本文所述的ARM的指的是Cortex A系列以及ARM9，ARM11，跑Linux操作系統。對于CortexM系列并不一定完全適用；

談到ARM以及啟動和燒寫等方面，首先我們要明確一下幾個關鍵詞：Uboot，Cmdline，啟動方式選擇，文件系統格式，存儲介質，如NAND，EMMC，SD卡等

下面一個一個做相關介紹：

啟動方式：

① 一般CPU都可以配置為從多種介質啟動，比如SPI Nor Flash，NAND，EMMC，SD卡，U盤等

② 大致原理是CPU內部ROM有一段固化的啟動代碼，根據CPU配置引腳，判斷啟動位置，然后從外部介質讀取數據啟動

③ 一般啟動介質的前一部分代碼的作用必須是：初始化硬件參數，自身拷貝

④ 關于自拷貝：因為CPU內部RAM很小，因此只能讀取一部分啟動介質的數據即Uboot到內部RAM運行，所以Uboot前一部分的工作需要將自身剩余部分拷貝到外部RAM中，然后加載運行

Uboot：

① 主要作用：引導Linux系統（主要是從存儲介質的哪個地方讀取Kernel，傳遞什么樣的啟動參數）

② 其他功能：支持很多命令，主要是存儲控制和網絡命令，最終目的還是引導和升級系統用

③ 常用操作：TFTP，NAS，Flash操作，UBI操作，Setenv，boot等

④ 一般升級系統流程：使用tftp方式從主機下載kernel及文件系統等文件，然后使用flash等命令燒寫到存儲介質如NAND，最后設定啟動參數，然后引導系統啟動；

⑤ 一般調試流程，介紹2種：

- 使用NAS從主機直接加載文件系統，直接在線調試，快捷方便

- 設定從SD卡啟動，從SD卡加載kernel和文件系統調試

CMDLINE：

① 一般由Uboot傳遞給Kernel，或者Kernel中配置寫死不過一般很少見

② 主要2個參數：

第一，指定console設備，用于打印輸出及做控制臺用

第二，指定rootfs掛載分區和類型

③ 看2個例子：

從NAND啟動，/proc/cmdline，加載的是UBI文件系統，位置在mtd3

console=ttymxc0，115200 ubi.mtd=3 root=ubi0:rootfs rootfstype=ubifs mtdparts=gpmi-nand:5m（boot），10m（kernel），1m（dtb），-（rootfs）

從SD卡啟動，/proc/cmdline，加載的是ext4文件系統，位置在sd卡第二分區mmcblk0p2

console=ttymxc0，115200 root=/dev/mmcblk0p2 rootwait rw rootdelay=5 mem=256M fstype=ext4 mtdparts=gpmi-nand:5m（boot），10m（kernel），1m（dtb），-（rootfs）

存儲介質：

主要介紹Raw Flash 及 FTL devices區別

Flash特點：寫入前需要先擦除，有壽命且不長，而且容易產生壞塊

RAW Flash：即裸芯片，沒有控制器，針對其主要操作有擦除，讀和寫

Device： 在裸芯片上加了控制器，比如SD卡，U盤等；加了控制器后，只需要讀和寫就行了，不需要擦除。控制器做了一系列的工作：擦除，磨損平衡，磨損算法等等，一個控制器算法的好壞直接決定了設備的使用壽命。

文件系統：

① FAT：windows常用文件系統，一般U盤，sd卡即為fat格式

② ext2/3/4，Linux常用文件系統，一般用于FTL Device，即只有讀和寫

③ JFFS2，Linux常用，一般用于容量較小的Flash，且是Raw Flash，MTD設備

④ UBIFS，Linux常用文件系統，只能用于Raw Flash，因為kernel ubi子系統，有相關的磨損平衡算法，可以保證效率

⑤ SD卡啟動，文件系統掛載情況：

# mount

/dev/root on / type ext4 （rw，noatime，data=ordered）

proc on /proc type proc （rw，nosuid，nodev，noexec，noatime）

sysfs on /sys type sysfs （rw，nosuid，nodev，noexec，noatime）

tmpfs on /tmp type tmpfs （rw，nosuid，nodev，noatime）

tmpfs on /dev type tmpfs （rw，nosuid，relatime，size=512k，mode=755）

devpts on /dev/pts type devpts （rw，nosuid，noexec，relatime，mode=600）

debugfs on /sys/kernel/debug type debugfs （rw，noatime）

#

# cat /proc/mtd

dev： size erasesize name

mtd0： 00500000 00020000 “boot”

mtd1： 00a00000 00020000 “kernel”

mtd2： 00100000 00020000 “dtb”

mtd3： 0f000000 00020000 “rootfs”

⑥ NAND啟動，文件系統掛載情況：

# mount

ubi0:rootfs on / type ubifs （rw，relatime）

devtmpfs on /dev type devtmpfs （rw，relatime，size=89164k，nr_inodes=22291，mode=755）

proc on /proc type proc （rw，relatime）

devpts on /dev/pts type devpts （rw，relatime，gid=5，mode=620）

tmpfs on /dev/shm type tmpfs （rw，relatime，mode=777）

tmpfs on /tmp type tmpfs （rw，relatime）

tmpfs on /run type tmpfs （rw，nosuid，nodev，relatime，mode=755）

sysfs on /sys type sysfs （rw，relatime）

#

# cat /proc/mtd

dev： size erasesize name

mtd0： 00500000 00020000 “boot”

mtd1： 00a00000 00020000 “kernel”

mtd2： 00100000 00020000 “dtb”

mtd3： 0f000000 00020000 “rootfs”

燒寫過程：

① 一般從SD卡等外部方式啟動，在Uboot中，使用flash命令及UBI命令分別燒寫uboot，dtb，kernel，rootfs到對應的分區即可

② 第二使用芯片廠家的燒寫工具，如nxp的 mfgtoos，在pc上通過usb燒寫文件

③ 如已有uboot，在uboot中從sd卡，U盤等讀取文件燒寫；或tftp從pc下載文件燒寫

升級過程：

① 此升級指的是Uboot OK的前提下做Uboot，kernel，rootfs等升級

② 通過SD卡升級，一般是首先在PC上制作SD卡啟動分區，通過官方的工具燒寫升級文件到SD卡即可；此處的升級文件分兩個方面：

最小升級內核，并且包含升級腳本，此腳本會將目標文件燒寫到存儲介質中

目標升級文件，即要燒寫到比如NAND中的文件

③ 以NXP SD卡升級為例說明此過程：

首先是Uboot啟動過程：

U-Boot 2016.03-mys-imx6ulx+gca7b81f （Apr 27 2017 - 07:55:51 +0800）

CPU： Freescale i.MX6ULL rev1.0 528 MHz （running at 396 MHz）

CPU： Commercial temperature grade （0C to 95C） at 39C

Reset cause： POR

Board： MX6ULL 14x14 EVK

I2C： ready

DRAM： 512 MiB

MMC： FSL_SDHC： 0， FSL_SDHC： 1

*** Warning - bad CRC， using default environment

Display： TFT43AB （480x272）

Video： 480x272x24

In： serial

Out： serial

Err： serial

switch to partitions #0， OK

mmc0 is current device

Net： Board Net Initialization Failed

No ethernet found.

Normal Boot

Hit any key to stop autoboot： 0

switch to partitions #0， OK

mmc0 is current device

switch to partitions #0， OK

mmc0 is current device

reading boot.scr

423 bytes read in 10 ms （41 KiB/s）

Running bootscript from mmc 。..

## Executing script at 80800000

reading zImage

6789824 bytes read in 302 ms （21.4 MiB/s）

reading mys-imx6ull-14x14-evk-gpmi-weim.dtb

36951 bytes read in 20 ms （1.8 MiB/s）

Kernel image @ 0x83000000 ［ 0x000000 - 0x679ac0 ］

## Flattened Device Tree blob at 84000000

Booting using the fdt blob at 0x84000000

Using Device Tree in place at 84000000， end 8400c056

Starting kernel 。.

最小系統加載啟動完畢后，運行升級腳本

VFS： Mounted root （ext4 filesystem） on device 179:2.

devtmpfs： mounted

Freeing unused kernel memory： 432K （80b54000 - 80bc0000）

INIT： version 2.88 booting

Starting udev

udevd［114］： starting version 3.1.5

random： udevd urandom read with 32 bits of entropy available

EXT4-fs （mmcblk0p2）： re-mounted. Opts： data=ordered

bootlogd： cannot allocate pseudo tty： No such file or directory

FAT-fs （mmcblk0p1）： Volume was not properly unmounted. Some data may be corrupt. Please run fsck.

ALSA： Restoring mixer settings.。.

/usr/sbin/alsactl： load_state:1735： No soundcards found.。.

INIT： Entering runlevel： 5

Starting system message bus： dbus.

System update start 。..

prepare files are okay

升級腳本分析：

root@mys6ull14x14:/run/media/mmcblk0p2# cat usr/bin/flash_nand.sh

#！/bin/sh

part_uboot=0

part_kernel=1

part_dtb=2

part_rootfs=3

echo heartbeat 》 /sys/class/leds/user/trigger

mfg_path=/run/media/mmcblk0p1/mfg-images

//升級目標文件

uboot=${mfg_path}/u-boot.imx

kernel=${mfg_path}/zImage

dtb=${mfg_path}/gpmi-weim.dtb

rootfs=${mfg_path}/core-image-base.rootfs.tar.xz

if ［ -d $mfg_path ］ && ［ -s $uboot ］ && ［ -s $kernel ］ && ［ -s $dtb ］ && ［ -s $rootfs ］

then

echo “prepare files are okay”

else

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

echo “file or directory not exist”

fi

直接使用Flash命令燒寫Uboot到對應分區

echo “Flashing uboot”

flash_erase /dev/mtd${part_uboot} 0 0 && kobs-ng init -x -v ${uboot}

if ［ $？ -eq 0 ］

then

echo “Flash uboot okay”

else

echo “Flash uboot failed”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

直接使用Flash命令燒寫kernel到對應分區

echo “Flashing kernel”

flash_erase /dev/mtd${part_kernel} 0 0 && nandwrite -p /dev/mtd${part_kernel} -p ${kernel}

if ［ $？ -eq 0 ］

then

echo “Flash kernel okay”

else

echo “Flash kernel failed”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

直接使用Flash命令燒寫dtb到對應分區

echo “Flashing dtb”

flash_erase /dev/mtd${part_dtb} 0 0 && nandwrite -p /dev/mtd${part_dtb} -p ${dtb}

if ［ $？ -eq 0 ］

then

echo “Flash dtb file okay”

else

echo “Flash dtb file failed”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

燒寫rootfs比較特別，此處是使用ubifs，因此需要先使用ubi命令在NAND上建立好文件系統格式

echo “Flashing rootfs”

flash_erase /dev/mtd${part_rootfs} 0 0

if ［ $？ -ne 0 ］

then

echo “erase /dev/mtd${part_rootfs} fail”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

ubiformat /dev/mtd${part_rootfs}

if ［ $？ -ne 0 ］

then

echo “format /dev/mtd${part_rootfs} fail”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

ubiattach /dev/ubi_ctrl -m ${part_rootfs}

if ［ $？ -ne 0 ］

then

echo “attach /dev/mtd${part_rootfs} fail”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

ubimkvol /dev/ubi0 -Nrootfs -m

if ［ $？ -ne 0 ］

then

echo “make volume /dev/mtd${part_rootfs} fail”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

mkdir -p /run/media/mtd${part_rootfs} /

&& mount -t ubifs ubi0:rootfs /run/media/mtd${part_rootfs}

if ［ $？ -ne 0 ］

then

echo “mount /dev/mtd${part_rootfs} fail”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

exit

fi

建立好ubi格式之后，直接將rootfs壓縮包解壓到對應分區即可；

tar xvf ${rootfs} -C /run/media/mtd${part_rootfs}

if ［ $？ -eq 0 ］

then

echo “Flash filesystem okay”

sync && sync && sync

echo none 》 /sys/class/leds/user/trigger

echo 1 》 /sys/class/leds/user/brightness

else

echo “Flash filesystem failed”

echo 0 》 /sys/class/leds/user/brightness

umount /run/media/mtd${part_rootfs}

exit

fi

umount /run/media/mtd${part_rootfs}

echo “Programming success”

echo “You need reboot the board”

版權聲明：本文為博主 WindLOR 原創文章，

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審核編輯：何安