一、为什么要有uboot
1.1、计算机系统的主要部件(1)计算机系统就是以CPU为核心来运行的系统。典型的计算机系统有：PC机（台式机+笔记本）、嵌入式设备（手机、平板电脑、游戏机）、单片机（家用电器像电饭锅、空调）(2)计算机系统的组成部件非常多，不同的计算机系统组成部件也不同。但是所有的计算机系统运行时需要的主要核心部件都是3个东西：CPU + 外部存储器（Flash/硬盘） + 内部存储器（DDR SDRAM/SDRAM/SRAM）
三、uboot必须解决哪些问题3.1、自身可开机直接启动(1)一般的SoC都支持多种启动方式，譬如SD卡启动、NorFlash启动、NandFlash启动等·····uboot要能够开机启动，必须根据具体的SoC的启动设计来设计uboot。(2)uboot必须进行和硬件相对应的代码级别的更改和移植，才能够保证可以从相应的启动介质启动。uboot中第一阶段的start.S文件中具体处理了这一块。 3.2、能够引导操作系统内核启动并给内核传参(1)uboot的终极目标就是启动内核。(2)linux内核在设计的时候，设计为可以被传参。也就是说我们可以在uboot中事先给linux内核准备一些启动参数放在内存中特定位置然后传给内核，内核启动后会到这个特定位置去取uboot传给他的参数，然后在内核中解析这些参数，这些参数将被用来指导linux内核的启动过程。 3.3、能提供系统部署功能(1)uboot必须能够被人借助而完成整个系统（包括uboot、kernel、rootfs等的镜像）在Flash上的烧录下载工作。(2)裸机教程中刷机（ARM裸机第三部分）就是利用uboot中的fastboot功能将各种镜像烧录到iNand中，然后从iNand启动。 3.4能进行soc级和板级硬件管理(1)uboot中实现了一部分硬件的控制能力（uboot中初始化了一部分硬件），因为uboot为了完成一些任务必须让这些硬件工作。譬如uboot要实现刷机必须能驱动iNand，譬如uboot要在刷机时LCD上显示进度条就必须能驱动LCD，譬如uboot能够通过串口提供操作界面就必须驱动串口。譬如uboot要实现网络功能就必须驱动网卡芯片。(2)SoC级（譬如串口）就是SoC内部外设，板级就是SoC外面开发板上面的硬件（譬如网卡、iNand） 3.5、uboot的“生命周期”(1)uboot的生命周期就是指：uboot什么时候开始运行，什么时候结束运行。(2)uboot本质上是一个裸机程序（不是操作系统），一旦uboot开始SoC就会单纯运行uboot（意思就是uboot运行的时候别的程序是不可能同时运行的），一旦uboot结束运行则无法再回到uboot（所以uboot启动了内核后uboot自己本身就死了，要想再次看到uboot界面只能重启系统。重启并不是复活了刚才的uboot，重启只是uboot的另一生）(3)uboot的入口和出口。uboot的入口就是开机自动启动，uboot的唯一出口就是启动内核。uboot还可以执行很多别的任务（譬如烧录系统），但是其他任务执行完后都可以回到uboot的命令行继续执行uboot命令，而启动内核命令一旦执行就回不来了。 总结：一切都是为了启动内核
5.4、第一个命令：printenv/print(1)print命令不用带参数，作用是打印出系统中所有的环境变量。(2)环境变量就好像程序的全局变量一样。程序中任何地方都可以根据需要去调用或者更改环境变量（一般都是调用），环境变量和全局变量不同之处在于：全局变量的生命周期是在程序的一次运行当中，开始运行时诞生程序结束时死亡，下次运行程序时从头开始；但是环境变量被存储在Flash的另一块专门区域（Flash上有一个环境变量分区），一旦我们在程序中保存了该环境变量，那么下次开机时该环境变量的值将维持上一次更改保存后的值。
六、uboot的常用命令2
5.1、设置（添加/更改）环境变量：setenv/set
用法：set name value 5.2、保存环境变量的更改：saveenv/savesaveenv/save命令不带参数，直接执行，作用是将内存中的环境变量的值同步保存到Flash中环境变量的分区。注意：环境变量的保存是整体的覆盖保存，也就是说内存中所有的环境变量都会整体的将Flash中环境变量分区中原来的内容整体覆盖。总结：彻底更改一个环境变量的值，需要2步：第一步：set命令来更改内存中的环境变量第二步：用save命令将其同步到Flash中环境变量的分区。有时候我们只是想测试下这个环境变量，不希望影响到下一次开机，那就只set不save，这样set后当前本次运行的uboot已经起效果了，只不过没save下一次开机还是会恢复到原来的状况。 5.3、网络测试指令：ping(1)命令用法： ping ip地址注意：ping是测试开发板和主机之间的网络链接，注意以下步骤：1)首先要插上网线。2)先试图ping通主机windows。注意Windows中有线网卡的地址设置（设置本地连接）。设置主机windows的本地连接IPv4地址为192.168.1.103)第三步确认开发板中uboot里几个网络相关的环境变量的值对不对。最重要的是ipaddr（这个环境变量表示当前开发板的IP地址），这个地址必须和主机windows的IP地址在同一个网段。网段的概念：一个IP地址分为2部分，一部分是网段地址，另一部分是网段内的主机地址（由子网掩码来区分哪一部分是网段地址，哪一部分是IP地址）。在子网掩码是255.255.255.0的情况下，192.168.1.10这个IP地址的前三部分（192.168.1.）属于网段地址，第4部分（10）属于主机地址。八、uboot常用命令38.1、tftp下载指令：tftp(1)uboot本身主要目标是启动内核，为了完成启动内核必须要能够部署内核，uboot为了部署内核就需要将内核镜像从主机中下载过来然后烧录到本地flash中。uboot如何从主机（windows或者虚拟机ubuntu）下载镜像到开发板上？有很多种方式，主流方式是：fastboot和tftp。fastboot的方式是通过USB线进行数据传输。tftp的方式是通过有线网络的。典型的方式就是通过网络，fastboot是近些年才新发展的。(2)tftp方式下载时实际上uboot扮演的是tftp客户端程序角色，主机windows或虚拟机ubuntu中必须有一个tftp服务器，然后将要下载的镜像文件放在服务器的下载目录中，然后开发板中使用uboot的tftp命令去下载即可。(3)有些人习惯在windows中搭建tftp服务器，一般是用一些软件来搭建（譬如tftpd32，使用起来比较简单）；有些人习惯在linux下搭建tftp服务器，可以参考网盘中的虚拟机下载目录下的一个教程《嵌入式开发环境搭建-基于14.04.pdf》，这里面有ubuntu中搭建tftp服务器的教程，也可以自己上网搜索教程尝试。（如果你直接就用我的虚拟机，那就已经搭建好了，不用再搭建了；如果是自己新装的那就参考文档搭建；如果你的版本和我的不一样那搭建过程可能不一样）(4)我的虚拟机搭建的时候设置的tftp下载目录是/tftpboot，将要被下载的镜像复制到这个目录下。(5)检查开发板uboot的环境变量，注意serverip必须设置为虚拟机ubuntu的ip地址。（serverip这个环境变量的意义就是主机tftp服务器的ip地址）(6)然后在开发板的uboot下先ping通虚拟机ubuntu，然后再尝试下载：tftp 0x30000000 zImage-qt（意思是将服务器上名为zImage-qt的文件下载到开发板内存的0x30000000地址处。）(7)镜像下载到开发板的DDR中后，uboot就可以用movi指令进行镜像的烧写了。注意：如果你是用的windows下的tftp服务器，那uboot的serverip就要设置为和windwos下tftp服务器的ip地址一样（windows下的tftp服务器软件设置的时候就有个步骤是让你设置服务器的ip地址，这个ip地址和主机windows必须在一个网段）。
九、uboot的常用命令49.1、SD卡/iNand操作指令movi(1)开发板如果用SD卡/EMMC/iNand等作为Flash，则在uboot中操作flash的指令为movi（或mmc）(2)movi指令是一个命令集，有很多子命令，具体用法可以help movi查看。(3)movi的指令都是movi read和movi write一组的，movi read用来读取iNand到DDR上，movi write用来将DDR中的内容写入iNand中。理解这些指令时一定要注意涉及到的2个硬件：iNand和DDR内存。(4)movi read {u-boot | kernel} {addr} 这个命令使用了一种通用型的描述方法来描述：movi 和read外面没有任何标记说明每一次使用这个指令都是必选的；一对大括号{}括起来的部分必选1个；大括号中的竖线表是多选一；中括号[]表示可选参数(5)指令有多种用法，譬如 movi read u-boot 0x30000000，意思就是把iNand中的u-boot分区读出到DDR的0x30000000起始的位置处。（uboot代码中将iNand分成了很多个分区，每个分区有地址范围和分区名，uboot程序操作中可以使用直接地址来操作iNand分区，也可以使用分区名来操作分区。）；注意这里的0x30000000也可以直接写作30000000，意思是一样的（uboot的命令行中所有数字都被默认当作十六进制处理，不管你加不加0x都一样）。 9.2、NandFlash操作指令nand理解方法和操作方法完全类似于movi指令 9.3、内存操作指令：mm、mw、md(1)DDR中是没有分区的（只听说过对硬盘、Flash进行分区，没听说过对内存进行分区····），但是内存使用时要注意，千万不能越界踩到别人了。因为uboot是一个裸机程序，不像操作系统会由系统整体管理所有内存，系统负责分配和管理，系统会保证内存不会随便越界。然后裸机程序中uboot并不管理所有内存，内存是散的随便用的，所以如果程序员（使用uboot的人）自己不注意就可能出现自己把自己的数据给覆盖了。（所以你思考下我们为什么把uboot放在23E00000地址处）(2)md就是memory display，用来显示内存中的内容。(3)mw就是memory write，将内容写到内存中(4)mm就是memory modify，修改内存中的某一块，说白了还是写内存（如果需要批量的逐个单元的修改内存，用mm最合适） 9.4、启动内核指令：bootm、go(1)uboot的终极目标就是启动内核，启动内核在uboot中表现为一个指令，uboot命令行中调用这个指令就会启动内核（不管成功与否，所以这个指令是一条死路）。(2)差别：bootm启动内核同时给内核传参，而Go命令启动内核不传参。bootm其实才是正宗的启动内核的命令，一般情况下都用这个；go命令本来不是专为启动内核设计的，go命令内部其实就是一个函数指针指向一个内存地址然后直接调用那个函数，go命令的实质就是PC直接跳转到一个内存地址去运行而已。go命令可以用来在uboot中执行任何的裸机程序（有一种调试裸机程序的方法就是事先启动uboot，然后在uboot中去下载裸机程序，用go命令去执行裸机程序）
十、uboot的常用环境变量1
10.1、环境变量如何参与程序运行(1)环境变量有2份，一份在Flash中，另一份在DDR中。uboot开机时一次性从Flash中读取全部环境变量到DDR中作为环境变量的初始化值，然后使用过程中都是用DDR中这一份，用户可以用saveenv指令将DDR中的环境变量重新写入Flash中去更新Flash中环境变量。下次开机时又会从Flash中再读一次。(2)环境变量在uboot中是用字符串表示的，也就是说uboot是按照字符匹配的方式来区分各个环境变量的。因此用的时候一定要注意不要打错字了。 1、自动运行倒数时间：bootdelay 2、网络设置：ipaddr serverip(1)ipaddr是开发板的本地IP地址(2)serverip是开发板通过tftp指令去tftp服务器下载东西时，tftp服务器的IP地址。(3)gatewayip是开发板的本地网关地址(4)netmask是子网掩码(5)ethaddr是开发板的本地网卡的MAC地址。
十一、uboot的常用环境变量211.1、自动运行命令设置：bootcmd(1)uboot启动后会开机自动倒数bootdelay秒，如果没有人按下回车打断启动，则uboot会自动执行启动命令来启动内核。(2)uboot开机自动启动时实际就是在内部执行了bootcmd这个环境变量的值所对应的命令集：bootcmd=movi read kernel 30008000; bootm 30008000 意思是：将iNand的kernel分区读取到DDR内存的0x30008000地址处，然后使用bootm启动命令从内存0x30008000处去启动内核。(3)set bootcmd printenv，然后saveenv；然后重启则会看到启动倒数后自动执行printenv命令打印出环境变量。这个小实验说明开机自动执行了bootcmd。(4)设置bootcmd环境变量：set bootcmd 'movi read kernel 30008000; bootm 30008000' 11.2、uboot给kernel传参：bootargs(1)linux内核启动时可以接收uboot给他传递的启动参数，这些启动参数是uboot和内核约定好的形式、内容，linux内核在这些启动参数的指导下完成启动过程。这样的设计是为了灵活，为了内核在不重新编译的情况下可以用不同的方式启动。(2)我们要做的事情就是：在uboot的环境变量中设置bootargs，然后bootm命令启动内核时会自动将bootargs传给内核。(3)环境变量bootargs=console=ttySAC2,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rw init=/linuxrc rootfstype=ext3意义解释：console=ttySAC2,115200 控制台使用串口2，波特率115200.root=/dev/mmcblk0p2 rw 根文件系统在SD卡端口0设备（iNand）第2分区，根文件系统是可读可写的init=/linuxrc linux的进程1（init进程）的路径rootfstype=ext3 根文件系统的类型是ext3(4)内核传参非常重要。在内核移植的时候，新手经常因为忘记给内核传参，或者给内核传递的参数不对，造成内核启动不起来。 11.3、新建、更改、删除一个环境变量的方法(1)新建一个环境变量，使用set var value(2)更改一个环境变量，使用set var value(3)删除一个环境变量，使用set var 注意：修改完成环境变量后一定要保存，否则下次开机更改就又没了。
十二、uboot中对Flash和DDR的管理12.1、uboot阶段Flash的分区(1)所谓分区，就是说对Flash进行分块管理。(2)PC机等产品中，因为大家都是在操作系统下使用硬盘的，整个硬盘由操作系统统一管理，操作系统会使用文件系统帮我们管理硬盘空间。（管理保证了文件之间不会互相堆叠），于是乎使用者不用自己太过在意分区问题。(3)在uboot中是没有操作系统的，因此我们对Flash（相当于硬盘）的管理必须事先使用分区界定（实际上在uboot中和kernel中都有个分区表，分区表就是我们在做系统移植时对Flash的整体管理分配方法）。有了这个界定后，我们在部署系统时按照分区界定方法来部署，uboot和kernel的软件中也是按照这个分区界定来工作，就不会错。(4)分区方法不是一定的，不是固定的，是可以变动的。但是在一个移植中必须事先设计好定死，一般在设计系统移植时就会定好，定的标准是：uboot:uboot必须从Flash起始地址开始存放（也许是扇区0，也许是扇区1，也许是其他，取决于SoC的启动设计），uboot分区的大小必须保证uboot肯定能放下，一般设计为512KB或者1MB（因为一般uboot肯定不足512KB，给再大其实也可以工作，但是浪费）；环境变量：环境变量分区一般紧贴着uboot来存放，大小为32KB或者更多一点。kernel：kernel可以紧贴环境变量存放，大小一般为3MB或5MB或其他。rootfs：······剩下的就是自由分区，一般kernel启动后将自由分区挂载到rootfs下使用 总结：一般规律如下：(1)各分区彼此相连，前面一个分区的结尾就是后一个分区的开头。(2)整个flash充分利用，从开头到结尾。(3)uboot必须在Flash开头，其他分区相对位置是可变的。(4)各分区的大小由系统移植工程师自己来定，一般定为合适大小（不能太小，太小了容易溢出；不能太大，太大了浪费空间）(5)分区在系统移植前确定好，在uboot中和kernel中使用同一个分区表。将来在系统部署时和系统代码中的分区方法也必须一样。 12.2、uboot阶段DDR的分区(1)DDR的分区和Flash的分区不同，主要是因为Flash是掉电存在的，而DDR是掉电消失，因此可以说DDR是每次系统运行时才开始部署使用的。(2)内存的分区主要是在linux内核启动起来之前，linux内核启动后内核的内存管理模块会接管整个内存空间，那时候就不用我们来管了。(3)注意内存分区关键就在于内存中哪一块用来干什么必须分配好，以避免各个不同功能使用了同一块内存造成的互相踩踏。譬如说我们tftp 0x23E00000 zImage去下载zImage到内存的0x23E00000处就会出错，因为这个内存处实际是uboot的镜像所在。这样下载会导致下载的zImage把内存中的uboot给冲掉。
‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ END ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧
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