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Uboot是一個(gè)開放源代碼的，用于嵌入式系統(tǒng)中的通用引導(dǎo)加載程序。作為整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的之一個(gè)程序，Uboot的引導(dǎo)過(guò)程非常重要。它主要用于在啟動(dòng)時(shí)加載操作系統(tǒng)內(nèi)核、根文件系統(tǒng)和設(shè)備樹（Device Tree Blob，DTB）等。本文將深入探討Uboot的工作原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并了解如何指定Uboot來(lái)引導(dǎo)Linux內(nèi)核。
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一、Uboot的工作原理
Uboot最初是為ARM處理器架構(gòu)設(shè)計(jì)的，但隨著時(shí)間的推移，它已經(jīng)成為支持多種處理器架構(gòu)的通用引導(dǎo)加載程序。他的工作原理是非常簡(jiǎn)單而直觀的。Uboot首先讀取存儲(chǔ)在閃存中的引導(dǎo)程序，通常是Uboot本身，以及設(shè)備樹和Linux內(nèi)核。接下來(lái)，Uboot加載Linux內(nèi)核和根文件系統(tǒng)，并啟動(dòng)操作系統(tǒng)。Uboot的引導(dǎo)過(guò)程主要分為以下幾個(gè)步驟：
1. 初始化硬件：從硬件設(shè)備中獲取信息，如CPU架構(gòu)、串口信息等。
2. 讀取設(shè)備樹：設(shè)備樹是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于描述硬件信息，Uboot通過(guò)硬件接口讀取或從存儲(chǔ)器中加載設(shè)備樹。
3. 加載內(nèi)核鏡像：Uboot從閃存或其他存儲(chǔ)設(shè)備中獲取內(nèi)核鏡像并將其加載到內(nèi)存中，然后解壓內(nèi)核。
4. 加載根文件系統(tǒng)：Uboot從閃存或其他存儲(chǔ)設(shè)備中獲取文件系統(tǒng)鏡像，將其掛載為根文件系統(tǒng)。
5. 啟動(dòng)內(nèi)核：Uboot將內(nèi)核的入口點(diǎn)傳遞給內(nèi)核，并啟動(dòng)操作系統(tǒng)。
二、Uboot的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
Uboot的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由四個(gè)主要組件組成：引導(dǎo)（Boot）、環(huán)境變量（Environment Variables）、驅(qū)動(dòng)程序（Driver）和命令行交互（Command Line Interface，CLI）。以下是它們的詳細(xì)說(shuō)明：
1. 引導(dǎo)（Boot）
引導(dǎo)（Boot）是Uboot的核心組件之一，它包含用于讀取和解析設(shè)備樹以及內(nèi)核映像的代碼。針對(duì)某個(gè)特定的處理器架構(gòu)，引導(dǎo)代碼通常都是用匯編語(yǔ)言編寫的，并且是Uboot的一個(gè)可執(zhí)行文件。
2. 環(huán)境變量（Environment Variables）
環(huán)境變量存儲(chǔ)系統(tǒng)配置信息，如IP地址、MAC地址、啟動(dòng)內(nèi)核的命令等。這些配置信息存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器（Non-Volatile Memory，NVM）中。可以使用Uboot的CLI來(lái)修改和保存這些環(huán)境變量。環(huán)境變量還可以用于指定用于引導(dǎo)內(nèi)核的設(shè)備、設(shè)備樹和內(nèi)核鏡像。
3. 驅(qū)動(dòng)程序（Driver）
驅(qū)動(dòng)程序是用于訪問(wèn)硬件設(shè)備的庫(kù)。Uboot包含了許多硬件接口的驅(qū)動(dòng)程序，如串口、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)設(shè)備等。這些驅(qū)動(dòng)程序通過(guò)操作系統(tǒng)進(jìn)行配置，并遵循操作系統(tǒng)的設(shè)備樹規(guī)范。
4. 命令行交互（Command Line Interface，CLI）
Uboot的CLI為用戶提供了一個(gè)交互式命令行界面，用戶可以通過(guò)這個(gè)界面來(lái)操作Uboot。CLI包含各種命令，如修改環(huán)境變量、加載內(nèi)核、掛載文件系統(tǒng)等。
三、如何使用uboot引導(dǎo)linux內(nèi)核
在Uboot中引導(dǎo)Linux內(nèi)核有很多不同的方式，但最常見(jiàn)的方法是通過(guò)設(shè)備樹來(lái)指定引導(dǎo)參數(shù)。設(shè)備樹是一個(gè)文本文件，包含有關(guān)硬件配置和設(shè)備連接的信息。它是一種平臺(tái)無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以在不同的平臺(tái)上使用相同的設(shè)備樹。
以下是如何使用設(shè)備樹來(lái)指定Uboot的引導(dǎo)參數(shù)以啟動(dòng)Linux內(nèi)核的步驟：
1. 編寫設(shè)備樹文件
使用文本編輯器創(chuàng)建名為“mydevice.dts”的新文件，并添加以下描述：
“`
/dts-v1/;
/ {
model = “mydevice”;
compatible = “mydevice”;
chosen {
bootargs = “console=ttyS0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rw”;
};
};
“`
在上面這個(gè)設(shè)備樹描述中，model表示這個(gè)設(shè)備的模型名稱，compatible表示該設(shè)備與哪些設(shè)備兼容。chosen節(jié)點(diǎn)提供了Uboot用來(lái)啟動(dòng)內(nèi)核的參數(shù)設(shè)置。在這個(gè)例子中，bootargs設(shè)置了一個(gè)終端設(shè)備（ttyS0）和根分區(qū)（/dev/mmcblk0p2）。
2. 將設(shè)備樹編譯為二進(jìn)制格式
設(shè)備樹文件需要被編譯成二進(jìn)制格式，用于傳遞給Uboot。為此，需要使用dtc（設(shè)備樹編譯器）。下面是保存為“mydevice.dtb”的二進(jìn)制設(shè)備樹文件的命令：
“`
$ dtc -I dts -O dtb -o mydevice.dtb mydevice.dts
“`
編譯器將設(shè)備樹文件編譯為二進(jìn)制格式后，可以傳遞給Uboot使用。
3. 在Uboot中設(shè)置引導(dǎo)參數(shù)
使用Uboot的CLI可以設(shè)置引導(dǎo)參數(shù)。根據(jù)設(shè)備樹的描述，需要設(shè)置bootargs、設(shè)備樹文件位置和Linux內(nèi)核文件位置。
以下是設(shè)置bootargs、設(shè)備樹文件位置和Linux內(nèi)核文件位置的命令：
“`
U-Boot> setenv bootargs “console=ttyS0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rw”
U-Boot> setenv fdtfile mydevice.dtb
U-Boot> setenv bootcmd “fatload mmc 0:1 ${kernel_addr_r} zImage; bootz ${kernel_addr_r} – ${fdt_addr_r}”
“`
這些命令設(shè)置了啟動(dòng)內(nèi)核時(shí)需要的參數(shù)。bootargs設(shè)置終端設(shè)備、根分區(qū)和讀寫權(quán)限。fdtfile設(shè)置設(shè)備樹文件的位置。bootcmd定義了在從MMC卡啟動(dòng)時(shí)的命令。在這個(gè)示例中，該命令在物理MMC卡的之一個(gè)扇區(qū)上查找內(nèi)核映像，并使用先前定義的fdtfile來(lái)加載設(shè)備樹。bootz命令啟動(dòng)內(nèi)核。
4. 啟動(dòng)Linux內(nèi)核
使用boot命令啟動(dòng)內(nèi)核。
“`
U-Boot> boot
“`
此命令從MMC卡中讀取內(nèi)核，根據(jù)設(shè)備樹中定義的參數(shù)啟動(dòng)內(nèi)核，并在啟動(dòng)時(shí)掛載文件系統(tǒng)。
結(jié)論
Uboot是一個(gè)非常重要的引導(dǎo)加載程序，用于啟動(dòng)嵌入式系統(tǒng)。本文討論了Uboot的工作原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并演示了如何使用設(shè)備樹文件指定Uboot的引導(dǎo)參數(shù)以啟動(dòng)Linux內(nèi)核。我們希望這篇文章能夠幫助您更好地理解Uboot，并讓您更輕松地進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工作。
相關(guān)問(wèn)題拓展閱讀：
- Linux 內(nèi)核和 uboot的難度，相比較哪個(gè)難度大些？
- 用UBoot加載內(nèi)核，卡在Linux.done，booting the kernel怎么辦
Linux 內(nèi)核和 uboot的難度，相比較哪個(gè)難度大些？
uboot 通用引導(dǎo)程序兄則,說(shuō)白了就是一小部分代碼用來(lái)引導(dǎo)操作系統(tǒng)的;
而Linux內(nèi)核版本最早的0.1版本的也氏缺有幾萬(wàn)行代碼;
總體來(lái)講:Linux內(nèi)核相對(duì)較難,包含的知識(shí)殲塵辯面很廣,很深
用UBoot加載內(nèi)核，卡在Linux.done，booting the kernel怎么辦
希望能幫到你，可能塌宴歷團(tuán)搜原祥禪因：
1）串口指定錯(cuò)誤，系統(tǒng)實(shí)際已經(jīng)起來(lái)，只是沒(méi)有信息。
2）kernel
裝載位置與boot指定的位置不一樣。
關(guān)于uboot引導(dǎo)linux內(nèi)核的介紹到此就結(jié)束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關(guān)注本站。
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