u-boot修改操作指南

本文将介绍hieuler 提供的u-boot的启动逻辑以及修改和操作方法。

u-boot的主要逻辑是：修改uboot代码以实现必要的命令，使用脚本实现具体的功能。

例如固件升级功能：在uboot中实现cpfile的命令用于文件拷贝，在脚本中实现具体的升级功能，将文件拷贝到emmc中

因此hieuler u-boot功能修改的重点在于脚本的修改，下面将简要介绍u-boot中重要的环境变量以及发布的脚本

1、u-boot启动流程

上图展示了u-boot的启动路径。下面介绍几个修改样例：

1. 修改升级文件的目录（可在同一个SD卡中放入多个系统或多个版本，修改配置文件快速切换）

   在SD卡的/boot/env_append.txt中修改file_path和固件的名称，以openeuler系统为例：

   # SD卡目录结构
   boot
   ├── env_append.txt
   ├── linux
   │   ├── boot_env_8G.bin
   │   ├── boot_image_8G.bin
   │   ├── kernel
   │   └── rootfs.ext4
   └── openeuler
       ├── boot_env_8G.bin
       ├── boot_image_8G.bin
       ├── kernel
       ├── openeuler-image-sd3403-20240326044655.rootfs.ext4
       ├── openeuler-image-sd3403-20240327055458.rootfs.ext4
       ├── openeuler-image-sd3403-20240327070110.rootfs.ext4
       ├── openeuler-image-sd3403-20240327080923.rootfs.ext4
       └── openeuler-image-sd3403-20240327090933.rootfs.ext4
   

   # 升级文件所在目录
   file_path=/boot/openeuler
   
   # 升级文件的文件名,boot_image和boot_env会自动加上_${total_mem_size}.bin
   file.boot_image=boot_image
   file.boot_env=boot_env
   file.kernel=kernel
   file.rootfs=openeuler-image-sd3403-20240326044655.rootfs.ext4
   

2. 插入SD卡从SD卡启动，不插入从EMMC启动（SD卡启动时，可快速将系统切换到其它板卡，无需设置，即插即用）

   在SD卡的/boot/env_append.txt中删除bootcmd判断boot_media选择启动介质的部分。修改之后如下：

   bootcmd=\
           load mmc 1:1 ${buffer_addr} ${file.kernel};\
           setenv bootargs "${bootargs} mem=${os_mem_size} total_mem_size=${total_mem_size} root=/dev/mmcblk1p2";\
           bootm ${buffer_addr};
   

3. 不进行SD卡升级（可防止误触导致意外的系统升级，导致系统内系统丢失）

   在SD卡的/boot/env_append.txt中删除append_preboot

2、环境变量

u-boot中的环境变量类似于其它系统中的环境变量，可以在命令行或脚本中对环境变量进行获取、修改、删除等操作。环境变量也可参与循环、判断、计算等过程。

u-boot中有一些环境变量有固定的作用，具体作用如下所示（分为三部分进行介绍，一部分是u-boot通用的，一部分是hieuler的u-boot中加入的，最后一分部是通过脚本引入的）。

表1 通用环境变量

表2 Hieuler中的环境变量

表3 通过脚本引入的环境变量

【注】：这部分环境变量由脚本引入，针对当前发布的脚本有效，若脚本修改或更新则可能失效

3、额外的命令

1. mmc partcnt [dev]

   该命令用于获取指定mmc设备分区的个数，结果存储与partcnt环境变量中

   # 获取当前mmc设备的分区个数
   mmc partcnt
   # 获取指定mmc设备的分区个数
   mmc partcnt 1
   
   # 查看分区个数
   echo $partcnt
   

2. cpfile

   cpfile命令将源和目标分为两类，一种是有文件系统的，另一种是无文件系统的。例如板端emmc镜像中内核就是无文件系统的直接存储到分区。

   cpfille将使用环境变量buffer_addr;buffer_size指定的位置和大小作为拷贝的缓冲区

   # 升级内核，将mmc1第一分区的/boot/kernel文件拷贝到mmc0偏移地址为offset的位置
   cpfile "mmc 1:1 /boot/kernel" "mmc 0 0x${offset}"
   # 从emmc中拷贝内核到文件,需要指定大小
   cpfile "mmc 0 0x${offset} 0x${size}" "mmc 1:1 /boot/kernel"
   
   # cpfile的返回值可以作为if的判断条件，因此if后可以直接跟cpfile命令可以判断拷贝是否成功
   if cpfile "mmc 1:${update_part} /boot/kernel" "mmc 0 0x${offset}";then echo "ok";fi
   

4、脚本参考

以下直接将注释添加到命令旁以方便分析，不可直接拷贝使用。关于脚本的循环、判断、计算等功能详细可参考《u-boot脚本编写基础》

preboot=\
    setenv part_num 0;\
    setenv partcnt 0;\
    setenv filesize 0;\
    mmc partcnt 1;\        # 获取SD卡的分区个数

     # 如果part_num小于等于分区总数则执行后续操作
     # 此处应注意每次0分区都会被扫描，0分区时由于磁盘不创建分区表直接创建文件系统而产生，因此0分区不会被mmc partcnt检测到，所以每次必须扫描
    while test "${part_num}" -le "${partcnt}";do \  
        load mmc 1:${part_num} ${import_addr} /boot/env_append.txt;\ # 尝试加载env_append.txt文件
        if test "${filesize}" != "0";then \    # 如果加载成功filesize不为0
            env import -t -r ${import_addr} ${filesize};\    # 导入环境变量-t 指示以文本方式导入，-r指示去除\r符号并允许使用\进行换行
            if test "$append_preboot" != "";then \    # 如果append_preboot不为空则执行
                run append_preboot;\
            fi;\
            exit 0;\
        fi;\
        setexpr part_num ${part_num} + 1; \
    done;\