2021SC@SDUSC
一、uboot的介紹
1.1、計算機系統的主要部件
(1)計算機系統就是以CPU為核心來運行的系統。典型的計算機系統有：PC機（臺式機+筆記本）、嵌入式設備（手機、平板電腦、游戲機）、單片機（家用電器像電飯鍋、空調）
(2)計算機系統的組成部件非常多，不同的計算機系統組成部件也不同。但是所有的計算機系統運行時需要的主要核心部件都是3個東西：
CPU?+?外部存儲器（Flash/硬盤）?+?內部存儲器（DDR SDRAM/SDRAM/SRAM）
1.2、PC機的啟動過程
(1)部署：典型的PC機的BIOS程序部署在PC機主板上（隨主板出廠時已經預制了），操作系統部署在硬盤上，內存在掉電時無作用，CPU在掉電時不工作。
(2)啟動過程：PC上電后先執行BIOS程序（實際上PC的BIOS就是NorFlash），BIOS程序負責初始化DDR內存，負責初始化硬盤，然后從硬盤上將OS鏡像讀取到DDR中，然后跳轉到DDR中去執行OS直到啟動（OS啟動后BIOS就無用了）
1.3、典型嵌入式linux系統啟動過程
(1)典型嵌入式系統的部署：uboot程序部署在Flash（能作為啟動設備的Flash）上、OS部署在FLash（嵌入式系統中用Flash代替了硬盤）上、內存在掉電時無作用，CPU在掉電時不工作。
(2)啟動過程：嵌入式系統上電后先執行uboot、然后uboot負責初始化DDR，初始化Flash，然后將OS從Flash中讀取到DDR中，然后啟動OS（OS啟動后uboot就無用了）
總結：嵌入式系統和PC機的啟動過程幾乎沒有兩樣，只是BIOS成了uboot，硬盤成了Flash。
1.4、android系統啟動過程
(1)Android系統的啟動和Linux系統（前面講的典型的嵌入式系統啟動）幾乎一樣。幾乎一樣意思就是前面完全一樣，只是在內核啟動后加載根文件系統后不同了。
(2)可以認為啟動分為2個階段：第一個階段是uboot到OS啟動；第二個階段是OS啟動后到rootfs加載到命令行執行；現在我們主要研究第一個階段，android的啟動和linux的差別在第二階段。
1.5、總結：uboot到底是干嘛的
(1)uboot主要作用是用來啟動操作系統內核。
(2)uboot還要負責部署整個計算機系統。
(3)uboot中還有操作Flash等板子上硬盤的驅動。
?(4)uboot還得提供一個命令行界面供人來操作。
二、安裝uboot
一、對 SD 卡進行格式化和創立分區
1 將 SD 卡通過讀卡器插入電腦，并連接 Linux 系統
2 打開命令行（隨便任何位置都可以）
運行 sudo fdisk -l ，查看 SD 卡的設備名，一般為 /dev/sdX ( 下圖中，紅框中的就
為 SD 卡的設備號，就為 /dev/sdb)
運行 sudo fdisk /dev/sdX （如上圖中設備號為 /dev/sdb ，則需運行 /dev/sdb ），
界面就會進入到下圖，開始給 SD 卡進行分區
輸入 o 并回車，這將會刪除所有分區
輸入 p 并回車，這將會列出所有分區，此時應該沒有任何分區
輸入 n 并回車，創建新分區，引導分區
輸入 p 并回車，新分區為主分區
輸入 1 并回車，分區序號是 1
按鍵盤回車，默認初始扇區
輸入 +256M 并回車，設置終止扇區
輸入 t 并回車，再輸入 c 并回車，設置該分區文件系統格式為 Fat32
輸入 n 并回車，創建新分區，根分區
輸入 p 并回車，新分區為主分區
輸入 2 并回車，分區序號是 2
按鍵盤回車，默認初始扇區
按鍵盤回車，默認終止扇區
輸入 w 并回車，寫入設置
?
寫完分區后，要進行格式化。推薦 256M 空間作為 boot 分區，分區文件系統 Fat32 ，
再把剩余的空間創建一個分區，分區文件系統為 Ext4 ，作為 root, 然后運行一下命令格式化
保存
sudo mkfs.vfat /dev/sdX1
sudo mkfs.ext4 /dev/sdX2
目前為止， SD 卡的格式化和分區便設置好了
二、交叉編譯 u-boot.bin，并移植到 SD 卡的 boot 分區。
1 、首先通過以下命令安裝工具包 git 、 net-tools 、 vim ，
Sudo apt install git net-tools vim
( 之后可通過命令 sudo apt install XXX ，來安裝工具包 )
2 、需要安裝 arm 的 64 位交叉編譯環境。
https://snapshots.linaro.org/gnu-toolchain/
從上面的網站中進去。下載自己想用的版本，但注意需要下載的文件命名格式為：
gcc-linaro- 版本號 - 時間 -x86_64_aarch64-linux-gnu.tar.xz.
下圖下載的為 gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_aarch64-linux-gnu.tar.xz 。
將下載的 .xz 壓縮文件放到 Linux 中，在同一目錄下運行以下命令：
# 創建一個文件夾
sudo mkdir -p /opt/linaro
# 解壓到指定的文件夾路徑
sudo tar -xvf gcc-linaro-XXX-XXXX.XX-x86_64_aarch64-linux-gnu.tar -C /opt/linaro
(sudo tar -xvf gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_aarch64-linux-gnu.tar -C
/opt/linaro)
三 、下載 u-boot 源碼并開始編譯：
git clone https://github.com/u-boot/u-boot.git
（有可能會失敗，失敗的原因在與無法連接或是連接中斷，檢查網絡多重復幾
次）
切換到 u-boot 目錄，然后開始編譯。
運行 cd u-boot 進入到 u-boot 目錄
在編譯之前，首先需要安裝編譯必備的程序
sudo apt install u-boot-tools bison bc make flex libssl-dev ncurses-*
安裝完成后，執行下面兩行命令來設置環境
export ARCH=arm64
export CROSS_COMPILE=/opt/linaro/gcc-linaro-XXXX-XXXX-x86_64_aarch64-linux-gnu
/bin/aarch64-linux-gnu- （其中 XXXX 的部分是自己下的文件對應的版號和時間）
( 如果之后你想重新編譯 u-boot ，先運行 sudo make distclean ，清理掉之前編
譯的文件，在運行上面的兩行命令，并且注意當你每次想要編譯 u-boot 的時候，都
要運行這兩行命令。 )
接著運行以下命令，來配置 config
make rpi_arm64_defconfig
(rpi_arm64_defconfig 位于 u-boot/configs 目錄下，可在目錄搜尋 rpi ，查找出
試用樹莓派的所有 config ，我們配制 64 位的 u-boot ，所以用到 rpi_arm64_defconfig)
接著運行以下命令開始編譯
make -j4 ( 直接 make -j 就可編譯，后面的 4 是用 4 線程來進行編譯，加
快編譯速度 )
編譯完成后的 uboot.bin 文件就是可以直接在樹莓派 4b 上執行的程序。
?
到此， u-boot.bin 編譯完成。要想放到樹莓派上運行，需要官方提供的固件 (firmware)
四 、下載 firmware
https://github.com/raspberrypi/firmware
直接下載 firmware-master
我們所需的 firmware 在 boot 文件夾中，將其中的 bcm2711-rpi-4-b.dtb 、
fixup4.dat 、 start4.elf 復制到 SD 卡的 boot 分區中 ( 之前分區時大小為 256M ，格式
為 fat32 的那個 ) ，再將編譯好的 u-boot.bin 一同復制進去。自己創建一個 config.txt,
其中寫入內容 enable_uart=1? ? arm_64bit=1? ? ?kernel=u-boot.bin
到此， u-boot 編譯并移植成功。
