本節的代碼都是在Mini440之uboot移植之實踐NAND啟動（四） 代碼基礎上修改的。
一、修改默認環境變量
不知道你有沒有留意到，uboot在啟動時，串口輸出信息有下面一行：
U-Boot 2016.05 (Jan 14 2022 - 22:22:01 +0800) CPUID: 32440001 FCLK: 400 MHz HCLK: 100 MHz PCLK: 50 MHz DRAM: 64 MiB WARNING: Caches not enabled Flash: 2 MiB NAND: 256 MiB *** Warning - bad CRC, using default environment In: serial Out: serial Err: serial Net: dm9000 ### main_loop: bootcmd="<UNDEFINED>" SMDK2440 #
可以看出，讀出的是壞的CRC，使用默認的環境變量，我們分析一下輸出這個的原因。
1.1 分析環境變量初始化
在Mini440之uboot移植之源碼分析board_init_r（四）我們介紹到board_init_r()函數會進行環境變量的的初始化。
具體在initr_env()函數執行過程中，該函數位於common/board_r.c文件，去掉無用代碼如下：
static int initr_env(void) { /* initialize environment */ if (should_load_env()) env_relocate(); else set_default_env(NULL); /* Initialize from environment */ load_addr = getenv_ulong("loadaddr", 16, load_addr); return 0; }
其中should_load_env去除無用代碼，定義如下：
static int should_load_env(void) { return 1; }
然后執行env_relocate()；
1.2 env_relocate
env_relocate函數定義在common/env_common.c文件，去除無用代碼：
void env_relocate(void) { if (gd->env_valid == 0) { bootstage_error(BOOTSTAGE_ID_NET_CHECKSUM); set_default_env("!bad CRC"); } else { env_relocate_spec(); } }
會去根據gd->env_valid 前面有沒有被初始化，是否為1，而決定，是直接調用默認環境變量，還是去調用env_relocate_spec ()去重新裝載你之前存儲在外部介質(例如NAND、NOR FLASH)中的環境變量。這里由於我們並沒有將環境變量寫入外部存儲介質。
而我這里，按照上面說明，gd->env_valid=0，所以執行set_default_env("!bad CRC");
1.3 set_default_env
set_default_env函數定義在common/env_common.c文件：
void set_default_env(const char *s) { int flags = 0; if (sizeof(default_environment) > ENV_SIZE) { puts("*** Error - default environment is too large\n\n"); return; } if (s) { if (*s == '!') { printf("*** Warning - %s, " "using default environment\n\n", s + 1); } else { flags = H_INTERACTIVE; puts(s); } } else { puts("Using default environment\n\n"); } if (himport_r(&env_htab, (char *)default_environment, sizeof(default_environment), '\0', flags, 0, 0, NULL) == 0) error("Environment import failed: errno = %d\n", errno); gd->flags |= GD_FLG_ENV_READY; }
因為s="!bad CRC"，所以串口會輸出警告信息。
我們之前介紹過默認的環境變量都是保存在default_environment這個字符數組中的，環境變量之間使用\0分隔，其內容大致如下：
const uchar default_environment[] = { "bootdelay=" __stringify(CONFIG_BOOTDELAY) "\0" "baudrate=" __stringify(CONFIG_BAUDRATE) "\0" "ipaddr=" __stringify(CONFIG_IPADDR) "\0" "serverip=" __stringify(CONFIG_SERVERIP) "\0" "netmask=" __stringify(CONFIG_NETMASK) "\0" };
這里我們以其中的baudrate為例，CONFIG_BAUDRATE在smdk2440.h(include/configs/smdk2440.h)中定義：
#define CONFIG_BAUDRATE 115200
此外還有一個比較重要的宏配置，是用來啟動linux內核的，這里我們沒有配置，但是有必要介紹一下，CONFIG_BOOTARGS，搜索 bootargs 字樣，可以在其它單板中看到有類似這樣的定義：
#define CONFIG_BOOTARGS "root=/dev/mtdblock3 console=ttySAC0,115200 init=/linuxrc"
- root 指定文件系統位置，這里/dev/mtdblock3代表的是rootfs根文件系統所在的分區，並不是隨便指定的，是要根據實際塊設備驅動來指定；
- init 指定內核啟動后執行的第一個應用程序；
- console 指定使用哪個終端，這里ttySAC0代表的是UART0字符設備/dev/ttySAC0，頁是要根據實際UART驅動來指定；
其它宏也是這樣，比如我們熟悉的有：
- CONFIG_BOOTCOMMAND，用來啟動內核的命令；
- CONFIG_BOOTDELAY：uboot啟動倒計時，默認值為5s，只有設置了bootcmd，它才有用；
- CONFIG_BAUDRATE：波特率，默認為115200；
- CONFIG_IPADDR：IP 地址；
- CONFIG_SERVERIP：服務器IP地址；
- CONFIG_NETMASK：子網掩碼；
- CONFIG_GATEWAYIP：網關；
仿照其它單板在include/configs/smdk2440.h中添加相應的宏來設置默認環境變量，代碼如下(紅色為添加代碼)：
/* autoboot */ #define CONFIG_BOOTDELAY 5 #define CONFIG_BOOT_RETRY_TIME -1 #define CONFIG_RESET_TO_RETRY #define CONFIG_ZERO_BOOTDELAY_CHECK #define CONFIG_NETMASK 255.255.255.0 #define CONFIG_IPADDR 192.168.0.188 #define CONFIG_SERVERIP 192.168.0.200 #define CONFIG_ETHADDR 08:00:3e:26:0a:5b
這個其實我們在u-boot支持DM9000網卡的時候已經介紹過了。 這樣當uboot啟動時就會默認使用上面的環境變量，不需要每次啟動都去修改變量了。
1.4 設置環境變量保存位置
在之前的打印信息中雖然會出現，"bad CRC,using default environment"，后面我們通過手動設置環境變量：
set ethaddr 00:0c:29:d3:fe:1d
也是可以執行我們想要的操作，但是如果使用 save 命令將其保存到 flash 中，保存地址設置有誤的話，會保存失敗。並且有可能會破壞flash原有的內容，導致uboot啟動失敗。
所以，首先我們先找到 save 在代碼中的位置，在 u-boot 上，輸入 save -help 命令，打印如下：
saveenv - save environment variables to persistent storage
useage:
saveenv
在u-boot代碼搜索saveenv，
grep "saveenv" * -nR
發現很多文件中都有對 saveenv 函數的定義，由於我們只需要把環境變量保存到 FALSH中，所以只需要關注與 FLASH有關的文件，如上圖所示：
- common/env_nand.c 文件：將環境變量保存到 NAND 中；
- common/env_flash.c 文件：將環境變量保存到 NOR中；
打開 common 目錄下的 Makefile 文件，查看編譯這兩個文件所依賴的宏：
可以看出:
- 編譯 env_flash.c 文件需要 CONFIG_ENV_IS_IN_FLASH 宏;
- 編譯 env_nand.c 文件需要 CONFIG_ENV_IS_IN_NAND 宏;
在 smdk2440.h 文件中查找這兩個宏有無定義：
發現只有與NOR 相關宏的定義，沒有與 NAND 相關宏的定義。
1.4.1 NAND啟動
需要注意的是如果是NAND啟動，不支持 NOR FLASH操作，NAND啟動的話只能將環境變量保存在NAND FLASH中。
參照其它單板對NAND 宏的定義，修改include/configs/smdk2440.h：
/* 保存環境變量到NOR FLASH */ #if 0 #define CONFIG_ENV_ADDR (CONFIG_SYS_FLASH_BASE + 0x080000) #define CONFIG_ENV_IS_IN_FLASH #define CONFIG_ENV_SIZE 0x10000 #else /* 保存環境變量到NAND FLASH */ #define CONFIG_ENV_IS_IN_NAND /* U-Boot env in NAND Flash */ #define CONFIG_ENV_SIZE 0x20000 //128kb #define CONFIG_ENV_OFFSET 0x80000 //給uboot預留512kb #endif
其中還有一個 CONFIG_ENV_RANGE 宏，這個宏可以不定義，如果不定義的話，在env_nand.c 中，會把它設置為 CONFIG_ENV_SIZE。
重新編譯，燒寫u-boot到NAND FLASH，就可以使用 save 命令保存環境變量了。
1.4.2 NOR啟動
如果是NOR啟動，修改CONFIG_ENV_ADDR：
/* 保存環境變量到NOR FLASH */ #if 1 #define CONFIG_ENV_ADDR (CONFIG_SYS_FLASH_BASE + 0x080000) //給uboot預留512kb #define CONFIG_ENV_IS_IN_FLASH #define CONFIG_ENV_SIZE 0x10000 #else /* 保存環境變量到NAND FLASH */ #define CONFIG_ENV_IS_IN_NAND /* U-Boot env in NAND Flash */ #define CONFIG_ENV_SIZE 0x20000 //128kb #define CONFIG_ENV_OFFSET 0x80000 //給uboot預留512kb #endif
重新編譯，燒寫u-boot到NOR FLASH，並設置開發板從NOR啟動，啟動后設置環境變量，並保存：
U-Boot 2016.05 (Jan 16 2022 - 13:53:11 +0800) CPUID: 32440001 FCLK: 400 MHz HCLK: 100 MHz PCLK: 50 MHz DRAM: 64 MiB WARNING: Caches not enabled Flash: 2 MiB NAND: 256 MiB In: serial Out: serial Err: serial Net: dm9000 SMDK2440 # set ethaddr 00:0c:29:d3:fe:1d SMDK2440 # save Saving Environment to Flash... Un-Protected 1 sectors Erasing Flash... . done Erased 1 sectors Writing to Flash... 9....8....7....6....5....4....3....2....1....done
1.4.3 env_relocate_spec
由於gd->env_valid = 1，下次在啟動就不會執行env_relocate，將會去執行env_relocate_spec ()，函數定義在common/env_flash.c：
void env_relocate_spec(void) { env_import((char *)flash_addr, 1); }
env_import()在common/env_common.c中定義：
/* * Check if CRC is valid and (if yes) import the environment. * Note that "buf" may or may not be aligned. */ int env_import(const char *buf, int check) { env_t *ep = (env_t *)buf; int ret; if (check) { uint32_t crc; memcpy(&crc, &ep->crc, sizeof(crc)); if (crc32(0, ep->data, ENV_SIZE) != crc) { set_default_env("!bad CRC"); return 0; } } /* Decrypt the env if desired. */ ret = env_aes_cbc_crypt(ep, 0); if (ret) { error("Failed to decrypt env!\n"); set_default_env("!import failed"); return ret; } if (himport_r(&env_htab, (char *)ep->data, ENV_SIZE, '\0', 0, 0, // 正常會執行這里 0, NULL)) { gd->flags |= GD_FLG_ENV_READY; return 1; } error("Cannot import environment: errno = %d\n", errno); set_default_env("!import failed"); return 0; }
這里就不深入介紹了，有興趣自行研究。
二、設置 mtdparts 分區
我們首先來介紹一下什么是分區，其實linux系統下的各個分區和windows系統下的各個盤類似， 比如我們有一個硬盤，在windows系統中，我們一般會把硬盤分為四個盤，C盤為系統盤，然后D、E、F盤用來放各種類型文件。
同理，我們可以對NAND FLASH進行分盤，比如划分一個盤用來放u-boot、再划分一個盤用來放linux內核，只不過在linux系統下，這個操作叫做叫分區。
如果想要查看 u-boot，kernel等的分區，在uboot中輸入mtdparts命令即可，該命令用來查看NAND FLASH分區情況。運行u-boot，輸入該命令：
SMDK2440 # mtdparts
mtdids not defined, no default present
發現不支持該命令，修改代碼使u-boot支持mtdparts命令，命令相關的都在cmd目錄下定義。
打開cmd目錄下的 Makefile ，發現要想編譯mtdparts.c 文件，需定義CONFIG_CMD_MTDPARTS 宏，如下圖所示：
然后我們do_mtdparts函數：
static int do_mtdparts(cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char * const argv[]) { if (argc == 2) { if (strcmp(argv[1], "default") == 0) { setenv("mtdids", (char *)mtdids_default); setenv("mtdparts", (char *)mtdparts_default); setenv("partition", NULL); mtdparts_init(); return 0; } else if (strcmp(argv[1], "delall") == 0) { /* this may be the first run, initialize lists if needed */ mtdparts_init(); setenv("mtdparts", NULL); /* mtd_devices_init() calls current_save() */ return mtd_devices_init(); } } /* make sure we are in sync with env variables */ if (mtdparts_init() != 0) return 1; if (argc == 1) { list_partitions(); return 0; } ... }
當執行mtdparts命令時，第一個參數為命令mtdparts命令對應的結構體，第二個參數為命令標志，第三個參數為命令參數個數，這里沒有傳入額外參數，長度也就是1，即命令本身。
該函數會調用mtdparts_init函數。
2.1 mtdparts_init
mtdparts_init函數定義在cmd/mtdparts.c文件：
/** * Parse and initialize global mtdids mapping and create global * device/partition list. * * @return 0 on success, 1 otherwise */ int mtdparts_init(void) { ... /* get variables */ ids = getenv("mtdids"); parts = getenv("mtdparts"); current_partition = getenv("partition"); /* if mtdids variable is empty try to use defaults */ if (!ids) { if (mtdids_default) { debug("mtdids variable not defined, using default\n"); ids = mtdids_default; setenv("mtdids", (char *)ids); } else { printf("mtdids not defined, no default present\n"); return 1; } } ... }
在默認環境變量中沒有定義mtdids環境變量，ids為0，執行if (mtdids_default)語句，在同文件有如下定義：
/* default values for mtdids and mtdparts variables */ #if defined(MTDIDS_DEFAULT) static const char *const mtdids_default = MTDIDS_DEFAULT; #else static const char *const mtdids_default = NULL; #endif
2.2 配置分區宏
我們的單板頭文件（include/configs/smdk2440.h）默認沒有定義MTDIDS_DEFAULT宏，所以執行mtdparts時輸出錯誤信息，查看其它單板頭文件是如何定義的，修改include/configs/smdk2440.h里宏的定義：
/* * File system */ #define CONFIG_CMD_UBI #define CONFIG_CMD_UBIFS #define CONFIG_CMD_MTDPARTS #define CONFIG_MTD_DEVICE #define CONFIG_MTD_PARTITIONS #define CONFIG_YAFFS2 #define CONFIG_RBTREE /* mtdparts command line support */ #define MTDIDS_DEFAULT "nand0=Mini2440-0" /* default mtd partition table */ #define MTDPARTS_DEFAULT "mtdparts=Mini2440-0:512k(u-boot)," \ "128k(params)," \ "4m(kernel)," \ "-(rootfs);"
這樣當在u-boot命令行執行“mtdparts default”命令時，do_mtdparts會根據上面的MTDPARTS_DEFAULT宏保存的mtd分區信息，來將NAND分區。
然后再次使用mtdparts查看分區信息，如下：
SMDK2440 # mtdparts default SMDK2440 # mtdparts device nand0 <Mini2440-0>, # parts = 4 #: name size offset mask_flags 0: u-boot 0x00080000 0x00000000 0 1: params 0x00020000 0x00080000 0 2: kernel 0x00400000 0x000a0000 0 3: rootfs 0x0fb60000 0x004a0000 0 active partition: nand0,0 - (u-boot) 0x00080000 @ 0x00000000 defaults: mtdids : nand0=Mini2440-0 mtdparts: mtdparts=Mini2440-0:512k(u-boot),128k(params),4m(kernel),-(rootfs);
256MB大小的NAND被分成四個分區：
- 0x00000000~0x00080000：512kb存放u-boot；
- 0x00080000~0x000A0000：128kb可以用來存放u-boot環境變量；
- 0x000A0000~0x004A0000：4MB存放linux內核；
- 0x004A0000~0x10000000：剩下空間存放根文件系統；
2.3 u-boot啟動自動分區
下面修改代碼，讓u-boot啟動時自動設置分區（執行“mtdparts default”命令），在u-boot進入main_loop()死循環之前添加執行命令代碼（run_command("mtdparts default", 0);），修改run_main_loop()函數如下(common/board_r.c文件中)：
static int run_main_loop(void) { #ifdef CONFIG_SANDBOX sandbox_main_loop_init(); #endif run_command("mtdparts default", 0); /* main_loop() can return to retry autoboot, if so just run it again */ for (;;) main_loop(); return 0; }
這樣，u-boot每次啟動時都會執行一次mtdparts default 命令，使它根據默認參數來自動分區，這樣mtdparts就設置好了。
編譯，燒寫，在uboot中輸入mtdparts，打印如下：
SMDK2440 # mtdparts device nand0 <Mini2440-0>, # parts = 4 #: name size offset mask_flags 0: u-boot 0x00080000 0x00000000 0 1: params 0x00020000 0x00080000 0 2: kernel 0x00400000 0x000a0000 0 3: rootfs 0x0fb60000 0x004a0000 0 active partition: nand0,0 - (u-boot) 0x00080000 @ 0x00000000 defaults: mtdids : nand0=Mini2440-0 mtdparts: mtdparts=Mini2440-0:512k(u-boot),128k(params),4m(kernel),-(rootfs);
三、裁切u-boot
到這一步，我們編譯的u-boot 大概有482kb，這其中有很多無用的代碼，所以接下來我們需要對 uboot 進行裁剪。
u-boot 很多文件都是基於Makefile里的宏來進行編譯的，而這些宏的定義基本上都在include/configs/smdk2440.h 中，所以我們需要修改smdk2440.h文件，去掉不需要的宏。
3.1 裁切USB
#if 0 #define CONFIG_USB_OHCI #define CONFIG_USB_OHCI_S3C24XX #define CONFIG_USB_KEYBOARD #define CONFIG_USB_STORAGE #define CONFIG_DOS_PARTITION #endif
3.2 裁切RTC
/************************************************************ * RTC ************************************************************/ #if 0 #define CONFIG_RTC_S3C24X0 #endif
3.3 裁切BOOTP選項
/* * BOOTP options */ #if 0 #define CONFIG_BOOTP_BOOTFILESIZE #define CONFIG_BOOTP_BOOTPATH #define CONFIG_BOOTP_GATEWAY #define CONFIG_BOOTP_HOSTNAME #endif
3.4 裁切部分不需要的命令行
/* * Command line configuration. */ #if 0 #define CONFIG_CMD_BSP #define CONFIG_CMD_DATE #endif #define CONFIG_CMD_NAND #define CONFIG_CMD_REGINFO
3.5 裁切文件系統
/* * File system */ #if 0 #define CONFIG_CMD_UBI #define CONFIG_CMD_UBIFS #define CONFIG_YAFFS2 #define CONFIG_RBTREE #endif #define CONFIG_CMD_MTDPARTS #define CONFIG_MTD_DEVICE #define CONFIG_MTD_PARTITIONS
3.6 編譯
編譯，打印如下錯誤：
打開common目錄下的Makefile，定位到usb關鍵字，如下：
可以看出編譯 usb.c 需要宏 CONFIG_CMD_USB 的支持，在 configs/smdk2440_defconfig找到該宏，將其屏蔽，同時屏蔽文件系統相關的宏：
CONFIG_ARM=y CONFIG_TARGET_SMDK2440=y CONFIG_HUSH_PARSER=y CONFIG_SYS_PROMPT="SMDK2440 # " # CONFIG_CMD_USB=y # CONFIG_CMD_SETEXPR is not set CONFIG_CMD_DHCP=y CONFIG_CMD_PING=y CONFIG_CMD_CACHE=y #CONFIG_CMD_EXT2=y #CONFIG_CMD_FAT=y
再次編譯：
make clean make distclean make smdk2440_defconfig make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux- V=1
此時編譯完成u-boot大概為246kb。
3.7 下載到NOR FLASH運行
下載到NOR FLAH運行，記得在編譯u-boot執行修改環境變量地址：
/* 保存環境變量到NOR FLASH */ #if 1 #define CONFIG_ENV_ADDR (CONFIG_SYS_FLASH_BASE + 0x080000) #define CONFIG_ENV_IS_IN_FLASH #define CONFIG_ENV_SIZE 0x10000 #else /* 保存環境變量到NAND FLASH */ #define CONFIG_ENV_IS_IN_NAND /* U-Boot env in NAND Flash */ #define CONFIG_ENV_SIZE 0x20000 //128kb #define CONFIG_ENV_OFFSET 0x80000 //給uboot預留512kb #endif
我們將編譯后的u-boot下載到NOR FALSH中運行，以NOR方式啟動：
並在命令行輸入print，查看所有環境變量：
SMDK2440 # print baudrate=115200 bootdelay=5 ethact=dm9000 ethaddr=00:0c:29:d3:fe:1d ipaddr=192.168.0.188 mtddevname=u-boot mtddevnum=0 mtdids=nand0=Mini2440-0 mtdparts=mtdparts=Mini2440-0:512k(u-boot),128k(params),4m(kernel),-(rootfs); netmask=255.255.255.0 partition=nand0,0 serverip=192.168.0.200 stderr=serial stdin=serial stdout=serial Environment size: 355/65532 bytes
如果我們去修改環境變量，保存到NOR FLASH是可以保存成功的，由於第一節已經演示了這種方式，這里就不再演示。
3.8 下載到NAND FLASH運行
下載到NOR FLAH運行，記得在編譯u-boot執行修改環境變量地址：
/* 保存環境變量到NOR FLASH */ #if 0 #define CONFIG_ENV_ADDR (CONFIG_SYS_FLASH_BASE + 0x080000) //給uboot預留512kb #define CONFIG_ENV_IS_IN_FLASH #define CONFIG_ENV_SIZE 0x10000 #else /* 保存環境變量到NAND FLASH */ #define CONFIG_ENV_IS_IN_NAND /* U-Boot env in NAND Flash */ #define CONFIG_ENV_SIZE 0x20000 //128kb #define CONFIG_ENV_OFFSET 0x80000 //給uboot預留512kb #endif
我們首先向NOR FALSH燒入Mini2440商家原有的Superboot2440.bin，然后設置從NOR啟動，我們搭配MiniTools將u-boot.bin代碼下載到NAND運行：
需要注意的是使用MiniTools下載程序，好像文件大於256kb，MiniTools就無法下載成功。但是這里我們的u-boot裁切到246kb。可以下載成功。
開發板以NAND方式啟動：
我們發現了一個奇怪的現象，同一個程序，NOR啟動和NAND啟動輸出信息不一樣。在NAND啟動方式中，輸出Flash: 0 Bytes。
這主要是因為NAND啟動時，片內SRAM被映射到nGCS0片選的空間，此時導致NOR FLASH失效，因此在flash_detect_legacy()讀取NOR FLASH信息時，讀取到的實際是片內SRAM內存的值。
在命令行輸入print，查看所有環境變量：
SMDK2440 # print baudrate=115200 bootdelay=5 ethact=dm9000 ethaddr=08:00:3e:26:0a:5b ipaddr=192.168.0.188 mtddevname=u-boot mtddevnum=0 mtdids=nand0=Mini2440-0 mtdparts=mtdparts=Mini2440-0:512k(u-boot),128k(params),4m(kernel),-(rootfs); netmask=255.255.255.0 partition=nand0,0 serverip=192.168.0.200 stderr=serial stdin=serial stdout=serial Environment size: 355/65532 bytes
我們嘗試修改環境變量，並保存：
SMDK2440 # set ipaddr 192.168.1.1 SMDK2440 # save Saving Environment to NAND... Erasing NAND... Erasing at 0x80000 -- 100% complete. Writing to NAND... OK SMDK2440 #
四、代碼下載
Young / s3c2440_project[u-boot-2016.05-crop]
參考文章