文章目录

一、开发环境搭建
- 1.1 安装交叉编译工具链
- 1.2 代码镜像烧写工具
- 1.3 Ubuntu下所有的设备文件都在目录“/dev”里面
- 1.4 Ubuntu 搭建TFTP服务器
- 1.5 Ubuntu搭建NFS服务器
二、u-boot编译步骤
- 2.1 编译步骤
- 2.2 问题
三、Makefile知识点
- 3.1 $(MAKE) -C
- 3.2 变量传递
- 3.3 命令含义解析
- - 3.3.1 MAKEFLAGS += -rR --include-dir=$(CURDIR)
  - 3.3.2 $(origin V)
  - 3.3.3 ifeq ("$(origin V)", "command line")
  - 3.3.4 @控制make中的命令会不会被输出在终端
  - 3.3.5 $(filter

一、开发环境搭建

1.1 安装交叉编译工具链

见另一篇博客《Linux安装交叉编译工具链》

1.2 代码镜像烧写工具

imxdownload ：注意需要将imxdownload工具拷贝到工程根目录下，否则会烧写失败

1.3 Ubuntu下所有的设备文件都在目录“/dev”里面

插上 SD 卡以后，SD设备卡会出现在“/dev”里面，其中存储设备都是以“/dev/sd”开头的。

1.4 Ubuntu 搭建TFTP服务器

见另一篇博客《Linux搭建NFS服务器》

1.5 Ubuntu搭建NFS服务器

见另一篇博客《Linux搭建TFTP服务器》

二、u-boot编译步骤

2.1 编译步骤

官网下载u-boot源码
Linux安装必要库
进入源码顶层目录执行编译命令，可以写一个sh脚本
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- mx6ull_14x14_ddr512_emmc_defconfig
make V=1 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j12

2.2 问题

怎么确定u-boot编译命令该用什么命令？如上述3条命令。所有的芯片都是统一的吗？
参数一：mx6ull_14x14_ddr512_emmc_defconfig
来自u-boot源码中configs目录中的配置文件名。半导体厂商出场的时候为了简化开发人员的开发难度，会配置很多开发板的一套默认配置，在configs目录下，对应的芯片使用对应的配置文件即可。
参数二：-j12
表示12个线程都进行编译，一般系统支持几核几线程线程可以根据需要设置，满线程时，编译速度最快。
参数三：V=1
在终端中输出短命令虽然看起来很清爽，但是不利于分析uboot的编译过程。可以通过设置变量“V=1“来实现完整的命令输出

三、Makefile知识点

3.1 $(MAKE) -C

makefile中递归嵌套调用makefile。参数-C指定子目录。

3.2 变量传递

export VARIABLE …… //导出变量给子 make 。
unexport VARIABLE…… //不导出变量给子 make。
备注：
有两个特殊的变量：“SHELL”和“MAKEFLAGS”，这两个变量除非使用“unexport”声明，否则的话在整个make的执行过程中，它们的值始终自动的传递给子make。

3.3 命令含义解析

3.3.1 MAKEFLAGS += -rR --include-dir=$(CURDIR)

+=”来给变量 MAKEFLAGS 追加了一些值
“-rR”表示禁止使用内置的隐含规则和变量定义
“–include-dir”指明搜索路径
“$(CURDIR)”表示当前目录

3.3.2 $(origin V)

函数origin，表示获取变量V的来源

3.3.3 ifeq ("$(origin V)", “command line”)

ifeq ("$(origin V)", "command line")KBUILD_VERBOSE = $(V)
endif
ifndef KBUILD_VERBOSEKBUILD_VERBOSE = 0
endif

函数origin，表示变量V的来源，此句话表示变量V是否来自command line。
前面命令行输入的编译命令有V=1，所以这里KBUILD_VERBOSE = 1，如果命令行没有V=1，则KBUILD_VERBOSE = 0

3.3.4 @控制make中的命令会不会被输出在终端

make在执行的时候默认会在终端输出命令，但是在命令前面加上“@”就不会在终端输出命令了。

3.3.5 $(filter <pattern…>, <text>)

filter 函数表示以 pattern 模式过滤 text 字符串中的单词，仅保留符合模式 pattern 的单词

3.3.6 make参数

O 表示指定的make工具输出目录
C 表示检查代码，C=1表示检查需要重新编译的文件，C=2表示检查所有源码文件

3.3.7 模块编译

make M=dir或make SUBDIRS=dir进行模块编译

3.3.8 sed命令

sed -e 表示替换命令

3.3.9 编译命令

每次编译uboot的时候都要在make命令后面设置ARCH和CROS_COMPILE，使用起来很麻烦，可以直接修改顶层Makefile，在里面加入ARCH和CROSS_COMPILE的定义。

四、U-Boot中添加自己的板卡型号

4.1 拷贝类似平台的配置文件，重命名为自己平台的名字

cd configs
cp xxxx_defconfig dest_defconfig
修改里面内容为自己板卡的名字

4.2 拷贝类似平台头文件，重命名为自己平台的头文件

cd include/configs/
cp xxxx.h dest.h
修改里面#ifdef后面的名字为自己板卡的名字

4.3 添加对应板级文件夹

cd board/freescale/
cp xxx/ dest_board_dir_name -rf
修改原板卡.c文件为目标板卡.c文件
cd dest_board_dir_name
mv xxx.c dest_board_name.c

4.4 修改图形界面配置文件

当make menuconfig时配置选项中的可选项

4.5 编译u-boot（推荐仍旧使用shell脚本写入命令）

4.6 网络驱动修改

4.6.1 基本概念

部分芯片内部有个mac外设，mac外设单独无法工作，需要外接PHY芯片。即：内部mac+外部PHY。（通信速度快）

部分芯片内不没有mac外设，会采用DM9000网络连接。DM9000芯片相当于：外部MAC+外部PHY。（通信速度慢）
imx6ul芯片手册 22章ENET章节，讲解MAC具体细节

4.6.2 LAN8720A芯片

LAN8720A芯片有个管理接口MDIO，包含两根线：MDIO和MDC。一个MDIO接口可以管理32个PHY芯片。
芯片addr（即：芯片ID），在芯片手册中可以查到，PHYAD0引脚是否上拉决定地址。
每个芯片都有一个复位引脚。
所有PHY芯片，其前16个寄存器一模一样，所以u-boot中已经写好了通用PHY驱动，所一般代码无需修改，可以直接使用。
芯片操作方法：查手册，待补充

4.6.3 移植PHY芯片驱动，u-boot源码修改步骤

看电路图，查询PHY芯片地址：0x0/0x1等
看电路图，查询PHY芯片复位引脚接的ARM哪个GPIO引脚
打开u-boot中上面步骤复制的对应板卡的.h文件，找到NET相关的宏配置，主要修改两个宏：

CONFIG_FEC_ENET_DEV 表示使用哪一个LAN口设备

CONFIG_FEC_MXC_PHYADDR 表示PHY芯片的地址
打开u-boot中上面步骤复制的对应板卡的.c文件，删除原有网络芯片（74LV595 ）的驱动代码。并且添加对应板卡的控制代码，包括：define宏定义RESET复位引脚对应GPIO口、引脚配置代码等。
仍旧是.c文件，找到结构体数组fec1_pads、fec2_pads为两个网口的IO配置参数，在数组末尾添加拉你个网口的复位IO配置参数
仍旧是.c文件，添加网络复位IO初始化代码
添加LAN芯片软复位代码，文件：drivers/net/phy/phy.c 中的函数genphy_update_link

4.7 bootcmd和bootargs环境变量

4.7.1 bootcmd

bootcmd 保存着 uboot 默认命令， uboot 倒计时结束以后就会执行 bootcmd 中的命令。这些命令一般都是用来启动 Linux 内核的，比如读取 EMMC 或者 NAND Flash 中的 Linux 内核镜像文件和设备树文件到 DRAM 中，然后启动 Linux 内核。

可以在 uboot 启动以后进入命令行设置 bootcmd 环境变量的值，命令如下：

setenv bootcmd 'mmc dev 1; fatload mmc 1:1 80800000 zImage; fatload mmc 1:1 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb; bootz 80800000 - 83000000;'

4.7.2 bootargs

bootargs 保存着 uboot 传递给 Linux 内核的参数。 bootargs设置命令如下：

setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw'

bootargs 就是设置了很多的参数的值，这些参数 Linux 内核会使用到，常用的参数有：

1. console

console 用来设置 linux 终端(或者叫控制台)，也就是通过什么设备来和 Linux 进行交互，是串口还是 LCD 屏幕。

2. root

root 用来设置根文件系统的位置， root=/dev/mmcblk1p2 用于指明根文件系统存放在mmcblk1 设备的分区 2 中。

3. rootfstype

此选项一般配置 root 一起使用， rootfstype 用于指定根文件系统类型

4.8 网络文件系统（网络挂载启动）

为了方便调试，可以使用网络挂载启动的方式，通过tftp或者nfs服务器进行系统启动，只需要如下几步即可：

配置tftp和nfs服务器
拷贝dtb文件和zImage文件到tftp服务器目录下
拷贝linux内核到nfs服务器目录下
设置环境变量bootargs和bootcmd为tftp模式下载设备树和zImage。

设置环境变量bootargs和bootcmd命令如下：

setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw'
setenv bootcmd 'tftp 80800000 zImage; tftp 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb; bootz 80800000 - 83000000'
saveenv

五、Linux内核

5.1 编译Linux内核步骤

下载Linux内核镜像
顶层目录Makefile中配置交叉编译工具链，或者直接编写编译sh脚本在命令中附上交叉编译工具链。

make disclean 清理工程，如果有修改配置文件，慎用该命令

make xxx_defconfig 配置工程

make menuconfig 打开图形界面，配置Linux（如果不需要配置linux，可以删掉该命令）

make 编译Linux源码
arch/arm/boot 目录下 zImage为Linux镜像文件
arch/arm/boo/dts 目录下 .dtb文件为设备树文件

5.2 Linux内核源码工程目录结构

arch 架构相关目录
drivers 驱动相关目录
include 头文件相关目录
kenel 内核相关目录
lib 库相关目录
.config Linux最终使用的配置文件
Kconfig 图形化界面配置文件

5.3 顶层Makefile详解

基本和 uboot 的顶层 Makefile 一样，重点在于vmlinux 的生成。最后将 vmlinux 压缩成我们最常用的 zImage 或 uImage 等文件。

5.4 Linux内核启动流程

Linux内核链接脚本文件：arch/arm/kernel/vmlinux.lds ，该文件可以找到Linux内核第一行程序从哪里执行。

脚本文件中493行ENTRY(stext) 代码指定内核入口为stext，stext 定义在文件arch/arm/kernel/head.S 中。
函数__lookup_processor_type 检查当前系统是否支持此 CPU ，其中一个结构体proc_info_list 保存支持的CPU信息。proc_info_list 在文件 arch/arm/include/asm/procinfo.h 中
Linux 内核最终是需要和根文件系统打交道的，需要挂载根文件系统，并且执行根文件系统中的 init 程序，以此来进去用户态

ps -A：列出当前所有运行的进程

5.5 Linux内核移植

5.5.1 移植步骤

顶层Makefile修改交叉编译工具链
配置内核、编译内核，生成zImage 、.dtb(设备树) 文件。
```
zImage路径：arch/arm/boot
.dtb  路径：arch/arm/boot/dts
```
将上述两个文件拷贝到tftp服务器目录下，后面u-boot下载要用

从tftp服务器下载镜像emmc中

tftp 80800000 zImage
tftp 83000000 xxx.dtb

启动内核
```
bootz 80800000 - 83000000
```

5.5.2 内核移植：在 Linux 中添加自己的开发板

拷贝类似平台配置文件为自己开发板的配置文件

cd arch/arm/configs
cp xxx_defconfig 自己开发板名字_defconfig

拷贝开发板对应设备树文件

cd arch/arm/boot/dts
cp xxx_dts 自己的开发板名字.dts

修改makefile
```
vim arch/arm/boot/dts/Makefile
```
在dtb-$(CONFIG_SOC_IMX6ULL) 配置项中加入自己的开发板对应的设备树名称

顶层目录下创建编译脚本

#!/bin/sh
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_v7_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all -j16

赋予可执行权限
```
chmod 777 imx6ull_alientek_emmc.sh
```
编译
```
./imx6ull_alientek_emmc.sh
```
拷贝zImage 、.dtb(设备树) 文件到tftp服务器目录中，使用tftp工具下载zImage和dtb设备树文件
```
tftp 80800000 zImage
tftp 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb
bootz 80800000 – 83000000
```

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