X-010-UBOOT-使用booti命令启动kernel(Bubblegum-96平台)

作者:wowo 发布于:2016-8-24 22:34 分类:X Project

1. 前言

X-009-KERNEL-Linux kernel的移植(Bubblegum-96平台)”中介绍了ARM64平台下,配置、编译、生成Linux kernel Image文件的方法。Image文件生成后,我们可以借助DFU工具将它下载到板子的DRAM中,然后借助u-boot boot有关的命令,加载并运行之(这个过程也称作引导)。

1分pk10 针对不同的Kernel image格式,u-boot提供了不同的boot指令,例如:

booti,引导ARM64 kernel image----Image;

bootz,引导ARM kernel image----zImage;

bootm,引导u-boot自定义的kernel image----uImage。

由于u-boot自定义的image格式(uImage),有着强大而又复杂的功能,本文暂时不想涉及,因此我们以booti命令为例,介绍u-boot的引导过程。

2. u-boot booti配置

2.1 bootm和booti

1分pk10 在u-boot中,bootm是一个可以执行位于memory中的应用程序的命令,在中的介绍如下:

Boot Linux:
-----------

The "bootm" command is used to boot an application that is stored in
memory (RAM or Flash). In case of a Linux kernel image, the contents
of the "bootargs" environment variable is passed to the kernel as
parameters. You can check and modify this variable using the
"printenv" and "setenv" commands:

booti是bootm命令的一个子集,可用于执行位于memory中的ARM64 kernel Image,其格式如下:

booti addr [initrd[:size]] [fdt]

1分pk10 其中:addr是kernel Image文件所在的memory地址;[initrd[:size]]是initrd在memory中的位置和size,可以不指定,使用“-”代替即可;fdt是flat device tree(就是传说中的dtb文件)在memory中的地址,在ARM64中,它是必选的。

2.2 配置u-boot,使其支持booti

首先,使用u-boot的menuconfig,打开bootm的配置项:

cd ./build
make uboot-config

Command line interface  --->
        Boot commands  --->
                  [*] bootm

其次,由于booti命令需要“CONFIG_CMD_BOOTI”配置项,而该配置项在u-boot的kconfig架构中没有,因此我们需要在板子的配置头文件中增加,如下:

diff --git a/include/configs/bubblegum.h b/include/configs/bubblegum.h
index f0f00d3..e03fb09 100644
--- a/include/configs/bubblegum.h
+++ b/include/configs/bubblegum.h
@@ -71,4 +71,6 @@
#define CONFIG_BOARD_EARLY_INIT_F
+#define CONFIG_CMD_BOOTI
+
1分pk10 #endif

2.3 配置u-boot,使能对FDT library的支持

u-boot在boot ARM64 kernel Image的同时,也需要解析并校验flat device tree文件,然后将其传递给kernel。而这些需要FDT library的支持,如下:

cd ./build
make uboot-config

Library routines  --->
        [*] Enable the FDT library

2.4 编译并启动u-boot

cd ./build
1分pk10 make uboot

# 参考中的介绍,执行u-boot,然后查看是否已经有booti命令

3. 使用booti boot Image文件

参考“X-009-KERNEL-Linux kernel的移植(Bubblegum-96平台)”中的成果,尝试在u-boot中使用booti命令,加载并执行kernel Image,步骤如下:

1)参考中的介绍,下载并运行splboot.bin,初始化Bubblegum-96的DDR。

2)使用dfu工具,将kernel Image下载到DDR中:

sudo ../tools/dfu/dfu bubblegum 0x80000 out/linux/arch/arm64/boot/Image 0  #do not execute it

注1:DDR的起始地址为0x0,根据“X-009-KERNEL-Linux kernel的移植(Bubblegum-96平台)”中的介绍,我们需要把Image文件加载到0x80000处。

1分pk10 3)使用dfu工具,将kernel dtb文件下载到DDR中:

sudo ../tools/dfu/dfu bubblegum 0x1000000 out/linux/arch/arm64/boot/dts/actions/s900-bubblegum.dtb 0  #do not execute it

注2:我们将dtb文件放置到kernel Image之后16MB(0x1000000)的位置处。在kernel Image不大于16MB的情况下,不会覆盖kernel,否则需要加大该地址。

1分pk10 4)使用dfu工具,下载并执行u-boot:

sudo ../tools/dfu/dfu bubblegum 0x11000000 out/u-boot/u-boot-dtb.bin 1

注3:我们的u-boot位于272MB左右的位置,互不干涉。

5)boot kernel

执行booti命令,boot kernel(三个参数依次是kernel地址、initrd、dtb地址):

booti 0x80000 - 0x1000000

1分pk10 执行结果如下:

[xprj]# booti 0x80000 - 0x1000000
## Current stack ends at 0x3ffbc4f0 *  kernel: cmdline image address = 0x00080000
## Skipping init Ramdisk
## No init Ramdisk
   ramdisk start = 0x00000000, ramdisk end = 0x00000000
*  fdt: cmdline image address = 0x01000000
## Checking for 'FDT'/'FDT Image' at 01000000
Wrong FIT format: no description
*  fdt: raw FDT blob
## Flattened Device Tree blob at 01000000
   Booting using the fdt blob at 0x1000000
   of_flat_tree at 0x01000000 size 0x000000a9
Initial value for argc=3
Final value for argc=3
## FIT configuration was not specified
using: FDT
## initrd_high = 0x3fffffff, copy_to_ram = 1
   ramdisk load start = 0x00000000, ramdisk load end = 0x00000000
## device tree at 0000000001000000 ... 00000000010000a8 (len=12457 [0x30A9])
   Loading Device Tree to 000000003ffb8000, end 000000003ffbb0a8 ... OK
Initial value for argc=3
Final value for argc=3
1分pk10 ## Transferring control to Linux (at address 80000)...

Starting kernel ...

flushing dcache successfully.

1分pk10 看着好像已经okay了,不过有个地方需要重点解释一下(上面黄色部分)。

还记得我们在“u-boot启动流程分析(2)_板级(board)部分”中,介绍u-boot relocation的时候,提到过:“u-boot会被relocated到memory的高端位置执行”。上面“Current stack ends at 0x3ffbc4f0 ”可以佐证(u-boot代码当前的栈是在0x3ffbc4f0处,是高端地址)。

这样做的好处很明显:kernel是在低端运行(例如0x80000之后),u-boot在高端,相隔十万八千里,互不干涉。

1分pk10 与此同时,booti在boot kernel之前,将dtb文件也搬到高端地址了(000000003ffb8000),这样做可以避免kernel在执行的时候,破坏内存中的device tree信息。挺好!

4. 修改kernel代码,点亮LED

1分pk10 经过上面的步骤,kernel貌似被成功boot了,但怎么证明呢?

1分pk10 在kernel的入口处点一下LED吧,改动的代码如下(不过多解释,也不再上传到github了,太野了~~~):

diff --git a/arch/arm64/kernel/head.S b/arch/arm64/kernel/head.S
index 85da0f5..449feae 100644
--- a/arch/arm64/kernel/head.S
+++ b/arch/arm64/kernel/head.S
@@ -210,6 +210,14 @@ section_table:
#endif
 
ENTRY(stext)
+loop_test:
+       ldr     x1, =0xffffffff
+       ldr     x0, =0xe01b0000
+       str     x1, [x0]
+       ldr     x0, =0xe01b0008
+       str     x1, [x0]
+       b       loop_test

+
        bl      preserve_boot_args
        bl      el2_setup                       // Drop to EL1, w20=cpu_boot_mode
        mov     x23, xzr                        // KASLR offset, defaults to 0

再次编译后,按照第3章的步骤,再次boot之,应该就能看到灯亮了。虽然只是小小的一步,但后面的事情就好办了。

 

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标签: arm64 u-boot dtb bootm booti Image

评论:

raceant
2017-08-16 17:53
hi wowo,
最近测试用到从initrd启动,不进一步挂载root文件系统,之前ubuntu上是通过init脚本去挂载的,修改后即可。
现在有个板子使用的是buildroot,选择通过busybox的init启动,进到initrd后一直尝试挂载rootfs,不能取消,
你遇见过这种情况么?
wowo
2017-08-17 18:42
@raceant:busybox有源码,你去看看实现就可以了,我都五六年没折腾过busybox了,都记不清了~~~

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