【精读Uboot】its文件语法

前面我们分析了SPL汇编的执行过程，在SPL之后就要进入另一个loader加载镜像了。在正式分析跳转流程之前，我们需要搞清楚在我们平时下载的imx-boot-xxx这个镜像是如何组成的。

在编译完Uboot、optee和ATF之后，会产生u-boot-spl.bin，u-boot-nodtb.bin，imx8mp-evk.dtb，bl31.bin和tee.bin。首先将ddr的固件和u-boot-spl.bin拼接为u-boot-spl-ddr.bin，这个bin文件就是SPL部分。其余的bin文件需要组装为一个含uboot.bin的文件，然后将这俩个bin组装起来，加上IVT等头信息就得到了最终可用的imx-boot-xxx。

1 image source file

Linux kernel在ARM架构中引入device tree（全称是flattened device tree，后续将会以FDT代称）的时候，怀揣着一个Unify Kernel的梦想，即同一个Image，通过切换不同的dtb支持多个不同的平台。device tree在kernel中普及之后，Uboot也引入了device tree。因此为了和kernel类似，Uboot也需要一种新的image格式，这种格式需要支持以下特性：

1. Image中需要包含多个dtb文件
2. 可以方便的选择使用哪个dtb文件

结合以上两点需求，Uboot推出了新的image格式：FIT image，其中FIT是flattened image tree的简称。它利用了Device Tree Source files（DTS）的语法，生成的image文件也和dtb文件类似（从its编译为itb）。

1.1 image source file的语法分析

下面是i.MX8MP使用的its文件，在image标签中声明了uboot-1，fdt-1，atf-1 ，tee-1子标签，分别代表uboot，dtb，atf和tee。

对于子标签当中的定义，description描述这个子标签是什么；data声明这个bin文件的位置和名称；type声明这个子标签的类型；arch表明最终固件运行的架构；compression表示是否是压缩格式；load声明这个固件在RAM中的加载地址，子固件需要被SPL拷贝到RAM中的对应地址；entry表示二进制文件入口地址。

configurations中声明你需要的配置选择项，可以是多个不同的配置。firmware声明uboot标签名， loadables声明可以跳转的其余固件，fdt声明dtb的标签名。

在SPL 阶段，首先优先加载firmware节点，将fdt加载到紧跟着firmware之后的位置，然后尝试加载kernel节点；失败了再去加载loadables节点里的固件。这里的加载是指加载到RAM的指定位置。

/dts-v1/;

/ {
	description = "Configuration to load ATF before U-Boot";
	#address-cells = <1>;

	images {
		uboot-1 {
			description = "U-Boot (64-bit)";
			data = /incbin/("u-boot-nodtb.bin");
			type = "standalone";
			arch = "arm64";
			compression = "none";
			load = <0x40200000>;
		};
		fdt-1 {
			description = "evk";
			data = /incbin/("evk.dtb");
			type = "flat_dt";
			compression = "none";
		};
		atf-1 {
			description = "ARM Trusted Firmware";
			data = /incbin/("bl31.bin");
			type = "firmware";
			arch = "arm64";
			compression = "none";
			load = <0x00970000>;
			entry = <0x00970000>;
		};
		tee-1 {
			description = "TEE firmware";
			data = /incbin/("tee.bin");
			type = "firmware";
			arch = "arm64";
			compression = "none";
			load = <0x56000000>;
			entry = <0x56000000>;
		};
	};
	configurations {
		default = "config-1";

		config-1 {
			description = "evk";
			firmware = "uboot-1";
			loadables = "atf-1", "tee-1";
			fdt = "fdt-1";
		};
	};
};

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1.2 示意图

下图是i.MX8MP平台在SPL阶段解包FIT后存放各bin文件的示意图。

2. soc.mk

最终的imx-boot文件由 soc.mk制作。u-boot-spl-ddr.bin声明了如何将DDR的固件和u-boot-spl.bin拼接起来；u-boot.itb声明了如何制作fit文件；flash_evk_no_hdmi声明了如何制作最终的imx-boot-xxx。

请自行理解这段Makefile语法。

SPL_LOAD_ADDR = 0x920000
SPL_FSPI_LOAD_ADDR = 0x920000
TEE_LOAD_ADDR =  0x56000000
ATF_LOAD_ADDR = 0x00970000

lpddr4_imem_1d = lpddr4_pmu_train_1d_imem$(LPDDR_FW_VERSION).bin
lpddr4_dmem_1d = lpddr4_pmu_train_1d_dmem$(LPDDR_FW_VERSION).bin
lpddr4_imem_2d = lpddr4_pmu_train_2d_imem$(LPDDR_FW_VERSION).bin
lpddr4_dmem_2d = lpddr4_pmu_train_2d_dmem$(LPDDR_FW_VERSION).bin

u-boot-spl-ddr.bin: u-boot-spl.bin $(lpddr4_imem_1d) $(lpddr4_dmem_1d) $(lpddr4_imem_2d) $(lpddr4_dmem_2d)
	@objcopy -I binary -O binary --pad-to 0x8000 --gap-fill=0x0 $(lpddr4_imem_1d) lpddr4_pmu_train_1d_imem_pad.bin
	@objcopy -I binary -O binary --pad-to 0x4000 --gap-fill=0x0 $(lpddr4_dmem_1d) lpddr4_pmu_train_1d_dmem_pad.bin
	@objcopy -I binary -O binary --pad-to 0x8000 --gap-fill=0x0 $(lpddr4_imem_2d) lpddr4_pmu_train_2d_imem_pad.bin
	@cat lpddr4_pmu_train_1d_imem_pad.bin lpddr4_pmu_train_1d_dmem_pad.bin > lpddr4_pmu_train_1d_fw.bin
	@cat lpddr4_pmu_train_2d_imem_pad.bin $(lpddr4_dmem_2d) > lpddr4_pmu_train_2d_fw.bin
	@dd if=u-boot-spl.bin of=u-boot-spl-pad.bin bs=4 conv=sync
	@cat u-boot-spl-pad.bin lpddr4_pmu_train_1d_fw.bin lpddr4_pmu_train_2d_fw.bin > u-boot-spl-ddr.bin
	@rm -f u-boot-spl-pad.bin lpddr4_pmu_train_1d_fw.bin lpddr4_pmu_train_2d_fw.bin lpddr4_pmu_train_1d_imem_pad.bin lpddr4_pmu_train_1d_dmem_pad.bin lpddr4_pmu_train_2d_imem_pad.bin

u-boot.itb: $(dtb)
	./$(PAD_IMAGE) $(TEE)
	./$(PAD_IMAGE) bl31.bin
	./$(PAD_IMAGE) u-boot-nodtb.bin $(dtb)
	BL32=$(TEE) DEK_BLOB_LOAD_ADDR=$(DEK_BLOB_LOAD_ADDR) TEE_LOAD_ADDR=$(TEE_LOAD_ADDR) ATF_LOAD_ADDR=$(ATF_LOAD_ADDR) ../$(SOC_DIR)/mkimage_fit_atf.sh $(dtb) > u-boot.its
	mkimage -E -p 0x3000 -f u-boot.its u-boot.itb
	@rm -f u-boot.its $(dtb)
	

flash_evk_no_hdmi: $(MKIMG) u-boot-spl-ddr.bin u-boot.itb
	./mkimage_imx8 -version $(VERSION) -fit -loader u-boot-spl-ddr.bin $(SPL_LOAD_ADDR) -second_loader u-boot.itb 0x40200000 0x60000 -out $(OUTIMG)
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