=y
# CONFIG_CMD_FPGA is not set
CONFIG_SPI_FLASH=y

最终生成的.config文件有以下几个平台相关的参数

CONFIG_SYS_ARCH="arm"
CONFIG_SYS_CPU="armv7"
CONFIG_SYS_SOC="at91"
CONFIG_SYS_VENDOR="atmel"
CONFIG_SYS_BOARD="sama5d2_xplained"
CONFIG_SYS_CONFIG_NAME="sama5d2_xplained"

2.2 添加框架代码

从上面的分析中我们知道了平台相关的代码都位于什么位置，接下来就开始移植工作了：

• 确定CPU体系结构，apoll是基于ARM core的，因此第一个选项不用变。
• 添加machine代码

  $cp -r arch/arm/mach-at91 arch/arm/mach-apoll
  

  arch/arm/Kconfig添加

  config ARCH_APOLL
   bool "Apoll From Olympus"
   ...
  source "arch/arm/mach-apoll/Kconfig"
  ...
  

  arch/arm/Makefile如下

  ...
  machine-$(CONFIG_ARCH_AT91)			+= at91
  machine-$(CONFIG_ARCH_APOLL)		+= apoll
  machine-$(CONFIG_ARCH_BCM283X)		+= bcm283x
  ...
  

• 板级支持 修改arch/arm/mach-apoll/Kconfig，最终代码如下，假设板子名字叫THUNDER1D1

if ARCH_APOLL

choice
	prompt "Apoll board select"
	optional

config TARGET_THUNDER1D1
	bool "THUNDER1D1 board"
	select CPU_V7

endchoice

config SYS_SOC
	default "apoll"

endif

修改arch/arm/mach-apoll/Makefile，这里可以暂时不改，代码如下

#
# SPDX-License-Identifier:	GPL-2.0+
#

obj-$(CONFIG_AT91_WANTS_COMMON_PHY) += phy.o
ifneq ($(CONFIG_SPL_BUILD),)
obj-$(CONFIG_AT91SAM9260) += sdram.o spl_at91.o
obj-$(CONFIG_AT91SAM9G20) += sdram.o spl_at91.o
obj-$(CONFIG_AT91SAM9M10G45) += mpddrc.o spl_at91.o
obj-$(CONFIG_AT91SAM9N12) += mpddrc.o spl_at91.o
obj-$(CONFIG_AT91SAM9X5) += mpddrc.o spl_at91.o
obj-$(CONFIG_SAMA5D2) += mpddrc.o spl_atmel.o matrix.o atmel_sfr.o
obj-$(CONFIG_SAMA5D3) += mpddrc.o spl_atmel.o
obj-$(CONFIG_SAMA5D4) += mpddrc.o spl_atmel.o matrix.o atmel_sfr.o
obj-y += spl.o
endif

obj-y += clock.o
obj-$(CONFIG_CPU_ARM920T)	+= arm920t/
obj-$(CONFIG_CPU_ARM926EJS)	+= arm926ejs/
obj-$(CONFIG_CPU_V7)		+= armv7/

• 驱动支持 目前只支持串口驱动，具体配置参见代码，点击这里下载源代码。

2. 结果与分析

目前驱动只支持了串口，在ARM Cortex-A5平台下运行，输出如下，看上去一切正常。

整个移植过程其实没有多少工作量，花了大半天时间完成编译，然后一次上机就成功了。主要还是由于把大多数功能都屏蔽了，比如没有支持SPL，驱动只支持了串口。

2.1 后续工作

1. 添加timer驱动，在board/thunder1d1/timer.c中实现timer_init()，get_timer()等接口。
2. 添加网络驱动，比如designware的greth，然后就可以tftpboot启动linux kernel了。
3. 根据需求添加其他外设驱动，例如spi flash，usb，display等等。

2.2 分析总结

新版的uboot支持Kbuild机制进行配置，方便了移植工作，但是目前也只是一部分配置可以通过这种方式配置，驱动细节（例如flash）还是要通过在相关头文件(include/configs/thunder1d1.h)中通过宏定义进行控制。

3. 附：启动流程

程序入口为_start，位于

arch/arm/lib/vector.S

主要接口调用过程如下：

注：还不清楚jekyll怎么支持流程图

start=>start: _start
reset=>start: b reset
cp15=>start: cpu_init_cp15
crit=>start: cpu_init_crit
end=>end: _main

start->reset->cp15->crit->end

Table 3-1: 接口说明

3.1 资料

spl介绍: 关于spl的介绍参见doc/REDME.SPL

代码仓库: https://github.com/abcamus/uboot-porting