52、U-boot2023的移植教程

本文主要是介绍52、U-boot2023的移植教程，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

uboot：https://ftp.denx.de/pub/u-boot/
nxp-uboot：https://github.com/nxp-imx/uboot-imx

1、顶层Makefile

文件加入编译的两种方式：以xxx/xxx.c文件为例
1、使用menuconfig:
先编辑.c所在目录下的Kconfig，加入配置项xxx
再编辑.c所在目录下的Makefile，添加obj-$(CONFIG_xxx) = xxx.o
2、不使用menuconfig:
直接编辑.c所在目录下的Makefile，添加obj-y = xxx.o
说明：$(libs-y)依赖每个文件夹下的xxx-in.o，而每个文件夹下的xxx-in.o又依赖当前文件夹的所有.o文件。

2、Kbuild框架

<1>在scripts文件夹下，有一个Kbuild.include文件中定义了如下几个关键的变量：181: build := -f $(srctree)/scripts/Makefile.build obj187: modbuiltin := -f $(srctree)/scripts/Makefile.modbuiltin obj193: dtbinst := -f $(srctree)/scripts/Makefile.dtbinst obj199: clean := -f $(srctree)/scripts/Makefile.clean obj205  hdr-inst := -f $(srctree)/scripts/Makefile.headersinst obj217: echo-cmd = $(if $($(quiet)cmd_$(1)),\echo '  $(call escsq,$($(quiet)cmd_$(1)))$(echo-why)';).....<2>在顶层Makefile文件的391-393行有如下：# We need some generic definitions (do not try to remake the file).scripts/Kbuild.include: ;include scripts/Kbuild.include                   # 包含<1>中定义的变量<3>在顶层Makefile文件的1232-1234行有如下：%.imx: $(IMX_DEPS) %.bin$(Q)$(MAKE) $(build)=arch/arm/mach-imx $@    # <1>中定义的build被使用$(BOARD_SIZE_CHECK)<4>在顶层Makefile文件的1255-1259行有如下:(make dtbs命令)PHONY += dtbsdtbs: dts/dt.dtb@:dts/dt.dtb: u-boot$(Q)$(MAKE) $(build)=dts dtbs  展开得：@ make -f $(srctree)/scripts/Makefile.build obj=dts dtbs其中：obj=dts是一个传入的变量, dtbs是要构建的目标

2、u-boot.map文件

反汇编：arm-linux-gnueabihf-objdump -D -m arm u-boot > u-boot.dis

./scripts/dtc/dtc -I dtb -O dts -o ./itop.dts ./arch/arm/dts/imx6ull-14x14-itop.dtb

./scripts/dtc/dtc -I dtb -O dts -o ./evk.dts ./arch/arm/dts/imx6ull-14x14-evk.dtb

注意：如何确定哪个.c文件的哪个函数被编译？
通过函数名在u-boot.map、u-boot.dis这两个文件中搜索。先在u-boot.dis找到函数的链接地址，以此链接地址在u-boot.map中搜索，即可确定是哪个.c文件下的函数被编译。

save_boot_params_ret:/* disable interrupts (FIQ and IRQ), also set the cpu to SVC32 mode, except if in HYP mode already *//* 禁用中断（FIQ 和 IRQ），同时将处理器设置为 SVC32 模式，除非已经处于 HYP 模式。 */mrs	r0, cpsr            @ 将当前程序状态寄存器(CPSR)的值加载到寄存器r0中and	r1, r0, #0x1f		@ 使用掩码操作提取r0的低5位，即当前的处理器模式teq	r1, #0x1a		    @ 测试是否当前处理器模式为HYP模式(Hypervisor mode)bicne	r0, r0, #0x1f	@ 如果不在HYP模式，清除 CPSR 中的所有模式位orrne	r0, r0, #0x13	@ 如果不在HYP模式，设置 CPSR 的模式为SVC模式orr	r0, r0, #0xc0		@ 禁用FIQ和IRQ中断，将 CPSR 的FIQ和IRQ位设置为 1msr	cpsr,r0             @ 将修改后的 CPSR 的值写回 CPSR 寄存器，完成设置/* Set V=0 in CP15 SCTLR register - for VBAR to point to vector *//* 将 CP15 的 SCTLR 寄存器中将 V 位设置为0，以便将 VBAR 指向向量表 */mrc	p15, 0, r0, c1, c0, 0	@ 读取 CP15 SCTLR 寄存器里面的值bic	r0, #CR_V		        @ 将 CP15 SCTLR 寄存器中的 V 位清零mcr	p15, 0, r0, c1, c0, 0	@ 写回修改后的值到 CP15 SCTLR 寄存器/* Set vector address in CP15 VBAR register *//* 在 CP15 的 VBAR 寄存器中设置向量表的地址   */ldr	r0, =_start             @ 将 _start 符号的地址加载到寄存器 r0 中mcr	p15, 0, r0, c12, c0, 0	@ 将 r0 中的地址写入 CP15 VBAR 寄存器，设置异常向量表基地址bl	cpu_init_cp15bl	cpu_init_critbl	_main注：对于CP15协处理器的操作，CP15有c0-c15共16个寄存器组，每个组里面含有多个寄存器
mcr	p15, 0, r0, c12, c0, 0  @读操作，读取c12寄存器组里面的c0,0对应的寄存器到r0中
注意：c0,0并不是偏移的意思，而是由具体的表决定的，不要以为c0,1就是组里的第1个寄存器，这是不一定的。具体的cx,x对应组里面的第几个寄存器，参考手册上有写。

/************************************************************************************** cpu_init_cp15* 设置 CP15 寄存器（缓存、MMU、TLBs）。如果定义了 CONFIG_SYS_ICACHE_OFF，则打开 I-cache。*************************************************************************************/
cpu_init_cp15:/* Invalidate L1 I/D */mov	r0, #0			        @ set up for MCR (r0 = 0)mcr	p15, 0, r0, c8, c7, 0	@ invalidate TLBs (置零)mcr	p15, 0, r0, c7, c5, 0	@ invalidate icache (置零)mcr	p15, 0, r0, c7, c5, 6	@ invalidate BP array (置零)dsbisb/* disable MMU stuff and caches */mrc	p15, 0, r0, c1, c0, 0  @ 读 SCTLR => r0 bic	r0, r0, #0x00002000	   @ clear bits 13 (--V-)bic	r0, r0, #0x00000007	   @ clear bits 2:0 (-CAM)orr	r0, r0, #0x00000002	   @ set bit 1 (--A-) Alignorr	r0, r0, #0x00000800	   @ set bit 11 (Z---) BTBorr	r0, r0, #0x00001000	   @ set bit 12 (I) I-cachemcr	p15, 0, r0, c1, c0, 0  @ 写 r0 => SCTLRmov	r5, lr			       @ Store my Caller (r5 = lr)(跳转)mrc	p15, 0, r1, c0, c0, 0  @ r1 has Read Main ID Register (r1 = MIDR)mov	r3, r1, lsr #20		   @ get variant field (r3 = r1>>20)and	r3, r3, #0xf		   @ r3 has CPU variant (r3 = r3&0xf)and	r4, r1, #0xf		   @ r4 has CPU revision (r4 = r1&0xf)mov	r2, r3, lsl #4		   @ shift variant field for combined value(r2 = r3<<4)orr	r2, r4, r2		       @ r2 has combined CPU variant + revision(r2 = r4|r2)/* Early stack for ERRATA that needs into call C code */
#if defined(CONFIG_SPL_BUILD) && defined(CONFIG_SPL_STACK)ldr	r0, =(CONFIG_SPL_STACK)
#elseldr	r0, =(SYS_INIT_SP_ADDR)
#endifbic	r0, r0, #7	 @ 8-byte alignment for ABI compliance(将r0最低的三个比特位清零)mov	sp, r0       @ SP = r0mov	pc, r5	     @ back to my caller ( pc=r5 )(返回)

cpu_init_crit:b lowlevel_init   #(注意:这是一个无返回跳转)# 下面具体分析lowlevel_init -------------------------------------------------
lowlevel_init：/*Setup a temporary stack. Global data is not available yet. */
#if defined(CONFIG_SPL_BUILD) && defined(CONFIG_SPL_STACK)ldr	sp, =CONFIG_SPL_STACK  @ 设置堆栈指针
#elseldr	sp, =SYS_INIT_SP_ADDR  @ 设置堆栈指针
#endifbic	sp, sp, #7    @ 8字节对齐 for ABI compliance(将sp最低的三个比特位清零) 
#ifdef CONFIG_SPL_DMmov	r9, #0        @ r9 = 0
#elsepush  {ip, lr}    @ 压ip入栈、压lr入栈bl	s_init        @ 调用s_init(C函数)初始化处理器的时钟pop	{ip, pc}      @ 出栈#include <asm/io.h>
#include <asm/arch/imx-regs.h>

_main:
#if defined(CONFIG_TPL_BUILD) && defined(CONFIG_TPL_NEEDS_SEPARATE_STACK)ldr	r0, =(CONFIG_TPL_STACK)
#elif defined(CONFIG_SPL_BUILD) && defined(CONFIG_SPL_STACK)ldr	r0, =(CONFIG_SPL_STACK)
#elseldr	r0, =(SYS_INIT_SP_ADDR)
#endifbic	r0, r0, #7	/* 8-byte alignment for ABI compliance */mov	sp, r0                       @ sp = r0 (设置栈指针)bl	board_init_f_alloc_reserve   @ 在栈中，分配早期的malloc区域和gd区域(r0为函数的参数)mov	sp, r0                       @ sp = r0 (r0为函数的返回值)/* set up gd here, outside any C code */mov	r9, r0                       @ r9 = r0bl	board_init_f_init_reserve    @ 对早期的malloc区域和gd区域进行初始化(r0为函数的参数)#if defined(CONFIG_DEBUG_UART) && CONFIG_IS_ENABLED(SERIAL)bl	debug_uart_init
#endif#if defined(CONFIG_SPL_BUILD) && defined(CONFIG_SPL_EARLY_BSS)CLEAR_BSS
#endifmov	r0, #0bl	board_init_fldr	r0, [r9, #GD_START_ADDR_SP]	/* sp = gd->start_addr_sp */bic	r0, r0, #7	/* 8-byte alignment for ABI compliance */mov	sp, r0ldr	r9, [r9, #GD_NEW_GD]		/* r9 <- gd->new_gd */adr	lr, here......bl relocate_code......

struct driver *drv = ll_entry_start(struct driver, driver);struct driver *drv = ({									\static char start[0] __aligned(CONFIG_LINKER_LIST_ALIGN)	\__attribute__((unused))					\__section("__u_boot_list_2_driver_1");			\struct driver * tmp = (struct driver *)&start;					\asm("":"+r"(tmp));						\tmp;								\
});//说明：返回__u_boot_list_2_driver_1段的第一个元素的起始地址

3.1、添加自己的单板<主>

1、添加头文件cp ./include/configs/mx6ullevk.h   ./include/configs/mx6ullitop.hvim  ./include/configs/mx6ullitop.h修改.h开头的宏定义2、添加板级文件夹cp -r ./board/freescale/mx6ullevk   ./board/freescale/mx6ullitopmv ./board/freescale/mx6ullitop/mx6ullevk.c ./board/freescale/mx6ullitop/mx6ullitop.cvim ./board/freescale/mx6ullitop/Kconfigvim ./board/freescale/mx6ullitop/Makefilevim ./board/freescale/mx6ullitop/MAINTAINERSvim ./board/freescale/mx6ullitop/imximage.cfg3、添加设备树文件1cp  ./arch/arm/dts/imx6ull-14x14-evk.dts  ./arch/arm/dts/imx6ull-14x14-itop.dtsvim ./arch/arm/dts/imx6ull-14x14-itop.dtsvim ./arch/arm/dts/Makefile在 dtb-$(CONFIG_MX6ULL) 添加一项imx6ull-14x14-itop.dtb \   （为了使能dtb的编译）4、添加设备树文件2 cp ./arch/arm/dts/imx6ull-14x14-evk-u-boot.dtsi ./arch/arm/dts/imx6ull-14x14-itop-u-boot.dtsi5、添加默认配置文件cp ./configs/mx6ull_14x14_evk_defconfig ./configs/mx6ull_14x14_itop_defconfigvim configs/mx6ull_14x14_itop_defconfig<1>找到 CONFIG_TARGET_MX6ULL_14X14_EVK=y<1>改为 CONFIG_TARGET_MX6ULL_14X14_ITOP=y<2>找到 CONFIG_DEFAULT_DEVICE_TREE="imx6ull-14x14-evk"<2>改为 CONFIG_DEFAULT_DEVICE_TREE="imx6ull-14x14-itop"6、修改Kconfig文件vim ./arch/arm/mach-imx/mx6/Kconfig添加config TARGET_MX6ULL_14X14_ITOPbool "Support mx6ull_14x14_itop"depends on MX6ULLselect BOARD_LATE_INITselect DMselect DM_THERMALselect MX6ULLimply CMD_DM添加source "board/freescale/mx6ullitop/Kconfig"
7、修改 ./arch/arm/mach-imx/cpu.c,在reset_cpu函数中添加如下代码：方法一：注释掉此函数，此时会链接drivers/watchdog/imx_watchdog.c中的reset_cpu函数
/*
__weak void reset_cpu(void)
{return;
}
*/
方法二：修改函数如下
__weak void reset_cpu(void)
{#include <fsl_wdog.h>struct watchdog_regs *wdog = (struct watchdog_regs *)WDOG1_BASE_ADDR;//do not assert internal resetu16 wcr = 0x04|0x10; // WCR_WDE|WCR_SRS //Write 3 times to ensure it works, due to IMX6Q errata ERR004346 writew(wcr, &wdog->wcr);writew(wcr, &wdog->wcr);writew(wcr, &wdog->wcr);//Start while for(;;);return;
}

3.2、移植网络的驱动<主>

< 1 >设备树：imx6ull-14x14-itop.dts

一、设备树：目录
[arch/arm/dts/imx6ull-14x14-itop.dts]|-->#include "imx6ull.dtsi"|-->#include "imx6ul.dtsi"|-->#include <dt-bindings/clock/imx6ul-clock.h>|-->#include <dt-bindings/gpio/gpio.h>|-->#include <dt-bindings/input/input.h>|-->#include <dt-bindings/interrupt-controller/arm-gic.h>|-->#include "imx6ul-pinfunc.h"|-->#include "imx6ull-pinfunc.h"|-->#include "imx6ull-pinfunc-snvs.h"|-->#include "imx6ul-14x14-evk.dtsi"
[arch/arm/dts/imx6ull-14x14-evk-u-boot.dtsi]
二、设备树：网络相关
[arch/arm/dts/imx6ull-14x14-itop.dts]|-->#include "imx6ull.dtsi"|-->#include "imx6ul.dtsi"//Fast Ethernet Controller 1 (CPU内部资源)
&fec1 { pinctrl-names = "default";pinctrl-0 = <&pinctrl_enet1 &pinctrl_enet1_reset>; //zjh addphy-mode = "rmii";phy-handle = <&ethphy0>;phy-supply = <&reg_peri_3v3>;phy-reset-gpios = <&gpio5 7 GPIO_ACTIVE_LOW>; //zjh addphy-reset-duration = <200>;                   //zjh addstatus = "okay";
};
//Fast Ethernet Controller 2 (CPU内部资源)
&fec2 { pinctrl-names = "default";pinctrl-0 = <&pinctrl_enet2 &pinctrl_enet2_reset>; //zjh addphy-mode = "rmii";phy-handle = <&ethphy1>;phy-supply = <&reg_peri_3v3>;phy-reset-gpios = <&gpio5 8 GPIO_ACTIVE_LOW>; //zjh addphy-reset-duration = <200>;                   //zjh addstatus = "okay";mdio { //MDIO总线：用于连接 FEC 和 PHY 设备#address-cells = <1>;#size-cells = <0>;ethphy0: ethernet-phy@2 { //(网口1)compatible = "ethernet-phy-id0022.1560";reg = <2>;                //phy芯片地址(硬件电路决定)micrel,led-mode = <1>;clocks = <&clks IMX6UL_CLK_ENET_REF>;clock-names = "rmii-ref";};ethphy1: ethernet-phy@1 { //(网口2)compatible = "ethernet-phy-id0022.1560";reg = <1>;                //phy芯片地址(硬件电路决定)micrel,led-mode = <1>;clocks = <&clks IMX6UL_CLK_ENET2_REF>;clock-names = "rmii-ref";};};
};

< 2 >迅为开发板硬件原理图

5、DM框架

DM 是 U-Boot 中的驱动框架，全称 Driver Mode。
Linux 中 platform bus 模型的驱动有着三要素：device 、bus 、driver
Uboot 中 Driver Mode 模型的驱动也有三要素：udevice、uclass、driver。

1、udevice 描述具体的某一个硬件设备。struct udevice {const struct driver *driver;const char *name;......};通过三种路径生成：a、dts设备节点。(大多数使用)b、U_BOOT_DEVICE(__name) 宏申明 (少部分使用)c、主动调用 device_bind_xxx 系列 API (极少部分使用)2、driver 是与这个设备匹配的驱动。通过 U_BOOT_DRIVER(__name) 宏声明。如果 driver 实现了 bind 接口，该 bind 将在 device_bind_common 中 device 和 driver 匹配上后被调用, 而且在 device_bind_common 中会完成 udevice 和 driver 的绑定。driver 一般都有对应的 probe 接口，通过 device_probe(struct udevice *dev) 调用，要注意的是driver 的 bind 接口调用的比 probe 接口早， 大部分在 dm_init_and_scan 中就被调用了driver 一般会提供 ops 操作接口，供上一层调用。需要说明的是，driver 一般都不需要把自己注册到 uclass 中，而是在 device_bind_common 阶段实现 driver 、uclass、device 三者的对接，然后 uclass 层通过 udevice->driver->ops 获取对应 driver 的操作接口。3、uclass 是同一类设备的抽象，提供管理同一类设备的抽象接口主要包括两个类型的结构体：struct uclass_driver 和 struct uclass其中struct uclass_driver 为 struct uclass 的驱动struct uclass_driver {  //由UCLASS_DRIVER(__name)定义const char *name; enum uclass_id id;int (*post_bind)(struct udevice *dev);......};struct uclass {void *priv_;                  //类本身私有数据struct uclass_driver *uc_drv; //类本身的驱动程序struct list_head dev_head;    //该类中的设备列表struct list_head sibling_node;//类链表中的下一个类};

uclass和udevice都是动态生成的。

1、在解析设备树中的设备或直接定义的平台设备的时候，会动态生成udevice。
2、然后找到udevice对应的driver，通过driver中的uclass id得到uclass_driver id。
3、从uclass链表中查找对应的uclass是否已经生成，没有生成的话则动态生成uclass。
注：uclass链表的起点是gd的一个成员：gd->uclass_root (*全局变量gd的很重要*)

设备驱动的使用(应用层使用驱动)

1、首先需要通过 uclass_get_device_xxx 系列 API 拿到该设备的 udevice。
2、然后通过该设备的 uclass 提供的 API 操作该设备。
<+>uclass_get_device_xxx 拿到该设备的 udevice 后会调用该设备的 probe 接口。
以驱动[ pwm backlight ]为例：

/*** drivers/video/simple_panel.c*/
struct udevice *bldev;
uclass_get_device_by_phandle(UCLASS_PANEL_BACKLIGHT, dev, "backlight", &bldev);
backlight_enable(bldev);
backlight_set_brightness(bldev, percent);

x、启动分析(基于IMX6ULL)

u-boot2023:启动详细的代码调用流程
u-boot.lds:  [arch/arm/cpu/u-boot.lds]
-->_start:  [arch/arm/lib/vectors.S]-->reset:  [arch/arm/cpu/armv7/start.S]    -->save_boot_params:  [arch/arm/cpu/armv7/start.S] /*将引导参数保存到内存中*/-->save_boot_params_ret:   [arch/arm/cpu/armv7/start.S]|-->cpu_init_cp15:      [arch/arm/cpu/armv7/start.S]|-->cpu_init_crit:      [arch/arm/cpu/armv7/start.S]|-->lowlevel_init:  [arch/arm/cpu/armv7/lowlevel_init.S]|-->ENTRY(_main)              [arch/arm/lib/crt0.S]|-->board_init_f_alloc_reserve [common/init/board_init.c) /*为u-boot的gd结构体分配空间*/|-->board_init_f_init_reserve  [common/init/board_init.c) /*将gd结构体清零*/|-->board_init_f               [common/board_f.c]|-->initcall_run_list      [include/initcall.h]       /*初始化序列函数*/|-->init_sequence_f[]  [common/board_f.c]         /*初始化序列函数数组 */|-->setup_mon_len|-->fdtdec_setup|-->initf_malloc|-->log_init|-->...|-->arch_cpu_init|-->mach_cpu_init|-->initf_dm|-->board_early_init_f|-->...|-->env_init|-->init_baud_rate|-->serial_init|-->console_init_f|-->...|-->dram_init|-->...---------------------------------------------------------------------------分界线							|-->relocate_code       [arch/arm/lib/relocate.S]    /*主要完成镜像拷贝和重定位*/---------------------------------------------------------------------------分界线|-->relocate_vectors                        [arch/arm/lib/relocate.S]  /*重定位向量表*/|-->board_init_r                            [common/board_r.c]         /*重定向后板级初始化*/|-->initcall_run_list(init_sequence_r)  [include/initcall.h]       /*初始化序列函数*/|-->init_sequence_r[]               [common/board_r.c]         /*初始化序列函数数组*/|-->...|-->initr_dm					/*DM初始化*/ |-->board_init                  |-->...|-->initr_dm_devices            /*DM设备初始化*/|-->stdio_init_tables|-->serial_initialize           /*串口初始化*/|-->initr_announce					      |-->dm_announce                 |-->...	|-->initr_mmc                   /*MMC初始化*/|-->initr_env                   /*环境初始化*/|-->...	|-->interrupt_init|-->board_late_init|-->initr_net                   /*网络初始化*/|-->...|-->run_main_loop     [common/board_r.c] /* It does not return */

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