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[操作系统]基于tiny4412的Linux内核移植(支持device tree)(一)


作者信息

作者: 彭东林

邮箱:pengdonglin137@163.com

QQ:405728433

平台简介

开发板:tiny4412ADK + S700 + 4GB Flash

要移植的内核版本:Linux-4.4.0 (支持device tree)

u-boot版本:友善之臂自带的 U-Boot 2010.12 (为支持uImage启动,做了少许改动)

busybox版本:busybox 1.25

交叉编译工具链: arm-none-linux-gnueabi-gcc

      (gcc version 4.8.3 20140320 (prerelease) (Sourcery CodeBench Lite 2014.05-29))

概述

    由于目前友善之臂提供的u-boot不支持uImage的引导方式,默认的配置也不支持device tree。同时提供的Linux内核版本是linux-3.0.86,不提供device tree。下面我要做的是修改原生的u-boot,使其支持uImage和device tree,由于Linux-4.4.0已经对tiny4412有很的支持,并且在arch/arm/boot/dts/下已经有了专门针对tiny4412的设备树文件exynos4412-tiny4412.dts,因此需要我们改动的很少。对于最新的Linux-4.4需要使用最新的交叉编译工具链,如果使用友善之臂提供的工具链的话会导致编译错误,工具链的地址可以到下面的地址下载:

  • GCC ARM Embedded
  • ARM交叉编译工具链

    目前首先实现如下功能:用u-boot引导uImage或者zImage,同时将设备信息以设备树的形式传递给Linux内核,而根文件系统以ramdisk的形式传递给内核,因为目前SD卡和eMMC驱动还没有移植。

步骤

一、关闭MMU

友善之臂提供的u-boot默认是把MMU打开的,下面我们先关闭MMU:

1、修改include/configs/tiny4412.h

#define CONFIG_ENABLE_MMU

修改为

#undef CONFIG_ENABLE_MMU

2、只关闭MMU还不够,还需要修改u-boot的链接地址

修改文件board/samsung/tiny4412/config.mk

CONFIG_SYS_TEXT_BASE = 0xc3e00000

修改为

CONFIG_SYS_TEXT_BASE = 0x43e00000

下面是MMU开启时的地址映射:

0x0000_0000 -- 0x1FFF_FFFF => A:0x0000_0000 -- 0x1FFF_FFFF
0x2000_0000 -- 0x3FFF_FFFF => Not Allowed
0x4000_0000 -- 0x5FFF_FFFF => A:0x4000_0000 -- 0x5FFF_FFFF
0x6000_0000 -- 0xBFFF_FFFF => Not Allowed
0xC000_0000 -- 0xDFFF_FFFF => A:0x4000_0000 -- 0X5FFF_FFFF
0xE000_0000 -- 0xFFFF_FFFF => Not Allowed

上面的意思是:虽然tiny4412只有1GB的内存,可以访问的物理地址空间是0x4000_0000–0x8000_0000,通过MMU后,可以将地址0xC000_0000 -- 0xDFFF_FFFF 映射到0x4000_0000 -- 0X5FFF_FFFF。

二、解决u-boot无法引导uImage问题

友善之臂原生的u-boot使用bootm命令只可以引导zImage类型的kernel,不支持uImage,通过分析bootm命令的实现(common/cmd_bootm.c)发现问题所在。

做如下修改:

修改do_bootm函数,

diff --git a/common/cmd_bootm.c b/common/cmd_bootm.c
index 04622dd..a2cb1ec 100644
--- a/common/cmd_bootm.c
+++ b/common/cmd_bootm.c
@@ -590,6 +590,7 @@ int do_bootm (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char * const argv[])
    ulong      load_end = 0;
    int       ret;
    boot_os_fn   *boot_fn;
+    int       iszImage = 0;
 
 #ifdef CONFIG_SECURE_BOOT
 #ifndef CONFIG_SECURE_BL1_ONLY
@@ -627,6 +628,8 @@ int do_bootm (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char * const argv[])
 
        images.legacy_hdr_valid = 1;
+        iszImage = 1;
+
        goto after_header_check;
    }
 #endif
@@ -723,8 +726,10 @@ int do_bootm (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char * const argv[])
 
 #if defined(CONFIG_ZIMAGE_BOOT)
 after_header_check:
-    images.os.os = hdr->;ih_os;
-    images.ep = image_get_ep (&;images.legacy_hdr_os_copy);
+    if (iszImage) {
+        images.os.os = hdr->;ih_os;
+        images.ep = image_get_ep (&;images.legacy_hdr_os_copy);
+    }
 #endif
 
 #ifdef CONFIG_SILENT_CONSOLE


问题是:

在images.os.os中存放的是加载不同os的函数的索引号,如果是zImage的话,会把hdr->ih_os设置为5,然后在after_header_check处会强制把hdr->ih_os赋值为images.os.os。但是如果要引导的是uImage的话,并不会给hdr->ih_os赋值,即hdr->ih_os的值是随机的,而是直接给images.os.os赋值为5,在after_header_check处会将images.os.os的值覆盖掉,导致下面找到的索引函数错误。

三、支持设备树

默认的u-boot配置没有打开设备树。

1、修改include/configs/tiny4412.h

增加如下两个宏

#define CONFIG_OF_LIBFDT
#define CONFIG_SYS_BOOTMAPSZ (20 << 20)

第一个宏好理解,那么第二个宏的作用是什么呢?

do_bootm_linux

    ---> bootm_linux_fdt

            ---> boot_relocate_fdt

在boot_relocate_fdt中会对设备树镜像重定位:

of_start = (void *)(unsigned long)lmb_alloc_base(lmb, of_len, 0x1000, 
 
CONFIG_SYS_BOOTMAPSZ + bootmap_base));

这个函数的目的是计算将设备树镜像重定位后的目的地址,其中bootmap_base是物理内存的其实地址,即0x4000_0000,如果(CONFIG_SYS_BOOTMAPSZ + bootmap_base)设置的太小的话,相应的of_start也会很小,那么在内核自解压的时候会导致设备树被覆盖,我在调试的时候就是遇到了这个问题,通过将内核自解压前后的设备树的地址(在内核源码的arch/arm/boot/compress/head.S中,设备树的地址保存在寄存器r2或者r8,具体看代码实现)处的物理内存dump出来发现的,具体怎么dump,下面再介绍。

四、编译u-boot

 make tiny4412_config

 make

五、烧写u-boot到SD卡

cd sd_fuse/tiny4412

./sd_fusing.sh /dev/sdf

六、启动信息

U-Boot 2010.12-00000-gb391276-dirty (Jan 17 2016 - 06:03:22) for TINY4412


CPU:    S5PC220 [Samsung SOC on SMP Platform Base on ARM CortexA9]
        APLL = 1400MHz, MPLL = 800MHz

Board:  TINY4412
DRAM:   1023 MiB

vdd_arm: 1.2
vdd_int: 1.0
vdd_mif: 1.1

BL1 version:  N/A (TrustZone Enabled BSP)


Checking Boot Mode ... SDMMC
REVISION: 1.1
MMC Device 0: 3803 MB
MMC Device 1: 3728 MB
MMC Device 2: N/A
*** Warning - using default environment

Net:    No ethernet found.
Hit any key to stop autoboot:  0
TINY4412 # dnw 0x40600000     

// 下载uImage到内存0x40600000,这个版本的u-boot不能把uImage下载到0x40008000,否则会在检查是否覆盖的时候失败
OTG cable Connected!
Now, Waiting for DNW to transmit data
Download Done!! Download Address: 0x40600000, Download Filesize:0x43b798
Checksum is being calculated.....
Checksum O.K.
TINY4412 # dnw 0x41000000      // 下载ramdisk到内存0x41000000
OTG cable Connected!
Now, Waiting for DNW to transmit data
Download Done!! Download Address: 0x41000000, Download Filesize:0x27752e
Checksum is being calculated...
Checksum O.K.
TINY4412 # dnw 0x42000000     // 下载设备树镜像到内存0x42000000
OTG cable Connected!
Now, Waiting for DNW to transmit data
Download Done!! Download Address: 0x42000000, Download Filesize:0xa53a
Checksum is being calculated.
Checksum O.K.
TINY4412 # bootm 0x40600000 0x41000000 0x42000000   

// 启动命令 bootm + uImage 地址 + ramdisk 地址 + 设备树镜像地址,如果没有的话,用 - 代替
## Booting kernel from Legacy Image at 40600000 ...
   Image Name:   Linux-4.4.0-gbd49c0f-dirty
   Image Type:   ARM Linux Kernel Image (uncompressed)
   Data Size:    4437848 Bytes = 4333 KiB
   Load Address: 40008000
   Entry Point:  40008000
   Verifying Checksum ... OK
## Loading init Ramdisk from Legacy Image at 41000000 ...
   Image Name:   ramdisk
   Image Type:   ARM Linux RAMDisk Image (gzip compressed)
   Data Size:    2585838 Bytes = 2525 KiB
   Load Address: 00000000
   Entry Point:  00000000
   Verifying Checksum ... OK
## Flattened Device Tree blob at 42000000
   Booting using the fdt blob at 0x42000000
   Loading Kernel Image ... OK
OK
## Loading init Ramdisk from Legacy Image at 41000000 ...
   Image Name:   ramdisk
   Image Type:   ARM Linux RAMDisk Image (gzip compressed)
   Data Size:    2585838 Bytes = 2525 KiB
   Load Address: 00000000
   Entry Point:  00000000
   Verifying Checksum ... OK
   Loading Ramdisk to 43a84000, end 43cfb4ee ... OK        // 重定位ramdisk镜像
   Loading Device Tree to 413f2000, end 413ff539 ... OK    // 重定位设备树镜像

Starting kernel ...

 

未完待续。