加载内核

25 Dec 2024

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本节介绍 ArtInChip 平台从存储介质中加载内核和启动的流程。

U-Boot 中启动所需的数据，以及启动内核通过命令行来实现，一系列的命令组成启动脚本。在 ArtInChip 的方案中，相关的启动脚本在 env.txt 环境变量中提供，并且最终由变量 autoboot= 串在一起。

U-Boot 在执行自动启动时，首先读取和执行环境变量 bootcmd 的内容，bootcmd 被设置为 run autoboot 。

autoboot

autoboot 变量的内容被设置为一个启动命令脚本。该脚本通过检测当前的启动存储介质类型来执行不同的内核加载和启动命令。例如：

autoboot=if test ${boot_device} = nand; then \
                run nand_boot; \
        elif test ${boot_device} = nor; then \
                run nor_boot; \
        elif test ${boot_device} = mmc; then \
                if test $? -eq 1; then \
                        echo "Run sd card upgrade program"; \
                        aicupg mmc 1; \
                fi; \
                if test $? -eq 1; then \
                        echo "Run sd card fat32 upgrade program"; \
                        aicupg fat mmc 1; \
                fi; \
                run mmc_boot; \
        elif test ${boot_device} = usb; then \
                echo "Run USB upgrade program"; \
                aicupg usb 0; \
        fi; \
    if test $? -eq 1; then \
                echo "Try NFS boot ..."; \
            run nfs_boot; \
    fi
bootcmd=run autoboot;

MMC 启动脚本

无论是 SD 卡还是 eMMC，ArtInChip 平台上都采用 GPT 的方式对存储空间进行分区。

Kernel 以及 DTB 都存放在单独的分区中，U-Boot 通过分区名字读取指定分区的内容。例如，在下列启动脚本中，通过 U-Boot 已有的命令对 MMC 设备进行数据读取，加载内核和 DTB 数据。

mmc_boot=echo "Try to boot from MMC..."; \
         run set_mmc_args; \
         mmc dev ${boot_devnum}; \
         run mmc_loaddtb; \
         run mmc_loadknl; \
         booti ${knl_addr} - ${dtb_addr};

通过 BROM/SPL 传递的参数信息可获取 MMC 的设备 ID boot_devnum ，并在 board_late_init() 被调用时修改到环境变量 boot_devnum 中。
Kernel 和 DTB 相关的加载地址 knl_addr, dtb_addr 在 env.txt 中根据项目实际情况进行设置。
其他使用到的命令可参考源码：
- cmd/mmc.c
- cmd/bootm.c
- cmd/booti.c
- cmd/booti32.c

SPI NAND 启动脚本

对于使用 NAND 的项目，Kernel 和 DTB 保存的方式可能是 MTD 分区，或者 UBI Volume，具体项目根据需要进行选择。

Kernel 保存在 MTD 分区

对于使用 MTD 分区保存 Kernel 和 DTB 的项目，在启动脚本中，使用 MTD 命令加载对应的分区内容。

nand_boot=echo "Try to boot from nand flash..."; \
          run set_nand_args; \
          setenv nand_boot_mtdparts_cnt 7; \
          mtd read kernel ${knl_addr} 0 0x590000; \
          mtd read dtb ${dtb_addr} 0 0x6000; \
          booti ${knl_addr} - ${dtb_addr};

Kernel 保存在 UBI
对于使用 UBI Volume 保存 Kernel 和 DTB 的项目，在启动脚本中，使用 UBI 命令加载对应的分区内容。
```
nand_boot=echo "Try to boot from nand flash..."; \
          run set_nand_args; \
          setenv nand_boot_mtdparts_cnt 5; \
          ubi part ubiboot; \
          ubi read ${knl_addr} kernel && ubi read ${dtb_addr} dtb; \
          booti ${knl_addr} - ${dtb_addr};
```
- MTD 分区 ubiboot 做成 UBI 设备，然后在该 UBI 设备中划分 kernel 和 dtb 两个 Volume。
  
  在操作 UBI Volume 前，必须先使用 ubi part Attach 对应的 MTD 分区。
- 在 env.txt 中根据实际项目情况设置 Kernel 和 DTB 相关的加载地址 knl_addr 和 dtb_addr。
- 其他使用到的命令可参考源码：
  - cmd/mtd.c
  - cmd/ubi.c
  - cmd/bootm.c
  - cmd/booti.c
  - cmd/booti32.c

SPI NOR 启动脚本

对于使用 SPI NOR 的项目，使用 MTD 分区的方式保存 Kernel 和 DTB，执行 NOR 启动时首先初始化相关的 NOR 分区，然后使用 MTD 命令读取分区的内容。

nor_boot=echo "Try to boot from nor flash..."; \
         sf probe; \
         run set_nor_args; \
         mtd read kernel ${knl_addr} 0 0x500000 && mtd read dtb ${dtb_addr} 0 0x20000; \
         booti ${knl_addr} - ${dtb_addr};

读取的分区内容大小可根据项目的具体需要进行设定。
Kernel 和 DTB 相关的加载地址 knl_addr, dtb_addr 在 env.txt 中根据项目实际情况进行设置。
其他使用到的命令可参考源码：
- cmd/mtd.c
- cmd/bootm.c
- cmd/booti.c
- cmd/booti32.c