新手自学嵌入式 | 学习日记：Linux驱动复习之系统移植（U-Boot篇）

在学习嵌入式Linux之前，首先得搞清楚一个完整的系统是由哪些部分组成的。系统移植主要包含以下三个核心部分：

U-Boot 是一段先于 Linux 操作系统之前运行的裸机程序。它的主要职责是初始化软硬件，为 Linux 操作系统的后续运行提供一个合适的运行环境。

U-Boot 的初始化工作非常繁杂，主要分为以下几个层面：

初始化硬件
- 初始化 CPU 工作模式
- 初始化内存
- 初始化时钟
- 初始化异常向量表
- 关闭 MMU
- 关闭中断
- 关闭看门狗
- 关闭 Dcache
初始化板级硬件
- 初始化串口（方便后续程序员进行交互）
- 初始化网口
初始化软件
- 初始化网络
其他核心工作
- 将内核搬移到内存（DDR）
- 向内核传参

U-Boot 向内核传递参数，最典型的就是 bootargs 环境变量。来看一个典型的 NFS 挂载启动命令：

bash

复制代码

setenv bootargs root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.200:/home/linux/nfs/rootfs ip=192.168.1.103 console=ttySAC0,115200 init=/linuxrc

这段长长的命令，每一部分都有特定的含义（对应图中的红字标注）：

U-Boot 向内核传参涉及到汇编与C语言的交接。

源码位置： arch/arm/lib/bootm.c 和 common/fdt_support.c
寄存器设置： 在传参之前，需要先设置好几个寄存器的值：
- r0 = 0 （默认值）
- r1 = machine ID （机器ID）
- r2 = dtb 在内存中的地址
传参机制： 设置好参数之后，U-Boot 向内核传递的参数（bootargs）会自动写入到设备树（Device Tree） 中的 chosen 节点。内核启动后通过解析设备树节点，就能获得 U-Boot 传过来的参数。

虽然 U-Boot 向内核传参之前已经完成了软硬件的初始化，且已经适配了这块开发板。
但是，Linux 内核并不是对所有的开发板都完美适配。要让内核正常启动，必须通过 U-Boot 向内核传递参数：
- R0 = 0，R1 = Machine ID (判断内核是否支持该开发板)，R2 = dtb 在内存中的地址。
- 传递 bootargs 参数。
内核只有成功解析了这些参数，才能够正常启动。

bash

复制代码

make ARCH=ARM CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-gcc

编译成功后，会得到 uboot.bin 二进制文件。

编译 U-Boot 源码得到 uboot.bin 二进制文件后，通过 imxdownload 脚本文件将 uboot.bin 下载到 SD 卡中，并以 SD 卡方式启动开发板即可。

📌 补充： 本笔记学习的 U-Boot 版本为 2016.03（2016年3月份发布的版本）。

在 U-Boot 命令行模式下，掌握这些常用命令非常重要：

💡 学习小结：

U-Boot 就像是电脑的 BIOS，负责把底层的硬件叫醒，然后把接力棒（内核）搬到一个舒服的地方（内存），并且把路线图（设备树、启动参数）交代给内核。弄懂了传参的机制（R0, R1, R2 寄存器），对整个 ARM 架构的启动流程就有了更深刻的理解。继续加油！💪