uboot中setenv和saveenv分析

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Env在u-boot中通常有两种存在方式，在永久性存储介质中（flash、NVRAM等），在SDRAM中。可配置不适用env的永久存储方式，但不常用。U-boot在启动时会将存储在永久性存储介质中的env重新定位到RAM中，这样可以快速访问，同时可以通过saveenv将RAM保存到永久性存储介质中。

1. 相关结构体

env_t定义于include/environment.h中

typedef struct environment_s {

uint32_t crc; /* CRC32 over data bytes */

#ifdef CFG_REDUNDAND_ENVIRONMENT

unsigned char flags; /* active/obsolete flags */

#endif

unsigned char data[ENV_SIZE];

} env_t;

结构说明：

crc是u-boot在保存env的时候加上去的校验头，在第一次启动时一般crc校验会出错，这很正常，因为此时Flash中的数据无效。

data字段保存实际的环境变量。U-boot的env采用name=value”\0”的方式存储，在所有env的最后以“\0\0”表示整个env的结束。新的name=value对总是被添加到env数据块的末尾，当删除一个name=value对时，后面的环境变量将前移，对一个已经存在的环境变量的修改实际上先删除再插入。

env会从flash等存储设备重定位到RAM中，在env的不同实现版本（env_xxx.c）中定义了env_ptr，它指向env在RAM中的位置。u-boot在重定位env后对环境变量的操作都是针对env_ptr。

env_embedded.c-----env和uboot存储于同一块区。

env_nand.c------------env存储在nandflash中。

env_dataflash.c --env存储在dataflash中。

env_eeprom.c --env存储在eeprom中。

env_flash.c --env存储在norflash中。

env_ptr指向环境参数区，系统启动时默认的环境参数default_environment[]，定义于common/env_common.c中

uchar default_environment[] = {

61 #ifdef CONFIG_BOOTARGS

62 "bootargs=" CONFIG_BOOTARGS "\0"

63 #endif

64 #ifdef CONFIG_BOOTCOMMAND

65 "bootcmd=" CONFIG_BOOTCOMMAND "\0"

66 #endif

......

127 #if defined(CONFIG_PCI_BOOTDELAY) && (CONFIG_PCI_BOOTDELAY > 0)

128 "pcidelay=" MK_STR(CONFIG_PCI_BOOTDELAY) "\0"

129 #endif

130 #ifdef CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS

131 CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS

132 #endif

133 "\0"

134 };

参数解释如下：

bootfile 定义缺省的下载文件

bootargs 定义传递给Linux内核的命令行参数

bootcmd 定义自动启动时执行的几条命令

serverip 定义tftp服务器端的IP地址

env_t中除了数据之外还包含校验头，u-boot把env_t的数据指针又保存在另外一个地方，这就是gd_t数据结构（不同平台有不同的gd_t），这里以ARM为例仅列出env相关的部分。

typedef struct global_data

{

……

unsigned long env_off;

unsigned long env_addr;

unsigned long env_valid; /* checksum of environment valid */

……

} gd_t;

<include/asm-arm/global_data.h>

gd_t.env_addr即指向env_ptr->data。

1. 相关文件

common/env_common.c

供u-boot调用的通用函数接口，它们隐藏了env的不同实现方式，比如dataflash、eeprom、flash等。

common/env_dataflash.c

env存储在dataflash中的实现

common/cmd_nvedit.c

实现u-boot对环境变量的操作命令

environment.c

环境变量以及一些宏定义

env如果存储在flash中还需要flash的支持。

1. 环境变量操作流程

Env初始化

Start_armboot：lib_arm/board.c

*env_init：env_xxx.c（xxx = nand|flash|eeprom……）

env_relocate：env_common.c

*env_relocate_spec：env_xxx.c

ENV_IS_EMBEDDED：env是否存在于u-boot TEXT段中。

CFG_ENV_SIZE：env块的大小。

CFG_ENV_IS_IN_NAND：env块是否存在Nand Flash中。

CFG_ENV_OFFSET：env块在Flash中偏移地址。

1. env_init

实现env的第一次初始化，对于nand env（非embedded方式）：

env_nand.c：env_int

gd->env_addr = (ulong)&default_environment[0];

gd-env_valid = 1;

1. env_relocate

env_common.c：env_relocate

DEBUGE(“%s[%d] offset = 0x%lx\n”, __FUNCTION__, __LINE__, gd->reloc_off);

env_ptr = (env_t *)malloc(CFG_ENV_SIZE);

DEBUGE(“%s[%d] malloced ENV at %p\n”, __FUNCTION__, __LINE__, env_ptr);

env_relocate_spec();

gd->env_addr = (ulong)&(env_ptr->data);

1. env_relocate_spec

size_t total;

ret = readenv(CFG_ENV_OFFSET, (u_char *) env_ptr);

// nand_read(&nand_info[0], CFG_ENV_OFFSET, &total, (u_char *)env_ptr);

if(ret || total!= CFG_ENV_SIZE)

return use_default();

if(crc32(0, env_ptr->data, ENV_SIZE) != env_ptr->crc)

return use_default();

env_relocate_spec的意图就是调用nand_read将环境变量从CFG_ENV_OFFSET处读出，环境变量的大小为CFG_ENV_SIZE（注意CFG_ENV_OFFSET和CFG_ENV_SIZE要和nandflash的块/页边界对齐。读出数据后再调用crc32对env_ptr->data进行校验并与保存在env_ptr->crc的校验码对比，确认数据是否出错。从这里可以看出在系统第一次启动时，Nand Flash里面没有存储任何环境变量，crc校验肯定出错，当我们保存环境变量后，接下来在启动板子u-boot就不会再报crc32出错了。

1. saveenv

env_nand.c：saveenv

其调用nand_erase和nand_write进行nand flash的erase、write。nand_write和nand_erase是nand驱动建构。

env在内存中位置不定。env在内存中的空间是由malloc分配的（env_common.c中的env_relocate()），因此其在内存中的位置是一直变化的。每次系统启动时，env在内存中位置可能都不一样。

1. 环境变量优化

由于u-boot代码通常达到100KB左右，且必须从地址0处开始，按照这样的分配方式（Nandflash结构），我们必须为env分配一块64KB的sector，而实际使用到的可能只是其中几百个字节！u-boot还会为env在RAM中保持一块同样大小的空间，这就造成ROM和RAM空间不必要的浪费。

为了尽可能减少资源浪费，同时保证系统的健壮性，我们可以把env放置在flash中容量最小的sector里。这样，env嵌入（embed）到u-boot的代码段。在common/environment.h中会比较env和monitor的范围，如果确定env位于monitor内，则定义ENV_IS_EMBEDDED。