從單片機步入Linux之uboot編譯、燒錄與啟動

主要的平臺環境

虛擬機環境 : 百問網的ubuntu16.04 x 64位

硬件平臺 : JZ2440平臺-采用的s3c2440，ARM9

uboot：2012-04-01

交叉編譯工具鏈 : arm-linux-gcc-4.4.3

Kernel :Linux-3.4.2

文件系統 : yaffs2文件系統+busybox-1.22.1+tslib-1.4

QT版本 : qt-everywhere-opensource-src-5.6.0

uboot編譯器前準備

首先我們可以到uboot官網下載其源碼

然后獲得百問網的補丁patch。

從uboot官網獲得的是壓縮包，需要進行解壓獲得uboot源文件:

tar jxvf u-boot-2012.04.01.tar.bz2

補丁就是對uboot源文件進行文件內容的修改等，以便適配硬件平臺。

cd ./u-boot-2012.04.01

patch -p1 <../u-boot-2012.04.01_100ask.patch

由于我的硬件上NandFlash有幾個區有壞塊，所以我把內核分區加大，不然文件系統落在壞塊處,無法被掛載，于是進行了uboot的分區修改，對u-boot-2012.04.01/include/configs/smdk2440.h下內核分區修改為了36M，如下圖所示:

上面的"食材"準備好了，我們還需要"廚具"來進行做飯，編譯器代碼的編譯器，由于最終編譯出來的文件需要在S3C2440平臺上執行，所以肯定就需要使用對應的編譯器，不能使用ubuntu虛擬機自帶的編譯器。

編譯器本質上就是一個軟件，跟Keil或者IAR中的集成開發環境里的編譯器是類似的，只是在linux里面一般不再通過圖形化界面操作，而是通過命令行操作。

小哥已經把相應的arm-linux-gcc-4.4.3.tar壓縮文件解壓，相關的工具鏈就只在如下目錄下:

/home/book/WorkSpace/Qt/src/arm-linux-gcc-4.4.3/opt/FriendlyARM/toolschain/4.4.3/bin/

也可以看到該目錄下的工具，編譯就靠他們了:

uboot編譯

編譯還是不難的,因為uboot支持非常多的單板，所以我們首先要配置編譯選項，選擇2440平臺，命令如下:

make CROSS_COMPILE=/home/book/WorkSpace/Qt/src/arm-linux-gcc-4.4.3/opt/FriendlyARM/toolschain/4.4.3/bin/arm-linux- smdk2440_config

因為小哥不想改變系統的環境變量，所以通過make指定了交叉編譯工具的絕對路徑來進行編譯。

得到如下編譯結果:

配置OK以后，我們就可以開始正式的源碼編譯，類似于我們IDE環境中的錘子，執行編譯命令:

make CROSS_COMPILE=/home/book/WorkSpace/Qt/src/arm-linux-gcc-4.4.3/opt/FriendlyARM/toolschain/4.4.3/bin/arm-linux- -j8

這里原本可以不需要-j8選項就可以進行uboot源碼的編譯,而-j8表示并行編譯，也就是最多進行8個編譯指令同時執行，從而編譯速度更快，同樣-j4表示4條編譯指令同時執行，一般都是在多核處理器下進行使用會有明顯的加快效果。

最終我們可以得到u-boot.bin燒錄文件。

bin文件對于玩單片機的朋友再熟悉不過了，其就是一個裸機程序，單任務順序執行的程序。

有了一個燒錄文件我們就可以燒錄到開發板中運行測試了。

NorFlash燒錄與啟動

在開發板中沒有其他程序的時候，對于JZ2440我們可以選擇使用jlink燒錄器把uboot.bin文件燒錄到開發板的NorFlash中運行，其實與使用keil通過jlink燒錄到單片機是類似的。

通過Jlink驅動中的jFlash軟件工具，配置好芯片類型為ARM9，然后把前面編譯好的uboot.bin文件加載到jFlash中，如上圖所示。

然后點擊菜單匯總的connect連接芯片。

如上圖所示連接OK，可以首先全部擦除Flash(如果直接寫入，可能存在寫入失敗的情況),然后再進行program，把bin文件燒寫到NorFlash上,直到完成~

然后使用MobaXterm終端軟件，使用Serial串口中斷連接，確定撥碼為NorFlash啟動以后重啟開發板，其開發板便會順利打印相關信息。

在倒數未結束之前按回車即可進入uboot的命令行，跟我們的windows啟動中的bios是類似的。

上圖使用mtdparts命令行來查看目前uboot里面所配置的系統分區，其中uboot中的內核分區大小與我們前面的修改是一致。

NandFlash的啟動原理

前面我們把uboot.bin文件燒錄到NorFlash上，能夠正確的啟動，因為NorFlash能夠支持代碼運行的，CPU可以直接進行總線的讀取，但是無法直接寫入NorFlash，這點與單片機是類似的。

我們在進行stm32開發中程序一般都是在Flash上運行的，說明CPU可以直接讀取指令進行運算，而單片機中的Flash寫數據，一般都需要經過解鎖，擦除，編程寫入這三大步驟，而對于NandFlash是一種串行的數據讀取方式，CPU無法直接通過總線進行讀寫工作。

那既然讀寫都不行，NandFlash該如何啟動程序呢?

對于S3c2440有一個機制，當上電啟動撥碼選擇的是NorFlash啟動，則NorFlash地址映射在0x00000000處，并且CPU直接從NorFlash上啟動程序。

當上電啟動撥碼選擇的是NandFlash啟動時，其芯片會把內部的SRAM地址映射在0x00000000處，同時其芯片內部會將NandFlash的前4K代碼數據拷貝到SRAM進行執行，所以當uboot程序小于4K能夠直接運行uboot，而當程序大于4K，那么超出4K部分的程序將無法直接得到運行。

出于這樣的原因我們需要在程序運行超過4K之前把超出代碼拷貝到可以運行的介質中進行運行，一般會選擇SDRAM來運行，那么 制作一個既可以在NandFlash上運行又可以在NorFlash中運行的uboot ，主要把握兩點：

1）如何判斷啟動的類型，是NorFlash還是NandFlash，由于NorFlash啟動只能讀不能寫，而NandFlash啟動會拷貝到SRAM中運行，所以其可讀可寫，這樣就可以把兩種啟動方式區分開來。

2）NorFlash可以直接運行，而NandFlash上啟動需要進行重定位，其實就是為了保證運行地址與拷貝以后的地址保持一致，這樣代碼才能夠執行。

NandFlash啟動

由于百問網的補丁已經做好了NandFlash啟動的代碼處理，這里我們只是操作一下如何把uboot.bin燒錄到NandFlash并啟動即可，細節暫時不詳細過問。

1、首先還是要從NorFlash啟動，進入uboot的命令行，輸出printenv命令查看環境變量設置。

2、因為我們準備使用TFTP服務把uboot.bin文件拷貝到SDRAM中，然后再把SDRAM中的uboot.bin文件寫入NandFlash上即可， 所以要設置好uboot的IP地址ipaddr與電腦的IP地址處于同一網段、服務器的IP地址serverip為電腦的IP ，如下是我們的電腦IP地址，所以通過使用setserverip 192.168.1.200來改變服務器IP地址，否則后面無法使用TFTP服務。