U‑Boot 笔记

一、概念

U‑Boot 是 bootloader 的一种，作用：内核加载前初始化硬件，为Linux内核提供引导功能。

i.MX6ULL 上电启动链路：芯片上电 → 片内ROM → U‑Boot第一阶段 → U‑Boot第二阶段 → Linux内核 分两阶段原因：片内RAM(OCRAM)仅128KB，放不下完整U‑Boot镜像。

完整启动流程

1. 上电复位，运行芯片iROM固化代码
2. 读取启动设备(SD/EMMC/NAND/QSPI)，把uboot.imx前4KB加载到片内RAM 0x00900000
3. 执行U‑Boot第一阶段(IVT+DCD+BOOT_DTAT)：初始化DDR、时钟、引脚
4. 将完整u‑boot.img加载到DDR 0x87800000
5. 运行U‑Boot第二阶段主程序：初始化外设、读取环境变量、解析启动命令
6. 将Linux内核zImage+设备树dtb加载到DDR，启动内核

启动3个阶段解析

1. 阶段1：Boot ROM（芯片固化，不属于U‑Boot）
   • 根据拨码识别启动模式；初始化基础时钟；读取uboot.imx头部；加载头部到OCRAM。
2. 阶段2：U‑Boot第一阶段 SPL，运行于片内OCRAM
   • 关闭看门狗，配置CPU时钟，引脚复用；初始化DDR控制器；完整初始化存储设备；把完整U‑Boot拷贝到DDR；跳转到DDR执行。
   • u‑boot.imx = IVT + BootData + DCD + u‑boot.bin
3. 阶段3：U‑Boot第二阶段（主程序，DDR 0x87800000，命令行交互）
   • 初始化DDR、时钟、存储外设；加载内核+设备树；传递启动参数；启动Linux内核。

二、U‑Boot常用命令&环境变量

1.环境变量操作

命令	功能	格式
printenv	查看环境变量	printenv
setenv	新建/修改变量	setenv 变量名 值
saveenv	保存变量到flash	saveenv

2.内存操作（了解）

• md[b,w,l] 地址 [数量]：查看内存
• nm[b,w,l] 地址：修改指定地址内存
• mw[b,w,l] 地址 值 [计数]：填充一段内存
• cp[b,w,l] 源 目标 计数：内存数据拷贝

3.网络命令

• ping 目标IP：测试网络连通
• tftp 内存地址 文件名：tftp下载文件到内存
• nfs 内存地址 服务器路径：nfs下载文件到内存

完整网络启动环境变量配置示例

env default -a      #恢复默认环境变量
saveenv
reset
setenv ipaddr 192.168.1.50         #开发板IP
setenv ethaddr 00:04:9f:04:d2:35   #MAC地址
setenv gatewayip 192.168.1.1       #网关
setenv netmask 255.255.255.0       #子网掩码
setenv serverip 192.168.1.100      #PC主机IP
#内核启动参数
setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.100:/home/linux/nfs/rootfs,v3,proto=tcp rw ip=192.168.1.50:192.168.1.100:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off'
#下载zImage、dtb并启动
setenv bootcmd 'tftp 80800000 zImage;tftp 83000000 imx6ull‑alientek‑emmc.dtb;bootz 80800000 ‑ 83000000'
saveenv
reset

三、U‑Boot编译

1. 解压源码：tar -zxvf uboot.tar.gz && cd uboot

2. 依赖安装（图形menuconfig）：

   sudo apt‑get install libncurses5‑dev

3. 编译三步

   #清理工程
   make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm‑linux‑gnueabihf‑ distclean
   #加载板子默认配置
   make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm‑linux‑gnueabihf‑ mx6ull1_alientek_emmc_defconfig
   #编译，‑j16多线程，V=0精简输出
   make V=0 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm‑linux‑gnueabihf‑ ‑j16

参数说明

• ARCH=arm：目标架构ARM
• CROSS_COMPILE：指定交叉编译器前缀
• V=0：精简编译输出；V=1输出完整编译命令，用于调试

1. 编译输出产物：顶层目录 u‑boot.imx

四、烧录

Ubuntu下使用imxdownload工具烧写：

./imxdownload u‑boot.bin /dev/sdd

烧写至SD卡，开发板拨码SD卡启动，上电后配置uboot环境参数。

五. U-Boot 启动 3 大阶段

阶段 1：i.MX6ULL Boot ROM（芯片内部 ROM，不属于 U-Boot）

芯片出厂固化程序，上电最先运行，是启动 U-Boot 的前提 执行任务：

1. 检测启动模式（SD/EMMC/NAND/QSPI），由拨码开关决定；SD/EMMC 未完全初始化，仅读取存储设备前端部分数据。
2. 初始化基础时钟：arm_pll 396M，system_PLL 528M。
3. 读取启动设备中uboot.imx头部信息。
4. 将 uboot.imx 头部信息加载到片内 RAM（OCRAM，地址0x00900000）。

uboot.imx 组成：IVT + BootData + DCD + u-boot.bin

阶段 2：U-Boot 第一阶段（SPL，Secondary Program Loader）

运行位置：片内 RAM OCRAM 核心使命：初始化 DDR，加载完整 U-Boot 镜像 执行任务：

1. 关闭看门狗，防止芯片自动复位。
2. 配置 CPU 主频、系统时钟，i.MX6ULL 一般设 792MHz，初始化 PLL 锁相环。
3. 初始化 IOMUXC 引脚复用，配置 DDR 引脚、启动设备引脚。
4. 初始化 DDR 控制器 + DDR 校准（核心！无 DDR，U-Boot 和 Linux 都无法运行）
5. 完整初始化 SD/EMMC/NAND/QSPI 控制器。
6. 从 Flash 读取完整 U-Boot 镜像，加载到 DDR 地址 0x87800000。
7. 跳转到 DDR 中运行完整 U-Boot，BootROM 工作结束。

u-boot.bin 加上 IVT、BootData、DCD 头部信息，打包生成 u-boot.imx。

阶段 3：U-Boot 第二阶段（U-Boot 主程序，可交互命令行）

✅ 运行位置：DDR 0x87800000，就是串口看到的 U-Boot 命令行 执行任务：

1. 初始化 DDR
2. 初始化时钟（CPU 主频、总线时钟）
3. 初始化存储外设（SD/EMMC/NAND）
4. 通过 TFTP/NFS 加载 Linux 内核 zImage、设备树 dtb 到内存
5. 向 Linux 内核传递 bootargs 启动参数
6. 调用 bootz，启动 Linux 内核

编译 U-Boot 后，工程顶层目录生成 u-boot.imx。

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简述：

1. BootROM（阶段 1）：芯片固化代码，上电最先跑，根据拨码选择启动介质，把 uboot 头部加载到 OCRAM。
2. SPL（U-Boot 阶段 1，OCRAM）：初始化 DDR，把完整 uboot 拷贝到 DDR，跳转过去运行。
3. U-Boot 主程序（阶段 2，DDR）：命令交互，加载内核与设备树，传参，启动 Linux。
4. uboot.imx = IVT+BootData+DCD + u-boot.bin，用 imxdownload 烧录到 SD 卡。

补充Linux查找命令

find ./ -name '文件名'    #按文件名搜索
grep -Rin '内容'         #按文件内容搜索