By Toradex秦海 1). 简介 本文简单介绍ARM嵌入式设备基于嵌入式Linux操作系统时候的启动步骤和启动方式, 区别与X86平台，ARM平台下并没有一个标准的启动步骤，不同ARM SoC都会使用各自定义的boot ROM来实现启动过程，不过大体上面都包含有一些基本步骤。本文就基于Toradex ARM计算机模块和配套载板来介绍基于Freescale i.MX6 ARM嵌入式设备的启动步骤和方式。   2). 启动步骤 a). 电源上电,系统Reset。 b). CPU内部boot ROM读取, strappingGPIO数值锁定。 c). 根据strapping GPIO值和SoC 内部fuse设置确定用于启动的设备。 d). 从启动设备起始位置读取用于配置DDRRAM和定位boot loader的配置信息。对于i.MX6平台，则使用'image vector table (IVT)' 和 'deviceconfiguration data (DCD)' ，如果从NAND设备启动，则还包括 'boot control blocks (BCB)'。 e). DDR RAM被boot ROM初始化。 f). boot loader从启动设备复制到RAM执行，至此系统控制交由bootloader.也是从这里，一些定制代码才可以在boot loader里面开始执行。当然也有一些SoC是先将boot loader复制到SDRAM执行后再由boot loader来初始化DDR RAM。   Toradex ARM核心板使用定制化的U-boot作为boot loader，下面就基于此来继续bootloader加载后的启动过程。   g). U-Boot从启动设备上面读取环境变量，如果变量数据损坏或者不存在，则会提示'*** Warning - bad CRC, using default environment' ，然后加载默认初始设置. h). U-Boot通过分析环境变量获得kernel和rootfs存储位置，以及所需的kernelcommand line i). U-Boot 自动检测系统RAM和eMMC/NandFlash容量和参数 j). U-Boot 设置以太网口MAC地址，并配置好硬件准备加载Linuxkernel k). U-Boot 加载Linux kernel到RAM，至此系统控制权则转移到kernel来处理 l). 系统Kernel初始化Linux，加载rootfs，最后启动'init'来初始化Linuxuser space   3). 启动方式 a). 默认方式, U-Boot, kernel和rootfs都位与模块自带的eMMC上，全部从eMMC启动。通常情况下的基本模式 b). U-Boot位于eMMC，从eMMC启动；而kernel和rootfs位于SD卡，从SD卡启动。常用于切换不同的kernel和rootfs版本 c). U-Boot位于eMMC，从eMMC启动；而kernel从TFTP加载，rootfs从NFS加载。常用于kernel和application开发调试阶段   4). 不同启动方式演示 这里使用ToradexApalis i.MX6Q 计算机模块配合ApalisEva 开发载板来进行测试，平台基本的操作上手指南请见这里。 软件使用Toradex官方发布的LinuxV2.5beta3版本，请从这里下载。 a). 全部从eMMC启动 模块默认的U-Boot设置即为全部从eMMC启动，开机上电即可 b). Kernel和rootfs从SD卡启动 ./ 准备SD卡：将SD卡(几百MB容量以上,这里使用8GB)分为2个分区，第一个分区为FAT32格式，一般几十MB即可，这里演示操作为1GB；另外一个分区为ext3格式，分配为剩下SD卡容量。 ---------------------------------- $ sudo fdisk /dev/sdc ... 命令(输入 m 获取帮助)： p   Disk /dev/sdc: 7744 MB, 7744782336 bytes 255 heads, 63 sectors/track, 941 cylinders,total 15126528 sectors Units = 扇区 of 1 * 512 = 512bytes Sector size (logical/physical): 512 bytes /512 bytes I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512bytes Disk identifier: 0x00000000      设备 启动      起点          终点     块数   Id  系统 /dev/sdc1            2048     2099199    1048576    c  W95 FAT32 (LBA) /dev/sdc2         2099200    15126527    6513664   83  Linux   $ sudo mkfs.vfat -F 32 -n boot /dev/sdc1 $ sudo mkfs.ext3 -L fs /dev/sdc2 ----------------------------------   ./ 制作启动SD卡 // 复制Linux image 压缩包里面的kernel和device tree文件到FAT32分区 ---------------------------------- $ cd.../Apalis_iMX6_LinuxImageV2.5/apalis-imx6_bin $ cpuImage--3.14.28+gitr0632def1c9981e3974f724025f39b2c1588d8ee6-V2.5b3-apalis-imx6-20151215145612.bin/media/username/boot/uImage $ cpuImage--3.14.28+gitr0632def1c9981e3974f724025f39b2c1588d8ee6-V2.5b3-imx6q-apalis-eval-20151215145612.dtb/media/simon/boot/imx6q-apalis-eval.dtb ---------------------------------- // 复制Linux image 压缩包里面的rootfs文件夹内容到ext3分区 ---------------------------------- $ cd .../Apalis_iMX6_LinuxImageV2.5 $ sudo cp -Ppr rootfs/* /media/simon/fs/ ----------------------------------   ./ 将SD卡插入Apalis Eva载板8-bit SD卡插槽, 开机上电进入uboot ---------------------------------- Apalis iMX6 # printenv ... fdt_file=imx6q-apalis-eval.dtb //确保device tree文件和上面FAT32分区里面的命名一致 ...   Apalis iMX6 # run sdboot ---------------------------------- ./ 启动后就可以进行正常的应用开发测试了.   c).TFTP/NFS加载kernel/filesystem启动 ./ 默认目标版系统和开发主机已经在同一局域网内并通过网内DHCP服务器自动取得IP地址，如果需要手动搭建DHCP服务器,请参考这里。   ./ 配置TFTP Server // 在Ubuntu 开发主机通过下面命令建立TFTPServer ---------------------------------- $ sudo apt-get install tftpd-hpa $ sudo vi /etc/default/tftpd-hpa   //默认tftp server配置,也可以更换目录,不过需要修改目录group为”nogroup”   $ sudo vi /etc/default/tftpd-hpa   TFTP_USERNAME="tftp" TFTP_DIRECTORY="/var/lib/tftpboot" TFTP_ADDRESS="[::]:69" TFTP_OPTIONS="--secure"   $ sudo service tftpd-hpa start //如已经启动,重新加载配置,则可运行 $ sudo service tftpd-hpa force-reload ---------------------------------- // 复制kernel和device tree文件到TFTPServer文件夹 ---------------------------------- $ cd.../Apalis_iMX6_LinuxImageV2.5/apalis-imx6_bin $ sudo cpuImage--3.14.28+gitr0632def1c9981e3974f724025f39b2c1588d8ee6-V2.5b3-apalis-imx6-20151215145612.bin/var/lib/tftpboot/uImage $ sudo cpuImage--3.14.28+gitr0632def1c9981e3974f724025f39b2c1588d8ee6-V2.5b3-imx6q-apalis-eval-20151215145612.dtb/var/lib/tftpboot/imx6q-apalis-eval.dtb ----------------------------------   ./ 配置NFS Server // 在Ubuntu 开发主机通过下面命令建立NFSServer ---------------------------------- $ sudo apt-get install nfs-kernel-server $ sudo vi /etc/exports //增加下面NFS配置, ‘10.20.1.111/24’为开发主机IP/Mask配置 /srv/nfs10.20.1.111/24(no_root_squash,no_subtree_check,rw,fsid=root)   $ sudo service nfs-kernel-server restart ---------------------------------- // 复制rootfs文件到NFS Server文件夹 ---------------------------------- $ cd .../Apalis_iMX6_LinuxImageV2.5 $ sudo cp -Ppr rootfs/* /srv/nfs/ ----------------------------------   ./ 配置Apalis i.MX6目标系统 //开机上电进入Uboot,修改如下参数 ---------------------------------- # setenv serverip ‘10.20.1.111’  //TFTP Server IP # setenv nfsargs‘ip=10.20.1.115:10.20.1.111:10.20.1.1:255.255.255.0::eth0:on root=/dev/nfsnfsroot=10.20.1.111:/srv/nfs rw netdevwait’ // ip = 目标板IP:NFS Server IP:网关:Mask // 启动NFS boot # run nfsboot ----------------------------------   5). 总结 由上可见，在ARM平台使用和开发的时候可以灵活利用各种启动方式，提供更为方便和高效的开发或使用过程。   参考文档 http://developer.toradex.com/knowledge-base/linux-booting