ARM以及启动和烧写等方面

本文所述的ARM的指的是Cortex A系列以及ARM9，ARM11，跑Linux操作系统。对于CortexM系列并不一定完全适用；

谈到ARM以及启动和烧写等方面，首先我们要明确一下几个关键词：Uboot，Cmdline，启动方式选择，文件系统格式，存储介质，如NAND，EMMC，SD卡等

下面一个一个做相关介绍：

启动方式：

① 一般CPU都可以配置为从多种介质启动，比如SPI Nor Flash，NAND，EMMC，SD卡，U盘等

② 大致原理是CPU内部ROM有一段固化的启动代码，根据CPU配置引脚，判断启动位置，然后从外部介质读取数据启动

③ 一般启动介质的前一部分代码的作用必须是：初始化硬件参数，自身拷贝

④ 关于自拷贝：因为CPU内部RAM很小，因此只能读取一部分启动介质的数据即Uboot到内部RAM运行，所以Uboot前一部分的工作需要将自身剩余部分拷贝到外部RAM中，然后加载运行

Uboot：

① 主要作用：引导Linux系统（主要是从存储介质的哪个地方读取Kernel，传递什么样的启动参数）

② 其他功能：支持很多命令，主要是存储控制和网络命令，最终目的还是引导和升级系统用

③ 常用操作：TFTP，NAS，Flash操作，UBI操作，Setenv，boot等

④ 一般升级系统流程：使用tftp方式从主机下载kernel及文件系统等文件，然后使用flash等命令烧写到存储介质如NAND，最后设定启动参数，然后引导系统启动；

⑤ 一般调试流程，介绍2种：

- 使用NAS从主机直接加载文件系统，直接在线调试，快捷方便

- 设定从SD卡启动，从SD卡加载kernel和文件系统调试

CMDLINE：

① 一般由Uboot传递给Kernel，或者Kernel中配置写死不过一般很少见

② 主要2个参数：

第一，指定console设备，用于打印输出及做控制台用

第二，指定rootfs挂载分区和类型

③ 看2个例子：

从NAND启动，/proc/cmdline，加载的是UBI文件系统，位置在mtd3

console=ttymxc0，115200 ubi.mtd=3 root=ubi0:rootfs rootfstype=ubifs mtdparts=gpmi-nand:5m（boot），10m（kernel），1m（dtb），-（rootfs）

从SD卡启动，/proc/cmdline，加载的是ext4文件系统，位置在sd卡第二分区mmcblk0p2

console=ttymxc0，115200 root=/dev/mmcblk0p2 rootwait rw rootdelay=5 mem=256M fstype=ext4 mtdparts=gpmi-nand:5m（boot），10m（kernel），1m（dtb），-（rootfs）

存储介质：

主要介绍Raw Flash 及 FTL devices区别

Flash特点：写入前需要先擦除，有寿命且不长，而且容易产生坏块

RAW Flash：即裸芯片，没有控制器，针对其主要操作有擦除，读和写

Device： 在裸芯片上加了控制器，比如SD卡，U盘等；加了控制器后，只需要读和写就行了，不需要擦除。控制器做了一系列的工作：擦除，磨损平衡，磨损算法等等，一个控制器算法的好坏直接决定了设备的使用寿命。

文件系统：

① FAT：windows常用文件系统，一般U盘，sd卡即为fat格式

② ext2/3/4，Linux常用文件系统，一般用于FTL Device，即只有读和写

③ JFFS2，Linux常用，一般用于容量较小的Flash，且是Raw Flash，MTD设备

④ UBIFS，Linux常用文件系统，只能用于Raw Flash，因为kernel ubi子系统，有相关的磨损平衡算法，可以保证效率

⑤ SD卡启动，文件系统挂载情况：

# mount

/dev/root on / type ext4 （rw，noatime，data=ordered）

proc on /proc type proc （rw，nosuid，nodev，noexec，noatime）

sysfs on /sys type sysfs （rw，nosuid，nodev，noexec，noatime）

tmpfs on /tmp type tmpfs （rw，nosuid，nodev，noatime）

tmpfs on /dev type tmpfs （rw，nosuid，relatime，size=512k，mode=755）

devpts on /dev/pts type devpts （rw，nosuid，noexec，relatime，mode=600）

debugfs on /sys/kernel/debug type debugfs （rw，noatime）

#

# cat /proc/mtd

dev： size erasesize name

mtd0： 00500000 00020000 “boot”

mtd1： 00a00000 00020000 “kernel”

mtd2： 00100000 00020000 “dtb”

mtd3： 0f000000 00020000 “rootfs”

⑥ NAND启动，文件系统挂载情况：

# mount

ubi0:rootfs on / type ubifs （rw，relatime）

devtmpfs on /dev type devtmpfs （rw，relatime，size=89164k，nr_inodes=22291，mode=755）

proc on /proc type proc （rw，relatime）

devpts on /dev/pts type devpts （rw，relatime，gid=5，mode=620）

tmpfs on /dev/shm type tmpfs （rw，relatime，mode=777）

tmpfs on /tmp type tmpfs （rw，relatime）

tmpfs on /run type tmpfs （rw，nosuid，nodev，relatime，mode=755）

sysfs on /sys type sysfs （rw，relatime）

#

# cat /proc/mtd

dev： size erasesize name

mtd0： 00500000 00020000 “boot”

mtd1： 00a00000 00020000 “kernel”

mtd2： 00100000 00020000 “dtb”

mtd3： 0f000000 00020000 “rootfs”

烧写过程：

① 一般从SD卡等外部方式启动，在Uboot中，使用flash命令及UBI命令分别烧写uboot，dtb，kernel，rootfs到对应的分区即可

② 第二使用芯片厂家的烧写工具，如nxp的 mfgtoos，在pc上通过usb烧写文件

③ 如已有uboot，在uboot中从sd卡，U盘等读取文件烧写；或tftp从pc下载文件烧写

升级过程：

① 此升级指的是Uboot OK的前提下做Uboot，kernel，rootfs等升级

② 通过SD卡升级，一般是首先在PC上制作SD卡启动分区，通过官方的工具烧写升级文件到SD卡即可；此处的升级文件分两个方面：

最小升级内核，并且包含升级脚本，此脚本会将目标文件烧写到存储介质中

目标升级文件，即要烧写到比如NAND中的文件

③ 以NXP SD卡升级为例说明此过程：

首先是Uboot启动过程：

U-Boot 2016.03-mys-imx6ulx+gca7b81f （Apr 27 2017 - 07:55:51 +0800）

CPU： Freescale i.MX6ULL rev1.0 528 MHz （running at 396 MHz）

CPU： Commercial temperature grade （0C to 95C） at 39C

Reset cause： POR

Board： MX6ULL 14x14 EVK

I2C： ready

DRAM： 512 MiB

MMC： FSL_SDHC： 0， FSL_SDHC： 1

*** Warning - bad CRC， using default environment

Display： TFT43AB （480x272）

Video： 480x272x24

In： serial

Out： serial

Err： serial

switch to partitions #0， OK

mmc0 is current device

Net： Board Net Initialization Failed

No ethernet found.

Normal Boot

Hit any key to stop autoboot： 0

switch to partitions #0， OK

mmc0 is current device

switch to partitions #0， OK

mmc0 is current device

reading boot.scr

423 bytes read in 10 ms （41 KiB/s）

Running bootscript from mmc 。..

## Executing script at 80800000

reading zImage

6789824 bytes read in 302 ms （21.4 MiB/s）

reading mys-imx6ull-14x14-evk-gpmi-weim.dtb

36951 bytes read in 20 ms （1.8 MiB/s）

Kernel image @ 0x83000000 ［ 0x000000 - 0x679ac0 ］

## Flattened Device Tree blob at 84000000

Booting using the fdt blob at 0x84000000

Using Device Tree in place at 84000000， end 8400c056

Starting kernel 。.

最小系统加载启动完毕后，运行升级脚本

VFS： Mounted root （ext4 filesystem） on device 179:2.

devtmpfs： mounted

Freeing unused kernel memory： 432K （80b54000 - 80bc0000）

INIT： version 2.88 booting

Starting udev

udevd［114］： starting version 3.1.5

random： udevd urandom read with 32 bits of entropy available

EXT4-fs （mmcblk0p2）： re-mounted. Opts： data=ordered

bootlogd： cannot allocate pseudo tty： No such file or directory

FAT-fs （mmcblk0p1）： Volume was not properly unmounted. Some data may be corrupt. Please run fsck.

ALSA： Restoring mixer settings.。.

/usr/sbin/alsactl： load_state:1735： No soundcards found.。.

INIT： Entering runlevel： 5

Starting system message bus： dbus.

System update start 。..

prepare files are okay

升级脚本分析：

root@mys6ull14x14:/run/media/mmcblk0p2# cat usr/bin/flash_nand.sh

#！/bin/sh

part_uboot=0

part_kernel=1

part_dtb=2

part_rootfs=3

echo heartbeat 》 /sys/class/leds/user/trigger

mfg_path=/run/media/mmcblk0p1/mfg-images

//升级目标文件

uboot=${mfg_path}/u-boot.imx

kernel=${mfg_path}/zImage

dtb=${mfg_path}/gpmi-weim.dtb

rootfs=${mfg_path}/core-image-base.rootfs.tar.xz

if ［ -d $mfg_path ］ && ［ -s $uboot ］ && ［ -s $kernel ］ && ［ -s $dtb ］ && ［ -s $rootfs ］

then

echo “prepare files are okay”

else

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

echo “file or directory not exist”

fi

直接使用Flash命令烧写Uboot到对应分区

echo “Flashing uboot”

flash_erase /dev/mtd${part_uboot} 0 0 && kobs-ng init -x -v ${uboot}

if ［ $？ -eq 0 ］

then

echo “Flash uboot okay”

else

echo “Flash uboot failed”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

直接使用Flash命令烧写kernel到对应分区

echo “Flashing kernel”

flash_erase /dev/mtd${part_kernel} 0 0 && nandwrite -p /dev/mtd${part_kernel} -p ${kernel}

if ［ $？ -eq 0 ］

then

echo “Flash kernel okay”

else

echo “Flash kernel failed”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

直接使用Flash命令烧写dtb到对应分区

echo “Flashing dtb”

flash_erase /dev/mtd${part_dtb} 0 0 && nandwrite -p /dev/mtd${part_dtb} -p ${dtb}

if ［ $？ -eq 0 ］

then

echo “Flash dtb file okay”

else

echo “Flash dtb file failed”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

烧写rootfs比较特别，此处是使用ubifs，因此需要先使用ubi命令在NAND上建立好文件系统格式

echo “Flashing rootfs”

flash_erase /dev/mtd${part_rootfs} 0 0

if ［ $？ -ne 0 ］

then

echo “erase /dev/mtd${part_rootfs} fail”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

ubiformat /dev/mtd${part_rootfs}

if ［ $？ -ne 0 ］

then

echo “format /dev/mtd${part_rootfs} fail”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

ubiattach /dev/ubi_ctrl -m ${part_rootfs}

if ［ $？ -ne 0 ］

then

echo “attach /dev/mtd${part_rootfs} fail”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

ubimkvol /dev/ubi0 -Nrootfs -m

if ［ $？ -ne 0 ］

then

echo “make volume /dev/mtd${part_rootfs} fail”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

mkdir -p /run/media/mtd${part_rootfs} /

&& mount -t ubifs ubi0:rootfs /run/media/mtd${part_rootfs}

if ［ $？ -ne 0 ］

then

echo “mount /dev/mtd${part_rootfs} fail”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

建立好ubi格式之后，直接将rootfs压缩包解压到对应分区即可；

tar xvf ${rootfs} -C /run/media/mtd${part_rootfs}

if ［ $？ -eq 0 ］

then

echo “Flash filesystem okay”

sync && sync && sync

echo none 》 /sys/class/leds/user/trigger

echo 1 》 /sys/class/leds/user/brightness

else

echo “Flash filesystem failed”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

umount /run/media/mtd${part_rootfs}

exit

fi

umount /run/media/mtd${part_rootfs}

echo “Programming success”

echo “You need reboot the board”

版权声明：本文为博主 WindLOR 原创文章，

遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。

原文链接：https://blog.csdn.net/wind0419/article/details/77973144

审核编辑：何安