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U-Boot配置与编译

概述

U-Boot（Universal Boot Loader）是嵌入式系统中最常用的引导加载程序，支持多种处理器架构。

U-Boot功能

  1. 硬件初始化：初始化CPU、内存、外设
  2. 内核加载：从存储设备加载Linux内核
  3. 设备树加载：加载设备树文件
  4. 环境变量管理：管理启动参数
  5. 命令行接口：提供交互式命令行

获取U-Boot源码

Bash
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# 从官方仓库获取
git clone https://source.denx.de/u-boot/u-boot.git

# 或使用特定版本
git clone -b v2023.10 https://source.denx.de/u-boot/u-boot.git

配置U-Boot

查看支持的板子

Bash
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make list-configs                    # 列出所有支持的配置

选择默认配置

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# 以树莓派为例
make rpi_3_32b_defconfig             # 树莓派3 32位
make rpi_4_32b_defconfig             # 树莓派4 32位

# 以全志芯片为例
make sun8i_h3_defconfig              # 全志H3
make sun50i_h6_defconfig             # 全志H6

# 以NXP芯片为例
make mx6sabresd_defconfig            # i.MX6
make imx8mm_evk_defconfig            # i.MX8M Mini

图形化配置

Bash
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make menuconfig                      # ncurses图形界面
make xconfig                         # Qt图形界面
make gconfig                         # GTK图形界面

编译U-Boot

基本编译

Bash
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make                                 # 编译
make -j$(nproc)                      # 多核编译

交叉编译

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# 设置交叉编译工具链
export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
export ARCH=arm

make                                 # 编译

完整编译流程

Bash
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# 清理
make distclean

# 配置
make xxx_defconfig

# 编译
make -j$(nproc)

常用配置项

串口配置

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# 在menuconfig中
Device Drivers  --->
    Serial drivers  --->
        [*] Support for a generic UART
        (0) UART base address
        (115200) Default baud rate

内存配置

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# 设置内存大小
CONFIG_SYS_SDRAM_BASE=0x40000000
CONFIG_SYS_SDRAM_SIZE=0x40000000    # 1GB

启动参数

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# 设置默认启动参数
CONFIG_BOOTCOMMAND="run distro_bootcmd"
CONFIG_BOOTDELAY=3                   # 启动延时3秒

U-Boot命令

信息查看命令

Bash
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printenv                             # 打印环境变量
version                              # 查看版本信息
bdinfo                               # 查看板级信息

内存操作命令

Bash
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md 0x40000000 10                     # 显示内存（10个字）
mw 0x40000000 0x12345678             # 写入内存
cp 0x40000000 0x50000000 100         # 复制内存

存储设备命令

Bash
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mmc info                             # MMC信息
mmc list                             # 列出MMC设备
mmc dev 0                            # 选择MMC设备0
mmc read 0x42000000 0 100            # 读取MMC
fatls mmc 0:1                        # 列出FAT分区文件
fatload mmc 0:1 0x42000000 zImage    # 加载文件

网络命令

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dhcp                                 # DHCP获取IP
tftp 0x42000000 zImage               # TFTP下载文件
ping 192.168.1.1                     # ping测试

启动命令

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bootz 0x42000000                     # 启动zImage内核
bootm 0x42000000                     # 启动uImage内核
boot                                 # 执行默认启动命令

环境变量配置

设置环境变量

Bash
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setenv bootcmd 'fatload mmc 0:1 0x42000000 zImage; bootz 0x42000000'
setenv bootargs 'console=ttyS0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rootwait'
saveenv                              # 保存环境变量

常用环境变量

变量 说明
bootcmd 自动启动命令
bootargs 内核启动参数
bootdelay 启动延时（秒）
baudrate 串口波特率
ipaddr 开发板IP地址
serverip 服务器IP地址

烧写U-Boot

烧写到SD卡

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# 查看SD卡设备
lsblk

# 烧写U-Boot
dd if=u-boot-sunxi-with-spl.bin of=/dev/sdX bs=1024 seek=8

烧写到eMMC

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# 在U-Boot命令行中
mmc dev 1                            # 选择eMMC
tftp 0x42000000 u-boot.bin           # 下载U-Boot
mmc write 0x42000000 0 100           # 写入eMMC

调试U-Boot

启用调试输出

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# 在menuconfig中
Boot options  --->
    [*] Enable boot arguments
    (earlycon=uart8250,mmio32,0x21c0500 console=ttyS0,115200) Default boot arguments

使用JTAG调试

Bash
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# 连接JTAG调试器
openocd -f interface/jlink.cfg -f target/imx6.cfg

参考资料