ARM板移植Linux系统启动（五）Uboot命令行

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上次说到uboot的启动方式，最后会使用autoboot尝试引导kernel，如果失败或者被手动取消，则进入uboot的命令行。最新的uboot命令行已经发展得比较完善，很大程度上接近shell，包含了各种基本的驱动和完整的工具。这些工具的源码大多在u-boot/cmd下，查看Makefile可以看到，根据不同的配置编译出很多命令，你也可以通过搜索字符串U_BOOT_CMD(来查找这些命令的命名。这些命令的列表可以通过命令行输入help来查看，大致分成几个大类。

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Boot

以boot开头的命令，围绕引导kernel的启动过程，有boot, bootm, bootz, bootefi, bootp等等。这其中boot和bootd只是重复调用了autoboot的过程，适用于手动设置参数后启动的情况；其他的boot命令，则适用于不同kernel镜像数据来源。

bootm, bootz, booti

这几个都是从内存中的某个地址获得kernel image。bootz是启动zImage，而bootm和booti是启动uImage，其中booti专门用来启动ARM64的kernel image。
它们的基本语法是：bootX <kernel address> <rootdisk address> <fdt(dts file) address>，这里的address都是指内存的物理地址，需要提前把image和file加载到内存中，其中根文件系统的地址可以省略（包含在kernel image中），用-来代替。
在常规的启动引导过程中，uboot的各种启动方式实际上最后都是调用bootz的，但之前会设置很多环境变量作为启动的参数。在调试过程中，我们也同样可以手动设置好参数，直接用bootX系列来启动系统。

bootefi, bootp, nboot

这三个命令用于不同来源的kernel image，一个来自efi分区中的启动image，一个来自于网络，一个来自nand flash。它们只是比bootz多了一步加载行为，即将kernel image从某个设备拷贝到内存中，本质上是一样的。类似的命令还有tftpboot, usbboot, dhcp, nfs, rarpboot等。

其他boot系的命令也是大同小异，通过help能够看到对应的说明，需要自己根据情况选择使用。

Env

uboot的环境变量跟shell的很相似，是存放在内存中的一些字符串。一个完整的evn包括名字(name)和值(value)，可以通过$XXXX来完成嵌套和调用。它们服务于最后的boot行为，用来定义启动过程中的各种顺序、参数、路径、IP地址等等，你可以通过printenv来查看当前所有的环境变量。

  • askenv <name>：查询某个变量的值
  • editenv <name>：修改某个变量的值，一般用于比较value比较长的情况

  • saveenv：将所有环境变量保存在存储装置中。这个装置可以是nand flash, nor flash, 或者EEPROM，由uboot的源码来定义存储的位置和地址等信息：

    if defined(CONFIG_ENV_IS_IN_NAND)
    #define CONFIG_ENV_OFFSET               0x001c0000
    #define CONFIG_ENV_OFFSET_REDUND        0x001e0000
    #define CONFIG_SYS_ENV_SECT_SIZE        CONFIG_SYS_NAND_BLOCK_SIZE
#elif !defined(CONFIG_ENV_IS_NOWHERE)
/* Not NAND, SPI, NOR or eMMC env, so put ENV in a file on FAT */
    #define CONFIG_ENV_IS_IN_FAT
    #define FAT_ENV_INTERFACE               "mmc"
    #define FAT_ENV_DEVICE_AND_PART         "0:1"
    #define FAT_ENV_FILE                    "uboot.env"
#endif/
define CONFIG_ENV_SIZE     (128 << 10)
  • setenv <name> <value>：修改某个变量的值，如果value为空则表示删除这个变量

常用的环境变量

在调试中，特别是网络调试中，环境变量的设置很重要。一般的网络操作包括ping, boot等等都需要事先设定好正确的环境变量。这里列举几个常用的：

  • baudrate，串口控制台的波特率
  • netmask，网络掩码
  • ethaddr，MAC地址
  • serverip & ipaddr，TFTP服务器端的IP地址以及本地的IP地址
  • bootfile，默认的启动文件名，在网络启动模式中也是默认的下载文件名
  • bootargs，传递给Linux内核的启动参数
  • fdtfile & fdtaddr，dts文件默认文件名以及load的内存地址

外部设备

uboot自带很多外设的驱动，包括USB，MMC，Nand，Nor，GPIO，SPI，MII，I2C……具体的使用帮助可以通过help <tool>来查看。例如USB，在插入U盘的情况下，使用usb start便能看到有partition被检测到，接下来可以通过文件系统的支持来读取和查看U盘上的文件和目录。

文件系统

我使用的这个uboot version为2017.03版本，其中已经包含了对fat, ext(2,3,4), cramfs, cbfs, jffs2, ubifs, yaffs2,zfs, reiserfs等相当多的文件系统支持。这其中用得最多的应该是fat和extX了。以fat为例，几个最重要的命令如下：

  • fatinfo <interface> <dev[:part]>：显示某个设备或分区的信息，如fatinfo mmc 0
  • fatload <interface> <dev[:part]> <addr> <filename> [bytes]：将某个文件前X byte加载到指定的内存地址中，最后一个参数为空时加载整个文件，如fatload usb 0:1 zImage 0x80000000会把U盘上的zImage拷贝到内存的0x80000000处
  • fatls <interface> <dev[:part]> [directory] ：读取并打印目录中的文件列表，如fatls mmc 1:1会打印mmc1 partition1的根目录文件列表
  • fatwrite <interface> <dev[:part]> <addr> <filename> [bytes]：将指定内存开始的X byte保存为文件，如fatwrite mmc 0:1 0x80000000 img 0x1000会将内存0x80000000起始的4K数据保存在emmc0的第一个分区
    其他几个不同的文件系统的工具可照葫芦画瓢。
    文件系统的支持不但意味着在uboot命令行我们可以手动进行文件的读写，还意味着在启动阶段，uboot可以从支持的文件系统分区中读取相应的数据，也就是说，从一个ext4的partition找到zImage并启动是可行的。这给我们配置启动参数以更大的灵活性和可定制性，从TF等设备启动系统也是基于这样的支持。

获取数据和处理

uboot关于数据的处理都是基于物理地址的，除了source和destination的地址，还有一种长度参数length，表示按照字节、字、长来处理内存数据。其中.b以字节为单位；.w以字为单位；.l以长字为单位。注意tool\中间不能有空格，例如需要直接输入cmp.b XXX XXX XXX。

  • cmp<len> <addr1> <addr2> <count>：比较addr1和add2的长度为count的（基于length计算）数据
  • cp<len> <src> <dst> <count>：把count个数据从src复制到dst
  • mw<len> <addr> <vaule> [count]：把addr开始的count个数据设为vaule
  • md<len> addr count：读取并显示addr开始的数据内容
  • crc32 addr count res：使用crc32校验addr开始的长度为count的数据，将结果存放在地址res中

从串口获取和发送数据

在调试中经常需要从串口传输少量数据，虽然用起来比较麻烦，但有时也是必须的。跟串口传输相关的几个tool有：
loadb - load binary file over serial line (kermit mode)
loads - load S-Record file over serial line
loadx - load binary file over serial line (xmodem mode)
loady - load binary file over serial line (ymodem mode)
它们除了传输协议不同，别的都是一样的。一般的调用格式为：loadX <addr> <baudrate>，波特率一般都是115200，addr则是数据加载到的目的内存地址，默认为kernel加载地址，定义在
include/configs/ti_armv7_common.h:#define CONFIG_SYS_LOAD_ADDR 0x82000000
这几个工具的使用，因为是全命令行的，步骤比较多，但网上教程也很多，需要自查即可。

其他命令

其他还有一些普通命令，大多跟shell很像，比如ping, echo, unzip等等。不太常用，也很简单，就不啰嗦了，需要的可以自己用help看看用法。