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文章介绍：

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目录：

目录：

一、Bootloader

1.1 什么是Bootloader

1.2 Bootloader的种类

二、uboot

2.1 什么是uboot

2.2  Uboot对硬件平台的支持

三、嵌入式启动流程

3.1 第一阶段：引导前的初始化

3.2 第二阶段：加载和启动操作系统

四、存储的镜像有哪些外设？

4.1 网络 - TFTP：

4.2 串口 - loadb + Kermit：

4.3 USB - Fastboot：

4.4 JLink/JTAG：

4.5 TF卡 - fatload：

六、Uboot常用命令

6.1 bootd (或 boot):

6.2 reset:

6.3 bdinfo:

6.9 version：

输出示例

6.10 help:

6.11 run

6.12 go：

6.13 网络命令：

6.13.1 ping

6.13.2 dhcp

6.13.3 nfs

6.13.4 tftp

6.14 Nand Flash命令：

6.14.1.nand info

6.14.2. nand device [dev]

6.14.3. nand read addr off size

6.14.4. nand write addr off size

6.15 USB操作命令：

6.15.1usb reset

6.15.2. usb stop [f]

6.15.3. usb tree

6.15.4. usb info [dev]

6.15.5. usb storage

6.15.6. usb dev [dev]

6.15.7. usb part [dev]

6.15.8. usb read addr blk# cnt

6.16 mmc:

6.16.1. mmc info

6.16.2. mmc read

6.16.3. mmc write

6.16.4. mmc rescan

6.16.5. mmc part

6.17 内存寄存器操作命令：

6.17.1.nm [.b, .w, .l] address

6.17.2. mm [.b, .w, .l] address

6.17.3. md [.b, .w, .l] address [# of objects]

6.17.4. mw [.b, .w, .l] address value [count]

6.17.5. cp [.b, .w, .l] source target count

七、其他重要命令

7.1 saveenv:

7.2 printenv (或 env print):

7.3 setenv:

7.4 load (tftp, fatload, ext2load, nfs):

7.5 iminfo:

7.6 bootm:

7.7 spi:

7.8  usb start/stop:

7.9 dhcp:

7.10 mw (memory write):

7.11. cp (copy):

7.12 cmp (compare):

7.13 crc32：

7.14 tftpboot:

7.15 bootp:

7.16 editenv:

---

一、Bootloader

1.1 什么是Bootloader

Bootloader 是一小段在操作系统启动前执行的程序。

它的主要功能是初始化硬件设备并配置内存映射，为操作系统内核的启动与运行创造必要的硬件和软件条件。这样做确保了系统在加载和执行操作系统内核之前，已经拥有了合适的运行环境。

1.2 Bootloader的种类

​

二、uboot

2.1 什么是uboot

Uboot，全称为Das U-Boot（通用引导加载程序），是一种开源的固件程序，主要用于嵌入式设备的引导过程。它支持多种处理器架构和硬件平台，功能包括初始化硬件设备、加载和运行操作系统等。Uboot通常被用于开发阶段和生产阶段，为设备提供灵活的引导选项和调试功能。

2.2  Uboot对硬件平台的支持

U-Boot，即通用引导加载程序，是一款广泛应用于嵌入式系统的开源引导加载程序。它支持多种处理器架构，包括但不限于PowerPC (PPC)、ARM、AVR32、MIPS、x86、68k、Nios和MicroBlaze等系列处理器。U-Boot的功能强大，能够初始化硬件、加载操作系统，并为嵌入式设备提供灵活的引导和调试选项。

U-Boot作为一款功能强大的引导加载程序，不仅限于支持嵌入式Linux系统的引导，它还广泛兼容多种操作系统。目前，U-Boot支持的目标操作系统包括但不限于OpenBSD、NetBSD、FreeBSD、4.4BSD、Linux、SVR4、Esix、Solaris、Irix、SCO、Dell、NCR、VxWorks、LynxOS、pSoS、QNX、RTEMS、ARTOS和Android等。这种广泛的兼容性使得U-Boot成为嵌入式系统开发中一个非常受欢迎的选择。

三、嵌入式启动流程

3.1 第一阶段：引导前的初始化

1. 设备上电之后：设备上电后，首先执行的是芯片内置的ROM（iROM）中的出厂代码。这部分代码负责基本的硬件检测和初始化，并且决定从哪个设备（如NAND闪存、SD卡等）加载引导程序。

2. 执行U-Boot：接着，系统根据iROM中的代码指示，从指定的启动设备中加载U-Boot引导程序（在这个案例中是u-boot-iTOP-4412.bin文件）。这个阶段U-Boot会进行自己的初始化，包括设置系统时钟、初始化内存控制器、配置网络等外设。

3.2 第二阶段：加载和启动操作系统

1. 启动Linux内核：U-Boot根据配置或者命令，从存储介质中找到并加载Linux内核（uImage）。在这个过程中，它可能还会加载设备树二进制文件（itop-elite.dtb），设备树用于描述硬件设备信息，以便内核知道硬件的配置。

2. 挂载文件系统：内核加载并初始化后，会根据U-Boot传递的参数找到并挂载根文件系统（rootfs），这可能是一个嵌入式文件系统或者更传统的磁盘分区。

3. 执行应用程序：一旦文件系统挂载完毕，系统会启动第一个用户空间程序。在许多Linux系统中，这通常是init或者类似的初始化程序。在某些情况下，特别是在嵌入式系统中，这可能是一个特定的脚本或程序，如linuxrc。

四、存储的镜像有哪些外设？

在嵌入式系统中，有多种方式来加载和更新软件，包括操作系统镜像和其他关键数据。这些方法不仅包括传统的存储介质，还包括通过网络和其他接口进行的直接数据传输。

在嵌入式系统中，有多种方式来加载和更新软件，包括操作系统镜像和其他关键数据。这些方法不仅包括传统的存储介质，还包括通过网络和其他接口进行的直接数据传输。下面是您提到的各种加载方式的详细说明：

4.1 网络 - TFTP：

TFTP（Trivial File Transfer Protocol，简单文件传输协议）是一种广泛使用的轻量级协议，常用于局域网环境中无盘工作站的引导和嵌入式设备的固件更新。它允许设备在启动时从网络服务器下载文件，如操作系统镜像。

4.2 串口 - loadb + Kermit：

通过串口使用Kermit协议进行文件传输。这是一种早期的通信协议，支持错误检查和文件传输。`loadb`是U-Boot命令，用于通过串口接收数据。结合Kermit协议，它可以安全地通过串口加载操作系统镜像或其他数据。

4.3 USB - Fastboot：

Fastboot是一个诊断协议，主要用于与设备的bootloader交互，以便快速更新设备上的软件。它通常用于开发阶段，允许开发者通过USB接口直接加载和写入设备存储。

4.4 JLink/JTAG：

JLink和JTAG（Joint Test Action Group）接口常用于调试和编程微控制器和其他电子硬件。这些工具允许开发者在硬件级别与设备通信，进行编程、调试、固件烧写等操作。

4.5 TF卡 - fatload：

TF卡（即微型SD卡）是一种常用的便携式存储设备。`fatload`是一个常见的U-Boot命令，用于从FAT（File Allocation Table）文件系统的存储设备（如TF卡）中加载文件。这种方法适用于从物理介质快速启动系统或更新数据。

每种方法都有其特定的应用场景和优点。例如，网络启动适合于快速部署和测试，串口和USB提供了直接的硬件级数据传输，而JLink/JTAG则是强大的硬件调试工具。TF卡提供了一种便携和易于交换的数据存储方式。根据具体的应用需求和开发环境，开发者可以选择最合适的加载方法。

六、Uboot常用命令

U-Boot（通用引导加载程序）是一个在嵌入式系统中非常普遍的启动加载程序。它支持多种硬件平台，提供了丰富的命令来帮助初始化硬件设备、加载和启动操作系统等。

6.1 bootd (或 boot):

启动操作系统。默认情况下，该命令会按照 `bootcmd` 环境变量中定义的命令来启动系统。

6.2 reset:

在 U-Boot 命令提示符下，简单输入 reset 并按回车键，就可以立即重启系统：

reset

6.3 bdinfo:

用于显示当前开发板（Board）的详细信息。这个命令通常会提供关于硬件配置、内存布局、启动参数等方面的信息，对于调试和了解系统状态非常有用。

执行 bdinfo 命令后，您可能会看到类似以下的信息：

arch_number = 0x00000000 boot_params = 0x10000100 DRAM bank   = 0x00000000 -> start    = 0x00000000 -> size     = 0x20000000 baudrate    = 115200 bps TLB addr    = 0x20000000 relocaddr   = 0x10000000 reloc off   = 0x00000000 irq_sp      = 0x00000000 sp start    = 0x00000000 FB base     = 0x00000000 

这些信息的具体内容会根据您的开发板和配置有所不同。以下是一些常见的输出项解释：

• arch_number: 架构编号，表示处理器的类型。
• boot_params: 启动参数的内存地址，通常是内核启动时传递参数的位置。
• DRAM bank: 动态随机存取存储器（DRAM）的配置，包括起始地址和大小。
• baudrate: 当前使用的串口波特率。
• TLB addr: 转换后备缓冲区（Translation Lookaside Buffer）的地址。
• relocaddr: U-Boot 重定位后的地址。
• reloc off: U-Boot 重定位的偏移量。
• irq_sp: 中断服务例程（ISR）使用的堆栈指针。
• sp start: 堆栈的起始地址。
• FB base: 帧缓冲（Frame Buffer）的基地址，用于图形显示。

6.9 version：

version 命令通常用于显示当前 bootloader 的版本信息。这包括版本号、构建日期、构建环境以及可能的额外信息，如支持的硬件或特殊功能。

输出示例

执行 version 命令后，输出可能类似于以下内容（具体输出会根据您的 U-Boot 版本和构建配置而有所不同）：

U-Boot 2023.01 (Mar 03 2023 - 14:55:16 +0000)  arm-poky-linux-gnueabi-gcc (GCC) 10.2.0 GNU ld (GNU Binutils) 2.34 

此输出显示了 U-Boot 的版本号（2023.01），编译日期和时间（Mar 03 2023 - 14:55:16 +0000），以及用于编译 U-Boot 的工具链版本信息。

6.10 help:

在 U-Boot 提示符下，help 命令可以提供关于可用命令及其简短描述的列表，这对于了解你可以执行哪些操作非常有帮助。这个命令在你不熟悉 U-Boot 的命令集或需要快速查找特定命令的用途时尤其有用。

运行 help 命令通常会显示类似以下的输出（注意，实际显示的命令和详情可能会根据 U-Boot 的版本和配置有所不同）:

U-Boot> help ?       - alias for 'help' base    - print or set address offset bdinfo  - print Board Info structure boot    - boot default, i.e., run 'bootcmd' bootd   - boot default, i.e., run 'bootcmd' bootm   - boot application image from memory bootp   - boot image via network using BOOTP/TFTP protocol cmp     - memory compare cp      - memory copy crc32   - checksum calculation echo    - echo args to console editenv - edit environment variable exit    - exit script false   - do nothing, unsuccessfully fatinfo - print information about filesystem fatload - load binary file from a dos filesystem fatls   - list files in a directory (default /) go      - start application at address 'addr' help    - print command description/usage i2c     - I2C sub-system loop    - infinite loop on address range md      - memory display mm      - memory modify (auto-incrementing address) ...

• 基本命令: 如 boot (启动系统), reset (重置系统), saveenv (保存环境变量) 等。
• 网络命令: 如 ping, dhcp, tftpboot (通过网络启动)。
• 内存和存储操作: 如 md (内存显示), mm (内存修改), cp (内存拷贝)。
• 文件系统操作: 如 fatls, fatload (从 FAT 文件系统加载文件)。
• 环境变量操作: 如 setenv, printenv (设置和显示环境变量)。

6.11 run

run 命令用于执行存储在环境变量中的命令序列。这个功能特别有用，因为它允许用户预定义复杂的操作序列，并在需要时通过简单的命令调用来执行这些操作。

假设你已经定义了一个环境变量 my_script，其中包含一系列命令，例如：

U-Boot> setenv my_script 'echo Starting script...; fatload mmc 0:1 0x20000000 my_image.bin; bootm 0x20000000'

这个脚本首先输出一条消息，然后从 MMC 卡加载一个二进制文件到内存，并最终启动这个映像。你可以通过以下命令来运行这个脚本：

U-Boot> run my_script

执行上述命令后，U-Boot 将依次执行 my_script 环境变量中定义的所有命令。

6.12 go：

go 命令是一个用于直接跳转到指定内存地址并开始执行代码的命令。这个命令通常用于调试目的，或者在您已经手动加载了内核或引导程序到内存中时使用。

go 
   #
 是您希望开始执行的内存地址 

假设您已经将一个引导程序加载到内存地址 0x80000000，您可以使用以下命令来启动它：

go 0x80000000

6.13 网络命令：

6.13.1 ping

• 含义: 测试网络连接是否可用。
• 用法: ping
• 示例: ping 192.168.1.1
• 描述: 此命令发送 ICMP Echo请求到指定的 IP 地址，并等待回应。它用于验证设备是否能够看到并与网络上的其他设备通信。

6.13.2 dhcp

• 含义: 动态主机配置协议(DHCP)客户端，用于自动从DHCP服务器获取IP地址及其他网络设置。
• 用法: dhcp
• 示例: dhcp
• 描述: 执行此命令会使设备尝试从连接的网络中的 DHCP 服务器获取 IP 地址、子网掩码、默认网关和其他相关的网络配置信息。

6.13.3 nfs

• 含义: 使用网络文件系统(NFS)从服务器加载文件到内存中。
• 用法: nfs :
• 示例: nfs 0x80000000 192.168.1.2:/path/to/image
• 描述: 此命令允许从指定的 NFS 服务器下载文件直接到内存中。这在没有本地存储介质，或者希望从远程服务器加载操作系统映像或数据时非常有用。

6.13.4 tftp

• 含义: 通过网络使用简单文件传输协议(TFTP)下载文件到内存中。
• 用法: tftp
• 示例: tftp 0x80000000 uImage
• 描述: TFTP 是一个简单的协议，常用于在局域网络中传输文件。此命令用于从 TFTP 服务器下载文件到指定的内存地址。常见用途包括加载内核映像或其他启动文件。

6.14 Nand Flash命令：

6.14.1.nand info

• 含义: 显示当前可用的 NAND Flash 设备的信息。
• 用法: nand info
• 示例: nand info
• 描述: 此命令输出有关连接到系统的 NAND Flash 设备的信息，包括设备的大小、块大小、页大小等。

6.14.2. nand device [dev]

• 含义: 选择或切换当前操作的 NAND Flash 设备。
• 用法: nand device [dev]
• 示例: nand device 0
• 描述: 如果你的系统支持多个 NAND Flash 设备，可以使用此命令来指定当前操作的设备。dev 参数指定设备编号。

6.14.3. nand read addr off size

• 含义: 从 NAND Flash 的指定偏移地址读取数据到内存。
• 用法: nand read
• 示例: nand read 0x20000000 0x0 0x400000
• 描述: 此命令从 NAND Flash 的偏移地址 off 开始读取 size 字节的数据，并将其存储到内存地址 addr。这在加载引导加载程序、内核或文件系统时非常有用。

6.14.4. nand write addr off size

• 含义: 将内存中的数据写入到 NAND Flash 的指定偏移地址。
• 用法: nand write
• 示例: nand write 0x20000000 0x0 0x400000
• 描述: 此命令将内存地址 addr 处的 size 字节数据写入到 NAND Flash 的偏移地址 off。这在更新引导加载程序、内核或文件系统时非常有用。

6.15 USB操作命令：

6.15.1usb reset

• 含义: 初始化USB控制器。
• 用法: usb reset
• 描述: 此命令重新初始化USB子系统和控制器，使所有连接的USB设备重新枚举。这通常是在尝试识别或使用USB设备之前需要执行的第一步。

6.15.2. usb stop [f]

• 含义: 关闭USB控制器。
• 用法: usb stop [f]
• 描述: 此命令关闭USB子系统。可选参数 [f] 可用于强制停止操作，即使有些操作（如数据传输）正在进行。

6.15.3. usb tree

• 含义: 显示已连接的USB设备树。
• 用法: usb tree
• 描述: 此命令以树状结构显示系统上已识别的USB设备及其连接方式。这有助于识别设备的物理连接布局。

6.15.4. usb info [dev]

• 含义: 显示USB设备[dev]的信息。
• 用法: usb info [dev]
• 描述: 如果提供了 [dev] 参数，则此命令显示特定USB设备的详细信息。如果未提供，它将显示所有已识别USB设备的信息。

6.15.5. usb storage

• 含义: 显示已连接的USB存储设备。
• 用法: usb storage
• 描述: 此命令列出所有已识别的USB存储设备。这对于确认U-Boot是否已成功识别外部USB驱动器非常有用。

6.15.6. usb dev [dev]

• 含义: 显示和设置当前USB存储设备。
• 用法: usb dev [dev]
• 描述: 如果提供了 [dev] 参数，该命令设置当前的USB存储设备至指定设备。没有参数时，它显示当前选择的USB存储设备信息。

6.15.7. usb part [dev]

• 含义: 显示USB存储设备[dev]的分区信息。
• 用法: usb part [dev]
• 描述: 此命令显示指定USB存储设备的分区布局。这对于了解设备上的数据结构和执行针对特定分区的操作非常有用。

6.15.8. usb read addr blk# cnt

• 含义: 从USB存储设备读取数据。
• 用法: usb read
• 描述: 此命令从USB存储设备读取指定数量的块（cnt）到内存地址（addr），从块号（blk#）开始。这是加载数据或系统映像到内存的常见方法。

6.16 mmc:

执行与MMC/SD卡相关的操作，如 `mmc info`, `mmc read`, `mmc write` 等。

6.16.1. mmc info

• 含义: 显示当前 MMC/SD 卡的信息。
• 用法: mmc info
• 示例: mmc info
• 描述: 此命令输出有关当前选择的 MMC/SD 卡的信息，包括卡的类型、容量、分区等详细信息。

6.16.2. mmc read

• 含义: 从 MMC/SD 卡读取数据到内存。
• 用法: mmc read
• 示例: mmc read 0x80000000 0x100 0x200
• 描述: 从 MMC/SD 卡的指定块号（blk#）开始读取指定数量的块（cnt）到内存地址（addr）。这在加载文件系统、内核映像或其他数据时非常有用。

6.16.3. mmc write

• 含义: 将内存中的数据写入到 MMC/SD 卡。
• 用法: mmc write
• 示例: mmc write 0x80000000 0x100 0x200
• 描述: 将内存地址（addr）处的指定数量的块（cnt）写入到 MMC/SD 卡的指定块号（blk#）。这在更新文件系统、内核映像或存储其他数据时非常有用。

6.16.4. mmc rescan

• 含义: 重新扫描 MMC/SD 卡。
• 用法: mmc rescan
• 示例: mmc rescan
• 描述: 重新扫描 MMC/SD 卡接口，以检测插入或移除的卡。这在更换卡之后或系统启动时确认卡的存在非常有用。

6.16.5. mmc part

• 含义: 显示 MMC/SD 卡的分区信息。
• 用法: mmc part
• 示例: mmc part
• 描述: 此命令显示当前 MMC/SD 卡的分区布局，包括每个分区的起始地址、大小和类型等信息。

6.17 内存寄存器操作命令：

6.17.1.nm [.b, .w, .l] address

• 含义: 修改指定地址address的内存值。
• 用法: nm [.b, .w, .l] address
• 描述: 此命令允许用户修改一个内存地址的值。用户可以选择操作的大小：字节（.b）、字（.w）、或长字（.l）。命令执行后，会提示用户输入一个新值。

6.17.2. mm [.b, .w, .l] address

• 含义: 修改指定地址address内存值（地址自动加一）。
• 用法: mm [.b, .w, .l] address
• 描述: 与nm命令类似，不过在每次修改后，地址自动增加以指向下一个单元（根据操作的大小）。这对于连续写入多个内存位置非常有用。

6.17.3. md [.b, .w, .l] address [# of objects]

• 含义: 显示地址address开始的内存值，[#of objects]表示要查看的数据长度。
• 用法: md [.b, .w, .l] address [# of objects]
• 描述: 此命令用于读取并显示内存地址开始的一系列值。用户可以指定读取的对象数以及每个对象的大小（字节、字或长字）。

6.17.4. mw [.b, .w, .l] address value [count]

• 含义: 用指定的数据value填充内存，起始地址为address，填充count个数据块。
• 用法: mw [.b, .w, .l] address value [count]
• 描述: 此命令将给定的value重复写入内存中count次。如果未指定count，默认为1。这个命令很有用，例如，用特定模式初始化一段内存区域。

6.17.5. cp [.b, .w, .l] source target count

• 含义: 数据拷贝命令，用于将DRAM中的数据从一段内存拷贝到另一段内存中，或者把Nor Flash中的数据拷贝到DRAM中。
• 用法: cp [.b, .w, .l] source target count
• 描述: 此命令允许用户按指定的单位（字节、字、或长字）拷贝一定数量（count）的数据从源地址（source）到目标地址（target）。这在进行内存内容迁移或备份时非常有用。

七、其他重要命令

7.1 saveenv:

保存环境变量到持久存储设备上。

7.2 printenv (或 env print):

显示所有环境变量或指定的环境变量。

例: `printenv bootcmd` 显示 `bootcamp` 变量的值。

7.3 setenv:

设置环境变量。

例: `setenv bootargs root=/dev/ram rw` 设置 `bootargs`。

7.4 load (tftp, fatload, ext2load, nfs):

从不同的源加载数据到内存。例如，`tftp` 从TFTP服务器加载，`fatload` 从FAT文件系统加载，等等。

7.5 iminfo:

显示内存中的映像信息。

7.6 bootm:

启动内存中的应用程序。通常用于启动内存中的Linux内核。

7.7 spi:

执行与 SPI 相关的操作，比如读写 SPI 闪存。

7.8  usb start/stop:

启动或停止 USB 子系统。这对于从 USB 设备启动或读取数据非常有用。

7.9 dhcp:

使用 DHCP 协议获取 IP 地址，并且可以通过网络启动系统。

7.10 mw (memory write):

向指定的内存地址写数据。可以用于修改内存中的特定值。

7.11. cp (copy):

在内存中复制数据从一个位置到另一个位置。

7.12 cmp (compare):

比较内存中两个区域的内容，检查是否相同。

7.13 crc32：

计算指定内存区域的 CRC32 校验和。这可以用于验证数据的完整性。

7.14 tftpboot:

通过 TFTP 协议加载文件到内存，并准备启动。这是网络启动的一种常见方式。

7.15 bootp:

使用 BOOTP 协议获取网络启动的配置，如 IP 地址、服务器地址和文件名。

7.16 editenv:

编辑环境变量。这允许用户直接修改环境变量的值。

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