现在的位置: 首页 > 综合 > 正文

uboot环境变量解析

2016年07月23日 ⁄ 综合 ⁄ 共 5942字 ⁄ 字号 评论关闭

从网上搜到的一篇讲解uboot环境变量原理的文章,很有帮助,以备后用

(基于smdk2410) 

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, epprom, flash 等 

common/env_dataflash.c 
env 存储在dataflash 中的实现 

common/env_epprom.c 
env 存储在epprom 中的实现 

common/env_flash.c 
env 存储在flash 中的实现 

common/env_nand.c 
env 存储在nand 中的实现 

common/env_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。 

2.数据结构 

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,可以 
配置不使用 env  的永久存储方式,但这不常用。u-boot 在启动的时候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  中的 env  保存到永久 
性存储介质中。 

在include/environment.h 中定义了表示env 的数据结构 
typedef struct environment_s 

     unsigned long crc; /* CRC32 over data bytes */ 

#ifdef CFG_REDUNDAND_ENVIRONMENT 

     unsigned char flags; /* active/obsolete flags */ 
#endif 
     unsigned char data[ENV_SIZE]; /* Environment data */ 
} env_t; 

关于以上结构的说明: 
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 
为这时 Flash 中的数据无效。 
data 字段保存实际的环境变量。u-boot  的 env  按 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  可以保存在 u-boot  的 TEXT  段中,这样 env  就可以同 u-boot  一同加载入RAM 中,这种方法 
没有测试过。 


    上文提到 u-boot 会将  env  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_t  中除了数据之外还包含校验头,u-boot 把env_t  的数据指针有保存在了另外一个地方,这就 
是 gd_t  结构(不同平台有不同的 gd_t  结构 ),这里以ARM 为例仅列出和 env  相关的部分 
typedef struct global_data 

     unsigned long env_off;        /* Relocation Offset */ 
     unsigned long env_addr;       /* Address of Environment struct ??? */ 
     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。 

3.ENV      的初始化 

start_armboot :  ( lib_arm/board.c  ) 
*env_init : env_xxx.c ( xxx = nand | flash | epprom …  ) 
env_relocate : env_common.c 
*env_relocate_spec : env_xxx.c ( xxx=nand | flash | eporom…  ) 


3.1env_init 
实现 env  的第一次初始化,对于nand env              (非embedded 方式): 
Env_nand.c : env_init 
gd->env_addr = (ulong)&default_environment[0]; //先使gd->env_addr 指向默认的环境变量 
gd->env_valid = 1;// env 有效位置1 

3.2 env_relocate 

#ifdefine ENV_IS_EMBEDDED 
… (略) 
#else 
env_ptr = (env_t *)malloc (CFG_ENV_SIZE); 
#endif 

if( gd->env_valid == 0) // 在 Env_annd.c : env_init  中已经将 gd->env_valid  置1 


     … 

else 
     env_relocate_spec ();//  调用具体的 env_relocate_spec  函数 
gd->env_addr = (ulong)&(env_ptr->data);// 最终完成将环境变量搬移到内存

 
这里涉及到两个和环境变量有关的宏 
ENV_IS_EMBEDDED : env 是否存在于 u-boot TEXT  段中 
CFG_ENV_SIZE : env 块的大小 

实际上还需要几个宏来控制u-boot 对环境变量的处理 
CFG_ENV_IS_IN_NAND : env 块是否存在于Nand Flash  中 
CFG_ENV_OFFSET : env 块在 Flash  中偏移地址 

3.3*env_relocate_spec 

这里仅分析 Nand Flash  的 env_relocate_spec  实现 
如果未设置 CFG_ENV_OFFSET_REDUND,env_relocate_spec 的实现如下 : 

void env_relocate_spec (void) 

#if !defined(ENV_IS_EMBEDDED) 
     ulong total; 
     int ret; 
     total = CFG_ENV_SIZE; 
     ret = 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(); 

#endif /* ! ENV_IS_EMBEDDED */ 

上面的代码很清楚的表明了  env_relocate_spec                 的意图,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 Nand Flash  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,看数据是否出错,从这里也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 校验肯定回出错,当我们保存环境变量后,接下来再启 
动板子u-boot 就不会再报crc32 出错了。 

4. ENV      的保存 
由上问的论述得知, env 将从永久性存储介质中搬到RAM里面,以后对env  的操作,比如修改环境变量 

的值,删除环境变量的值都是对这个 env  在RAM 中的拷贝进行操作,由于RAM 的特性,下次启动时所 
做的修改将全部消失,u-boot 提供了将env  写回永久性存储介质的命令支持 : saveenv,不同版本的 
env   (  nand   flash,  flash  … )实现方式不同,以 Nand                Flash 的实现(未定义 
CFG_ENV_OFFSET_REDUND)为例 
Env_nand.c : saveenv 
int saveenv(void) 

     ulong total; 
     int ret = 0; 
     puts ("Erasing Nand..."); 
     if (nand_erase(&nand_info[0], CFG_ENV_OFFSET, CFG_ENV_SIZE)) 
         return 1; 
     puts ("Writing to Nand... "); 
     total = CFG_ENV_SIZE; 
     ret = nand_write(&nand_info[0], CFG_ENV_OFFSET, &total, (u_char*)env_ptr); 
     if (ret || total != CFG_ENV_SIZE) 
         return 1; 
     puts ("done\n"); 
     return ret; 

Nand Flash  的 saveenv  命令实现很简单,调用nand_erase 和nand_write 进行 Nand Flash 的 
erase, write。nand_write/erase 使用的是u-boot  的nand 驱动框架,我在做开发的过程中使用的是 
nand_legacy  驱动,所以可以把 nand_erase  和 nand_write             改成 nand_legacy_erase  和 
nand_legacy_rw 就可实现nand_legacy 驱动的保存环境变量版本。 

======================================================== 

U-Boot 环境变量 
U-Boot通过环境变量(env)为用户提供一定程度的可配置性,这些环境变量包括串口终端所使用的波特 
率(baudrate)、启动操作系统内核的参数(bootargs)、本地IP 地址(ipaddr)、网卡MAC地址(ethaddr) 
等等。环境变量可以固化到非易失性存储介质中,使用printenv / saveenv 命令来查看和修改。本例中, 
环境变量固化到Flash 中(AM29LV160DB,2MB)。 
可配置性意味着环境变量中的项目是可以被添加、删除和修改的,即环境变量的内容可能会频繁变化。为 
了不让这种变化对U-Boot 的代码和数据造成破坏,通常的选择是在Flash 中准备一个专用的sector 来 
存储环境变量。简化的ROM 分配模型如下图所示,monitor 占用 Flash 前256KB,env 置于其后,Flash 
的最后一部分用来存放压缩的操作系统内核。 

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,我们将不得不 
为env 分配一块64KB 的sector,而实际中使用到的可能只是其中的几百字节!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。 
为了尽可能地减少资源浪费,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。 
# if (CFG_ENV_ADDR >= CFG_MONITOR_BASE) && \ 
     (CFG_ENV_ADDR+CFG_ENV_SIZE) <= (CFG_MONITOR_BASE + CFG_MONITOR_LEN) 
#   define ENV_IS_EMBEDDED       1 
# endif 


修改board/buf/EVB44B0/u-boot.lds: 
/*------------------------------------------------------------ 
 * Environment Variable setup 
 */ 

#define CFG_ENV_IS_IN_FLASH                 1  /* 使用Flash 存储env           */ 
#define CFG_ENV_SIZE                 0x2000     /* 容量8KB (SA1)           */ 
#define CFG_ENV_OFFSET 0x4000             /* 偏移地址 (SA1)             */ 
$(LD)将一系列的 obj  文件连接成 elf 格式文件,其输出文件的内存布局由 linker script 决定。修改 
board/buf/EVB44B0/u-boot.lds: 
SECTIONS 

      . = 0x00000000; 
      . = ALIGN(4); 
      .text      : 
      { 
       cpu/s3c44b0/start.o (.text) 
        board/buf/EVB44B0/lowlevel_init.o (.text) 
       lib_generic/string.o (.text) 
   lib_generic/zlib.o (.text) 
       . = env_offset; 
       common/environment.o (.text) 
       *(.text) 
      } 
      /* other sections ... */ 

从u-boot.map 选择那些U-Boot 运行必须的,且不易受CFG_*宏影响的obj 文件,填充到start.o 后 
面。可以参考board/trab/u-boot.lds。 
env_offset 定义在common/environment.c 中: 
#define GEN_SYMNAME(str) SYM_CHAR #str 
#define GEN_VALUE(str) #str 
#define GEN_ABS(name, value) \ 
          asm (".globl " GEN_SYMNAME(name)); \ 
          asm (GEN_SYMNAME(name) " = " GEN_VALUE(value)) 
GEN_ABS(env_offset, CFG_ENV_OFFSET); 

抱歉!评论已关闭.