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卡驱动、eMMC驱动和usb网卡驱动都没有移植。

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

将

#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

将

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。