IMX6ULL学习笔记（5）——获取和编译U-Boot

一、简介

1.1 BootLoader

BootLoader 是系统上电时运行的一段初始化代码，用于引导完整的操作系统，然后将控制器交给操作系统。 这段 BootLoader 程序会先初始化 DDR 等外设，然后将 Linux 内核从 Flash（NAND，NOR FLASH，SD，MMC 等）拷贝到 DDR 中，最后启动 Linux 内核。

另外，某些 BootLoader 可能含有一些高级特性，如校验操作系统镜像，从多个操作系统镜像中选择引导合适的操作系统， 或者添加网络功能，让系统自主从网上寻找合适的镜像并且进行引导等等。

1.2 U-Boot

U-Boot（Universal Boot Loader） 是一个主要用于嵌入式系统的引导加载程序。可以支持多种不同的计算机系统结构，包括 PPC、ARM、AVR32、MIPS、x86、68k、Nios 与 MicroBlaze。这也是一套在 GNU 通用公共许可证之下发布的自由软件。U-Boot 的主要作用是用来启动操作系统内核，它分为两个阶段，即 boot + loader， boot 阶段启动系统，初始化硬件设备，建立内存空间映射图，将系统的软硬件带到一个合适的状态， loader 阶段将操作系统内核文件加载至内存，之后跳转到内核所在地址运行。U-Boot 发展至今，已经可以实现非常多的功能，比如支持液晶屏、网络、USB 等高级功能。

二、安装编译工具和依赖

sudo apt install make git gcc-arm-none-eabi gcc bison flex libssl-dev dpkg-dev lzop libncurses5-dev

三、获取U-Boot

【不推荐，仅列出】

• 官方uboot下载：https://github.com/u-boot/u-boot、https://ftp.denx.de/pub/u-boot/
• NXP提供uboot下载：https://source.codeaurora.org/external/imx/uboot-imx
• STM32提供uboot下载：https://github.com/STMicroelectronics/u-boot

【新手推荐使用以下开发板商提供uboot】

• 野火提供uboot下载：https://gitee.com/Embedfire/ebf_linux_uboot
• 韦东山提供uboot下载：https://e.coding.net/weidongshan/imx-uboot2017.03.git

四、U-Boot工程结构

五、编译野火提供U-Boot

• 获取野火提供U-Boot源码
  git clone -b ebf_v2020_10_imx https://gitee.com/Embedfire/ebf_linux_uboot

• 进入工程目录
  cd ebf_linux_uboot

• 清除工程
  清除上次生成的编译环境，避免之前的环境干扰影响编译结果
  sudo make distclean

• 配置工程
  加载板级配置文件，具体的板级配置文件在uboot根目录下的configs目录下。

  野火提供的imx6ull uboot分为nand版本和emmc版本，以编译emmc版本为例
  sudo make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-eabi- mx6ull_fire_mmc_defconfig

  • ARCH=arm：设置目标为 arm 架构
  • CROSS_COMPILE：指定所使用的交叉编译器

  若想编译nand版本的uboot需要将 mx6ull_fire_mmc_defconfig 改为 mx6ull_fire_nand_defconfig
  

• 编译工程
  sudo make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-eabi-

  • ARCH=arm：设置目标为 arm 架构
  • CROSS_COMPILE：指定所使用的交叉编译器

• 生成文件
  编译完成以后多了一些文件：
  

  • uboot ：裸机程序，因此需要在其前面加上头部(IVT、DCD 等数据)才能在 IMX6ULL 上执行。
  • u-boot-nodtb.bin ：是在 uboot 的基础上，经过 objcopy 去除符号表信息之后的可执行程序
  • u-boot.dtb ：uboot 的设备树，是由 arm-none-eabi-gcc 和 dtc 编译出来的
  • u-boot.bin ：是在 u-boot-nodtb.bin 后追加了 u-boot.dtb 形成的二进制文件。
  • u-boot-dtb.imx ：就是我们最终要烧写到开发板中的 uboot 镜像文件。是 u-boot.bin 添加了3KB头部信息和尾部信息(结尾添加了1298字节的00,00实际没什么作用)组成的镜像。

• 新建编译脚本文件
  每次编译 uboot 都要输入一长串命令，为了简单起见，我们可以新建一个 shell 脚本文件，将这些命令写到 shell 脚本文件里面，然后每次只需要执行 shell 脚本即可完成编译工作。

  1. 新建名为 imx6ull_uboot.sh 的 shell 脚本文件：
     vim imx6ull_uboot.sh

  2. 然后在里面输入如下内容：
     建议还是使用 arm-none-eabi- 编译器编译uboot，编译出来的镜像文件会小点，否则编译的uboot可能无法运行。

  #!/bin/bash
  make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
  make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- mx6ull_fire_nand_defconfig
  make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
  1
  2
  3
  4

  • 第1行：shell 脚本要求的，必须是 “#!/bin/bash” 或者 “#!/bin/sh”。
  • 第2行：使用了 make 命令，用于清理工程，也就是每次在编译 uboot 之前都清理一下工程。带有三个参数，第一个是 ARCH，也就是指定架构，这里肯定是 arm；第二个参数 CROSS_COMPILE 用于指定编译器，只需要指明编译器前缀就行了，比如 arm-linux-gnueabihf-gcc 编译器的前缀就是 “arm-linux-gnueabihf-”；最后一个参数 distclean 就是清除工程。
  • 第3行：也使用了 make 命令，用于配置 uboot。同样有三个参数，不同的是，最后一个参数是 mx6ull_fire_mmc_defconfig。前面说了 uboot 是 bootloader 的一种，可以用来引导Linux，但是 uboot 除了引导 Linux 以外还可以引导其它的系统，而且 uboot 还支持其它的架构和外设，比如 USB、网络、SD 卡等。这些都是可以配置的，需要什么功能就使能什么功能。所以在编译 uboot 之前，一定要根据自己的需求配置 uboot。mx6ull_fire_mmc_defconfig 就是野火针对 I.MX6ULL 的 EMMC 核心板编写的配置文件，这个配置文件在 uboot源码的 configs 目录中。
  • 第4行：用于编译 uboot，通过第 3 行配置好 uboot 以后就可以直接 “make” 编译 uboot 了

  3. 增加可执行权限
     chmod 777 imx6ull_uboot.sh.sh

  4. 执行脚本文件
     ./imx6ull_uboot.sh.sh

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• 由 Leung 写于 2022 年 9 月 3 日

• 参考：3. Uboot的编译
　　　　IMX6ULL - 移植uboot-imx_v2020.04_5.4.70_2.3.0
　　　　【Linux系统移植】U-Boot编译、烧写与使用
　　　　【Linux系统移植】NXP 官方开发板 uboot 编译与烧录