U-Boot启动阶段修改启动参数方法及分析

作者：围补

本来启动方式这节不是什么复杂的事儿，不过想简单的说清楚明白，还真是不知道怎么组织。毕竟文字跟有声语言表达有别。但愿简单的东西别让我讲的太复杂！

Arm板系统文件一般有三个——bootloader(uboot)、kernel(uImage)及根文件系统（rootfs）。在arm板上电后，按uboot->kernel->rootfs的顺序依次启动。由于开发板上有多种存储介质，三个文件可以放在任何可以存储的介质上，因此也就导致文件的多种启动方式。本文就来讨论，以上三个文件对应不通存放位置的不同启动配置。

一般开发板上会有flash(Nor or NAND)，mmc，emmc，sd卡等。系统文件可以烧写在其中的任意一种上，因此也就对应不通的启动。在开发过程中，有时经常需要改动内核，或者修改应用程序，如果每次都修改后都重新烧写到板上的存储介质，会比较麻烦。因此，为方便调试，uImage和rootfs还可以从网络启动，即nfs启动。但uboot只能从板上介质启动。

启动过程其实是先将要启动的文件从存储位置拷贝到内存空间，再在内存中运行。因此所谓不同位置启动，也就是从不同位置拷贝而已。

下面我们以开发板启动为例，分别介绍三个文件从不同位置启动的过程方法。我使用的开发板上有emmc和两个sd卡。我们按照启动顺序，依次介绍。

首先是uboot启动。Uboot是三个系统文件中第一个启动的，对它的拷贝工作由cpu中的固件决定。固件中支持从几个位置拷贝uboot，它就能存放在几个位置上。至于每次启动具体从其中的哪里开始，硬件拨码开关决定，对应拨码在开发板手册上能查到。启动之前，先将uboot的二进制文件拷贝到对应介质。有两种不同方法烧写，如下：

1. uboot二进制文件拷贝到emmc，是通过芯片供应商的下载工具软件烧写完成；

2. 拷贝到sd卡是在linux下，通过dd命令完成的。

烧写完成后，将启动拨码拨到对应位置即可启动uboot。

然后介绍kernel文件（uImange）和rootfs的启动。如上所述，uImage和rootfs可以从emmc、sd卡或nfs拷贝到内核启动。具体的启动位置由uboot中的参数传递的内容决定。这些参数的内容在uboot中有写死的值，也可以在uboot启动阶段进入到命令输入界面，修改这些参数的值，来改变启动位置。（作者：围补）

进入uboot命令界面后，输入如下一段命令，修改启动参数，并重启。

setenv loadaddr 0x10800000

setenv bootargs_base 'setenv bootargsconsole=ttymxc0,115200'

setenv bootargs_mmc 'setenv bootargs${bootargs} root=/dev/mmcblk0p1 rootwait rw video=mxcfb1:dev=ldb,LDB-XGA,if=RGB666video=mxcfb0:dev=hdmi,1920x1080M@60,if=RGB24 ip=dhcp'

setenv bootcmd_mmc 'run bootargs_basebootargs_mmc;mmc dev 1;mmc read ${loadaddr} 0x800 0x2000;bootm'

setenv bootcmd 'run bootcmd_mmc'

saveenv

run bootcmd

命令输入完后，重启开发板，即可按照上述命令中设置的参数来启动系统。

下面我们来分析一下uboot阶段输入的启动参数的意义，以便读者自己修改相关内容，让板子从自己需要的位置启动。

首先介绍几个命令。是在上面看到最多的setenv命令，该命令使用来设置或删除某个环境变量的。当setenv后面只带一个参数，该参数必须为已有的变量名，输入命令回车后该变量即被删除；当setenv后面有多个参数，将把其后第一个参数作为环境变量，后面其他参数作为该变量的值或内容。

第二个要解释的命令mmc。在uboot命令界面中敲入mmc，回车，能够看到其多个用法：

Usage:
mmc read addr blk# cnt
mmc write addr blk# cnt
mmc erase blk# cnt
mmc rescan
mmc part - lists available partition on currentmmc device
mmc dev [dev] [part] - show or set current mmcdevice [partition]
mmc bootpart [dev] [part] - show or set bootpartition
mmc list - lists available devices

解释一下其中几个用法：

mmc read addr blk# cnt 用来将硬盘（emmc/sd）中的内容读取到内存中。其中addr指内存中的目标位置起始地址，blk#指被拷贝内容起始存储块的块号，cnt指要被拷贝的块数。一般每个块的大小为512byte。

mmc dev [dev] [part] - show or set current mmc device [partition] 显示或设置当前设备。命令mmc dev即为显示当前是哪个device；mmc dev #意为设置“#”为当前设备。

第三个命令saveenv是保存环境变量的意思。环境变量设置后，使用该指令保存，下次重启时会按照上次保存的设置启动，就不用再次设置了。

最后，run命令比较明显，“运行”的意思。一般加在某内容为可执行命令的变量前。

再来说明一下变量。在上述参数设置命令中，参数bootargs和bootcmd是uboot的参数，其功能和名称不能被改变，其他都是用户自定义的变量，可以改变其名称。其中bootargs代表由uboot传给内核的参数；bootcmd是uboot启动时，系统自动加载的命令序列。如果设置了启动参数后，想让系统下次自动按照本次设置的方式启动，则一定要把拷贝和启动内核的语句设置为bootcmd的值，否则下次启动无法自动加载并启动内核。（作者围补）

介绍完重要的命令及uboot环境变量后，我们再来看上面的启动参数设置命令行：

setenv loadaddr 0x10800000

setenv bootargs_base 'setenv bootargsconsole=ttymxc0,115200'

setenv bootargs_mmc 'setenv bootargs${bootargs} root=/dev/mmcblk0p1 rootwait rwvideo=mxcfb1:dev=ldb,LDB-XGA,if=RGB666video=mxcfb0:dev=hdmi,1920x1080M@60,if=RGB24 ip=dhcp'

setenv bootcmd_mmc 'run bootargs_basebootargs_mmc;mmc dev 1;mmc read ${loadaddr} 0x800 0x2000;bootm'

setenv bootcmd 'run bootcmd_mmc'

saveenv

run bootcmd

按照上面对命令和参数的讲解，做一些变量的替换之后，可以看到，此处只做了两件事，一是设置环境变量bootargs的值，二是设置bootcmd的值，并保存。其中bootargs的值传递给内核，用来初始化一些设备和启动rootfs；bootcmd的值用来启动内核，即自动加载的命令序列。（最后一句run bootcmd是启动，不再是设置命令了。）

对上述命令中，采用如此多自定义变量的原因是，有些调试工具命令行输入不能过长，因此用中间自定义变量缩短一次性输入的命令行长度。我们将不必要的自定义变量做替换掉，然后来分析其内容。

setenv bootargs console=ttymxc0,115200root=/dev/mmcblk0p1 rootwait rw video=mxcfb1:dev=ldb,LDB-XGA,if=RGB666 video=mxcfb0:dev=hdmi,1920x1080M@60,if=RGB24ip=dhcp

setenv bootcmd 'mmc dev 1;mmc read0x10800000 0x800 0x2000;bootm'

saveenv

run bootcmd

将自定义变量替代掉后，能看到，参数设置其实就是做了对两个系统环境变量赋值的工作。下面具体分析各变量值得内容。

对bootargs的赋值，对要是跟rootfs启动相关。内容是一个很大的字符串，不同项之间由空格隔开，也可以把由空格隔开的多项看做是多个参数。

第一项是console=ttymxc0,115200是选择操作台，并设置波特率。

中间几项root=/dev/mmcblk0p1 rootwait rw，是对rootfs启动位置设置root=/dev/mmcblk0p1是指从设备mmcblk0的p1分区挂载rootfs。那么mmcblk0到底是哪个设备呢？由于文件系统的挂载是在kernel启动后进行的，而内核启动后会安装linux的分配方式给现有设备分配名称，因此可对应区分设备。我使用的开发板上，emmc即为mmcblk0设备，sd安装挂载顺序依次后排。如果多个卡槽在系统启动前都插上了sd卡，系统会安装sd卡槽所在接口号依次分配设备名称号。比如，两个sd卡槽，slot2和slot3（对应总线号），只插一个sd开始，无论在哪个槽都是mmcblk1；但两个都插上sd时，在slot2中的是mmcblk1，slot3中的则是mmcblk2。Ok，至此，从哪个设备挂载rootfs已经很清楚了。后面两个参数，rw是声明启动权限，即以读写方式启动；rootwait是指等待设备/dev/mmcblk0p1设备就绪后才尝试挂载rootfs。如果没有此参数，linux内核启动时可能会在存储设备尚未就绪是就尝试挂载rootfs，此时肯定挂载失败，那么启动也就失败了。

最后的几个参数，video=mxcfb1:dev=ldb,LDB-XGA,if=RGB666video=mxcfb0:dev=hdmi,1920x1080M@60,if=RGB24 ip=dhcp，是做一些设备初始化的，主要是对视频设备和网络，对不需要视频设备的嵌入式系统可以不设置此项，ip也可以单独设置。

然后是第二个环境变量bootcmd的设置，主要跟kernel启动相关。

setenv bootcmd 'mmc dev 1;mmc read0x10800000 0x800 0x2000;bootm'

设置bootcmd内容为命令序列，用用单引号包围，命令间由分号分隔。

按照上面对mmc命令的讲解，第一个命令mmc dev 1，意思是将dev 1设置为当前设备。这里就是uImage启动（拷贝）的位置。在我使用的开发板上，dev 1指放在卡槽slot2中的sd卡。此处由于linux内核没有启动，设备名称不能按照linux分配方式确定。在我使用的开发板上，dev 2是放在卡槽slot3中的sd卡，dev3是emmc。对此句做相应修改，即可更改内核启动位置。

mmc read 0x10800000 0x800 0x2000这句大家也应该可以明白意思了，即将存储设备上从块号0x800开始的0x2000个存储块的东西拷贝到内存0x10800000开始的空间内。

bootm也是uboot命令，用于加载uboot能辨认的操作系统映像。

以上，已经讲完在uboot阶段修改启动参数，进而更改启动位置的命令的含义，读者可对应修改，是系统各文件从相应位置启动。另外nfs部分，有时间在加进入。

此处仅作个人总结，入对您有所帮助无上荣幸！——作者围补

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