uboot中setenv和saveenv分析

Env在u-boot中通常有兩種存在方式，在永久性存儲介質中（flash、NVRAM等），在SDRAM中。可配置不適用env的永久存儲方式，但不常用。U-boot在啟動時會將存儲在永久性存儲介質中的env重新定位到RAM中，這樣可以快速訪問，同時可以通過saveenv將RAM保存到永久性存儲介質中。

1. 相關結構體

env_t定義於include/environment.h中

typedef struct environment_s {

uint32_t crc; /* CRC32 over data bytes */

#ifdef CFG_REDUNDAND_ENVIRONMENT

unsigned char flags; /* active/obsolete flags */

#endif

unsigned char data[ENV_SIZE];

} env_t;

結構說明：

crc是u-boot在保存env的時候加上去的校驗頭，在第一次啟動時一般crc校驗會出錯，這很正常，因為此時Flash中的數據無效。

data字段保存實際的環境變量。U-boot的env采用name=value”\0”的方式存儲，在所有env的最后以“\0\0”表示整個env的結束。新的name=value對總是被添加到env數據塊的末尾，當刪除一個name=value對時，后面的環境變量將前移，對一個已經存在的環境變量的修改實際上先刪除再插入。

 

env會從flash等存儲設備重定位到RAM中，在env的不同實現版本（env_xxx.c）中定義了env_ptr，它指向env在RAM中的位置。u-boot在重定位env后對環境變量的操作都是針對env_ptr。

env_embedded.c-----env和uboot存儲於同一塊區。

env_nand.c------------env存儲在nandflash中。

env_dataflash.c --env存儲在dataflash中。

env_eeprom.c --env存儲在eeprom中。

env_flash.c --env存儲在norflash中。

 

env_ptr指向環境參數區，系統啟動時默認的環境參數default_environment[]，定義於common/env_common.c中

uchar default_environment[] = {

61 #ifdef CONFIG_BOOTARGS

62 "bootargs=" CONFIG_BOOTARGS "\0"

63 #endif

64 #ifdef CONFIG_BOOTCOMMAND

65 "bootcmd=" CONFIG_BOOTCOMMAND "\0"

66 #endif

......

127 #if defined(CONFIG_PCI_BOOTDELAY) && (CONFIG_PCI_BOOTDELAY > 0)

128 "pcidelay=" MK_STR(CONFIG_PCI_BOOTDELAY) "\0"

129 #endif

130 #ifdef CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS

131 CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS

132 #endif

133 "\0"

134 };

參數解釋如下：

bootfile 定義缺省的下載文件

bootargs 定義傳遞給Linux內核的命令行參數

bootcmd 定義自動啟動時執行的幾條命令

serverip 定義tftp服務器端的IP地址

 

env_t中除了數據之外還包含校驗頭，u-boot把env_t的數據指針又保存在另外一個地方，這就是gd_t數據結構（不同平台有不同的gd_t），這里以ARM為例僅列出env相關的部分。

typedef struct global_data

{

……

unsigned long env_off;

unsigned long env_addr;

unsigned long env_valid; /* checksum of environment valid */

……

} gd_t;

<include/asm-arm/global_data.h>

gd_t.env_addr即指向env_ptr->data。

 

2. 相關文件

common/env_common.c

供u-boot調用的通用函數接口，它們隱藏了env的不同實現方式，比如dataflash、eeprom、flash等。

common/env_dataflash.c

env存儲在dataflash中的實現

common/cmd_nvedit.c

實現u-boot對環境變量的操作命令

environment.c

環境變量以及一些宏定義

 

env如果存儲在flash中還需要flash的支持。

 

3. 環境變量操作流程

Env初始化

Start_armboot：lib_arm/board.c

*env_init：env_xxx.c（xxx = nand|flash|eeprom……）

env_relocate：env_common.c

*env_relocate_spec：env_xxx.c

 

ENV_IS_EMBEDDED：env是否存在於u-boot TEXT段中。

CFG_ENV_SIZE：env塊的大小。

CFG_ENV_IS_IN_NAND：env塊是否存在Nand Flash中。

CFG_ENV_OFFSET：env塊在Flash中偏移地址。

1. env_init

實現env的第一次初始化，對於nand env（非embedded方式）：

env_nand.c：env_int

gd->env_addr = (ulong)&default_environment[0];

gd-env_valid = 1;

 

2. env_relocate

env_common.c：env_relocate

DEBUGE(“%s[%d] offset = 0x%lx\n”, __FUNCTION__, __LINE__, gd->reloc_off);

 

env_ptr = (env_t *)malloc(CFG_ENV_SIZE);

DEBUGE(“%s[%d] malloced ENV at %p\n”, __FUNCTION__, __LINE__, env_ptr);

env_relocate_spec();

gd->env_addr = (ulong)&(env_ptr->data);

 

3. env_relocate_spec

size_t total;

ret = readenv(CFG_ENV_OFFSET, (u_char *) env_ptr);

// nand_read(&nand_info[0], CFG_ENV_OFFSET, &total, (u_char *)env_ptr);

if(ret || total!= CFG_ENV_SIZE)

return use_default();

 

if(crc32(0, env_ptr->data, ENV_SIZE) != env_ptr->crc)

return use_default();

 

env_relocate_spec的意圖就是調用nand_read將環境變量從CFG_ENV_OFFSET處讀出，環境變量的大小為CFG_ENV_SIZE（注意CFG_ENV_OFFSET和CFG_ENV_SIZE要和nandflash的塊/頁邊界對齊。讀出數據后再調用crc32對env_ptr->data進行校驗並與保存在env_ptr->crc的校驗碼對比，確認數據是否出錯。從這里可以看出在系統第一次啟動時，Nand Flash里面沒有存儲任何環境變量，crc校驗肯定出錯，當我們保存環境變量后，接下來在啟動板子u-boot就不會再報crc32出錯了。

4. saveenv

env_nand.c：saveenv

其調用nand_erase和nand_write進行nand flash的erase、write。nand_write和nand_erase是nand驅動建構。

 

env在內存中位置不定。env在內存中的空間是由malloc分配的（env_common.c中的env_relocate()），因此其在內存中的位置是一直變化的。每次系統啟動時，env在內存中位置可能都不一樣。

 

4. 環境變量優化

由於u-boot代碼通常達到100KB左右，且必須從地址0處開始，按照這樣的分配方式（Nandflash結構），我們必須為env分配一塊64KB的sector，而實際使用到的可能只是其中幾百個字節！u-boot還會為env在RAM中保持一塊同樣大小的空間，這就造成ROM和RAM空間不必要的浪費。

為了盡可能減少資源浪費，同時保證系統的健壯性，我們可以把env放置在flash中容量最小的sector里。這樣，env嵌入（embed）到u-boot的代碼段。在common/environment.h中會比較env和monitor的范圍，如果確定env位於monitor內，則定義ENV_IS_EMBEDDED。