u-boot 编译与运行

u-boot 编译与运行

本文主要介绍 u-boot 编译，以及 qemu 如何运行 u-boot

环境配置

ubuntu 版本

tyustli@tyustli-machine:~/code/open_source/u-boot$ uname -a
Linux tyustli-machine 6.2.0-34-generic #34~22.04.1-Ubuntu SMP PREEMPT_DYNAMIC Thu Sep  7 13:12:03 UTC 2 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

qemu 版本

tyustli@tyustli-machine:~/code/open_source/u-boot$ qemu-img -V
qemu-img version 6.2.0 (Debian 1:6.2+dfsg-2ubuntu6.11)
Copyright (c) 2003-2021 Fabrice Bellard and the QEMU Project developers

u-boot 版本（master）

commit 997bef3c6d22d12c7fd092fb831bf94d114c9f6f (HEAD -> master, origin/master, origin/HEAD)=> version 
U-Boot 2023.10-00813-g997bef3c6d (Oct 12 2023 - 21:45:33 +0800)arm-none-linux-gnueabihf-gcc (GNU Toolchain for the A-profile Architecture 10.3-2021.07 (arm-10.29)) 10.3.1 20210621
GNU ld (GNU Toolchain for the A-profile Architecture 10.3-2021.07 (arm-10.29)) 2.36.1.20210621

交叉工具链版本

tyustli@tyustli-machine:~/code/open_source/u-boot$ arm-none-linux-gnueabihf-gcc -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=arm-none-linux-gnueabihf-gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/home/tyustli/cross_tool/gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf/bin/../libexec/gcc/arm-none-linux-gnueabihf/10.3.1/lto-wrapper
Target: arm-none-linux-gnueabihf
Configured with: /data/jenkins/workspace/GNU-toolchain/arm-10/src/gcc/configure --target=arm-none-linux-gnueabihf --prefix= --with-sysroot=/arm-none-linux-gnueabihf/libc --with-build-sysroot=/data/jenkins/workspace/GNU-toolchain/arm-10/build-arm-none-linux-gnueabihf/install//arm-none-linux-gnueabihf/libc --with-bugurl=https://bugs.linaro.org/ --enable-gnu-indirect-function --enable-shared --disable-libssp --disable-libmudflap --enable-checking=release --enable-languages=c,c++,fortran --with-gmp=/data/jenkins/workspace/GNU-toolchain/arm-10/build-arm-none-linux-gnueabihf/host-tools --with-mpfr=/data/jenkins/workspace/GNU-toolchain/arm-10/build-arm-none-linux-gnueabihf/host-tools --with-mpc=/data/jenkins/workspace/GNU-toolchain/arm-10/build-arm-none-linux-gnueabihf/host-tools --with-isl=/data/jenkins/workspace/GNU-toolchain/arm-10/build-arm-none-linux-gnueabihf/host-tools --with-arch=armv7-a --with-fpu=neon --with-float=hard --with-mode=thumb --with-arch=armv7-a --with-pkgversion='GNU Toolchain for the A-profile Architecture 10.3-2021.07 (arm-10.29)'
Thread model: posix
Supported LTO compression algorithms: zlib
gcc version 10.3.1 20210621 (GNU Toolchain for the A-profile Architecture 10.3-2021.07 (arm-10.29)) 

u-boot 源码下载

u-boot 官网：https://source.denx.de/u-boot/u-boot，可以直接下载 master

git clone https://source.denx.de/u-boot/u-boot.git

生成配置文件

sudo make vexpress_ca9x4_defconfig ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf-

u-boot 支持的板子可以使用如下命令

ls ./configs

此时会报错

/bin/sh: 1: arm-none-linux-gnueabihf-gcc: not found

此时分两种情况

报错情况一

如果安装了交叉编译工具链，通过命令行 arm-none-linux-gnueabi-gcc -v 可以显示出版本，如下所示。此时如果使用普通用户 sudo make ，则会出现以上所说错误。

• 原因：使用普通用户下编译，可能是因为权限不足导致
• 解决方法：只需切换为 root 用户编译就可以通过，输入：su [密码]
  输入 su 又会报错

su: Authentication failure

这个问题产生的原因是由于ubtun系统默认是没有激活root用户的，需要我们手工进行操作，在命令行界面下，或者在终端中输入如下命令：

sudo passwd

Password：你当前的密码Enter new UNIX password：这个是root的密码
Retype new UNIX password：重复root的密码

然后会提示成功的信息。

说明一点，使用su和sudo是有区别的，使用su切换用户需要输入所切换到的用户的密码，而使用sudo则是当前用户的密码。

切换用户的命令是su，su是(switch user)切换用户的缩写。通过su命令，可以从普通用户切换到root用户，也可以从root用户切换到普通用户。从普通用户切换到root用户需要密码(该密码是普通用户的密码)，从root用户切换到普通用户不需要密码。
成功之后的终端

再执行上述命令，还是提示找不到编译器
因为普通用户设置好的环境变量在 root 用户上面是不生效的。这个时候先尝试一下如下命令，不用 sudo 去编译

make vexpress_ca9x4_defconfig ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf-

生成配置文件日志

tyustli@tyustli-machine:~/code/open_source/u-boot$ make vexpress_ca9x4_defconfig ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf-
#
# configuration written to .config
#

OK 了。。。
在 /etc/profile 文件中

PATH=$PATH:/home/tyustli/cross_tool/gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf/bin

这里设置当前用户的PATH，而sudo执行make的时候，使用的是超级用户权限，那也就使用了超级用户的PATH，但是这个PATH里，并没有 /home/tyustli/cross_tool/gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf/bin
解决方法：

su [用户密码]

在当前 shell 下，设置环境变量：

PATH=$PATH:/home/tyustli/cross_tool/gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf/bin

再去编译，就可以找到 arm-none-linux-gcc 了

报错情况2

如果安装了 arm-none-linux-gnueabi-工具链， arm-none-linux-gnueabi-gcc -v 无法显示出版本信息，

• 可能是因为 ubuntu 为64位的，需要安装32位的运行库。

sudo apt-get install build-essential pkg-config zlib1g-dev libglib2.0-0 libglib2.0-dev  libsdl1.2-dev libpixman-1-dev libfdt-dev autoconf automake libtool librbd-dev libaio-dev flex bison -y
sudo apt-get install lib32ncurses5-dev
sudo apt-get install lib32z1
sudo apt-get install libgl1-mesa-dri:i386
sudo apt-get install ia32-libs-multiarch:i386
...

• 也可能是编译器路径没有添加到环境变量，参考：https://blog.csdn.net/tyustli/article/details/122980985

u-boot 配置

使用命令

make vexpress_ca9x4_defconfig ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf-

可以生成 u-boot 的默认配置，如果想自己裁剪 u-boot，那就需要手动配置 u-boot
命令行输入

make menuconfig

关于 u-boot 的配置后续再介绍，这里只介绍如何进入配置界面。

esc 退出配置界面

编译

编译脚本

export ARCH=arm
export CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf-
make clean && make vexpress_ca9x4_defconfig
make -j6

使用命令 chmod 777 my_build.sh 给予执行权限

编译报错解决

fatal error: openssl/evp.h: No such file or directory # include <openssl/evp.h>

解决方法

sudo apt-get install libssl-dev

编译日志

  CC      lib/lmb.oCC      lib/membuff.oCC      lib/slre.oCC      lib/string.oLD      lib/efi_loader/dtbdump_efi.soLD      lib/efi_loader/initrddump_efi.soCC      lib/tables_csum.oOBJCOPY lib/efi_loader/dtbdump.efiOBJCOPY lib/efi_loader/initrddump.efiCC      lib/time.oCC      lib/hexdump.oCC      lib/uuid.oCC      lib/rand.oCC      lib/panic.oCC      lib/vsprintf.oCC      lib/strto.oCC      lib/abuf.oCC      lib/date.oCC      lib/rtc-lib.oCC      lib/elf.oAR      lib/built-in.oLD      u-bootOBJCOPY u-boot.srecOBJCOPY u-boot-nodtb.binSYM     u-boot.symCOPY    u-boot.bin
===================== WARNING ======================
CONFIG_OF_EMBED is enabled. This option should only
be used for debugging purposes. Please use
CONFIG_OF_SEPARATE for boards in mainline.
See doc/develop/devicetree/control.rst for more info.
====================================================
===================== WARNING ======================
This board does not use CONFIG_DM_SERIAL (Driver Model
for Serial drivers). Please update the board to use
CONFIG_DM_SERIAL before the v2023.04 release. Failure to
update by the deadline may result in board removal.
See doc/develop/driver-model/migration.rst for more info.
====================================================OFCHK   .config

编译产物

api   board  cmd     config.mk  disk  drivers  env       fs       Kbuild   lib       MAINTAINERS  my_build.sh  post    scripts     test   u-boot      u-boot.cfg  u-boot.map        u-boot.srec
arch  boot   common  configs    doc   dts      examples  include  Kconfig  Licenses  Makefile     net          README  System.map  tools  u-boot.bin  u-boot.lds  u-boot-nodtb.bin  u-boot.sym

运行

qemu 运行与安装参考：https://blog.csdn.net/tyustli/article/details/130461323

qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 256 -kernel ./u-boot -nographic

• -nographic 表示不使用图形化界面，仅仅使用串口(如果没有这个选项，u-boot 程序无法正常运行)
• 输入 ctrl + A 后按 X 退出 QEMU

效果

tyustli@tyustli-machine:~/code/open_source/u-boot$ qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 256 -kernel ./u-boot -nographic
pulseaudio: set_sink_input_volume() failed
pulseaudio: Reason: Invalid argument
pulseaudio: set_sink_input_mute() failed
pulseaudio: Reason: Invalid argumentU-Boot 2023.10-00813-g997bef3c6d (Oct 12 2023 - 21:45:33 +0800)DRAM:  256 MiB
WARNING: Caches not enabled
Core:  18 devices, 10 uclasses, devicetree: embed
Flash: 128 MiB
MMC:   mmci@5000: 0
Loading Environment from Flash... *** Warning - bad CRC, using default environmentIn:    serial
Out:   serial
Err:   serial
Net:   eth0: ethernet@3,02000000
Hit any key to stop autoboot:  0 
=> 
=> ls
ls - list files in a directory (default /)Usage:
ls <interface> [<dev[:part]> [directory]]- List files in directory 'directory' of partition 'part' ondevice type 'interface' instance 'dev'.
=> 

Hit any key to stop autoboot

这个倒计时是用来启动 linux 的，如果几秒内终端没有输入任何命令，就会自动启动 linux ，目前只有 u-boot 所以按下任意键结束倒计时，进入 u-boot 的命令行模式。当然，如果不输入任何信息，倒计时结束，u-boot 去启动 linux ，但是由于没有 linux 镜像文件会导致启动失败，还是会进入 u-boot 的命令行。

下面是倒计时超时，启动 linux 失败，进入 u-boot 的命令行的日志

BOOTP broadcast 1
DHCP client bound to address 10.0.2.15 (3 ms)
*** Warning: no boot file name; using '0A00020F.img'
Using ethernet@3,02000000 device
TFTP from server 10.0.2.2; our IP address is 10.0.2.15
Filename '0A00020F.img'.
Load address: 0x60100000
Loading: *
TFTP error: 'Access violation' (2)
Not retrying...
smc911x: MAC 52:54:00:12:34:56
missing environment variable: pxefile_addr_r
smc911x: detected LAN9118 controller
smc911x: phy initialized
smc911x: MAC 52:54:00:12:34:56
BOOTP broadcast 1
DHCP client bound to address 10.0.2.15 (1 ms)
Using ethernet@3,02000000 device
TFTP from server 10.0.2.2; our IP address is 10.0.2.15
Filename 'boot.scr.uimg'.
Load address: 0x60100000
Loading: *
TFTP error: 'Access violation' (2)
Not retrying...
smc911x: MAC 52:54:00:12:34:56
smc911x: detected LAN9118 controller
smc911x: phy initialized
smc911x: MAC 52:54:00:12:34:56
BOOTP broadcast 1
DHCP client bound to address 10.0.2.15 (1 ms)
Using ethernet@3,02000000 device
TFTP from server 10.0.2.2; our IP address is 10.0.2.15
Filename 'boot.scr.uimg'.
Load address: 0x60100000
Loading: *
TFTP error: 'Access violation' (2)
Not retrying...
smc911x: MAC 52:54:00:12:34:56
cp - memory copyUsage:
cp [.b, .w, .l, .q] source target count
Wrong Image Format for bootm command
ERROR: can't get kernel image!
=>