uboot环境变量与内核MTD分区关系

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一、u-boot 中环境变量与 uImage 中 MTD 的分区关系
分区只是内核的概念,就是说 A~B 地址放内核,C~D 地址放文件系统,(也就是规定哪个地址区间放内核或者文件系统)等等。
一般我们只需要分 3 - 4 个区,第一个为 boot 区,一个为 boot 参数区(传递给内核的参数), 一个为内核区,一个为文件系统区。(但是有的内核就会有很多分区,比如内核参数会有两个,还有会 Logo 的地址)
而对于 bootloader 中只要能将内核下载到 A~B 区的 A 地址开始处就可以,C~D 区的 C 起始地址下载文件系统……. 这些起始地址在 MTD 的分区信息中能找到。所以 bootloader 对分区的概念不重要,只要它能把内核烧到 A 位置,把文件系统烧到 C 位置即可。
所以,在 bootloader 对 Flash 进行操作时,哪块区域放什么是以内核为主(内核中 MTD 的分区信息可以从内核的代码中看到)。传递给 u -boot 的参数只要和内核中 MTD 分区信息一致即可。
而为了方便操作,bootloader 类似也引入分区的概念。例如,可以使用“nandwrite 0x3000000 kernel 200000”命令将 uImage 烧到 kernel 分区,而不必写那么长:nand write 3000000 A 200000, 也就是用分区名来代替具体的地址。
这要对 bootloader 对内核重新分区:这需要重新设置一下 bootloader 环境参数,就可以同步更新内核分区信息
如:
setenv bootargs ‘noinitrd console=ttySAC0root=/dev/mtdblock3 rootfstype=jffs2 mtdparts=nand_flash:128k(u-boot)ro,64k(u-bootenvs),3m(kernel),30m(root.jffs2),30m(root.yaffs)’
解析:在这里的挂载文件系统的地方 mtdblock3,可以从 mtdparts 中看出来,第一个文件系统(jffs2 格式)在第四个分区,所以使用 mtdblock3, 关于分区和文件系统的挂载在下面有解释。
在设置了 mtdparts 变量之后, 就可以在 nand read/write/erase 命令中直接使用分区的名字而不必指定分区的偏移位置.而这需要内核 MTD 最好没有规划分区。
如果你是通过 uboot 的内核命令行给 MTD 层传递 MTD 分区信息,这种情况下, 内核读取到的分区信息始终和 u -boot 中的保持一致(推荐的做法)
如果你是把分区信息写在内核源代码 MTD 里定义好的方法, 那最好保证它和 u -boot 中的保持一致, 即同步修改 uboot 及内核的相关部分。
解析:从分析的内容可以看出来,首先使用 bootargs 是可以重新设置内核分区的,使用的 mtdparts,也就是说,如果内核中没有指定好 mtd 分区信息的话,使用 uboot 给与分区是很好的办法,如果内核中指定好了分区的信息,最好保证 uboot 中的分区和内核中的分区一直,如果不一致的话,自我感觉是使用 uboot 的分区信息,或者是 uimage 启动不成功。
Uboot 中分区和内核 MTD 分区之间的关系理解:
 
首先觉得这两者是有关系的,但是关于在 NAND 分区过程中,是哪个依附于哪个,我觉得是 uboot 依附 MTD,在内核 flash device 驱动中,如果有声明 NAND 分区信息的话,在 uboot 中可以再进行 mtdparts 分区,但是最终的结果是依照 MTD 进行挂载文件系统的,例如:
如果内核分区信息如下:
staticstruct mtd_partition smdk_default_nand_part[] = {
[0] = {
.name     = “uboot”,
.offset = 0x00000000,
.size     = 0x00040000,
},
[1] = {
.name     = “kernel”,
.offset = 0x00200000,
.size     = 0x00300000,
},
[2] = {
.name     = “yaffs2”,
.offset = 0x00500000,
.size     = MTDPART_SIZ_FULL
}
};
从中可以发现,uboot 和 kernel 是存在间隙的,但是不管怎么说,在 NAND 的最低端可定是 uboot 的信息,那么这个开发板的 uboot 的分区信息如下:
bootargs=noinitrdroot=/dev/mtdblock2  init=/linuxrc console=ttySAC0
mtdparts=mtdparts=nandflash0:256k@0(bios),128k(params),128k(toc),512k(eboot),1024k(logo),3m(kernel),-(root)
从上面便可以看出来,挂载文件系统的块并不是按照 mtdparts 中顺序数出来的文件系统块,因为在内核代码中,文件系统是挂载在 mtdblock2 上,但是在 uboot 分区中不是这个样子,如果按照 uboot 的话应该是 mtdblock5, 但是内核中 uboot 和 kernel 之间是有间隙的,这个间隙正好别 kernel 之前的东西填充结束,总共 2m, 从内核信息中的 mtd 分区信息可知,在 kernel 声明中,偏移量 offset=0x200000, 也就是 2m,但是 uboot 的大小是 size=0x40000, 也就是 256K,
这两者中间是有间隙的,间隙的部分正好被填充满,但是挂载文件系统依旧是依照内核信息而不是依照 uboot 中的分区。
但是也有人说,修改 nand 分区,直接修改 uboot 中的 mtdparts 就可以,也就是说,
 
1. 如何对 nand 分区。修改 mtdparts 环境变量就可以了么?
对于目前的 U -boot 而言, 是的. 而且, 设置了 mtdparts 变量之后, 你可以在 nand read/write/erase 命令中直接使用分区的名字而不必指定分区的偏移位置.
set bootargs noinitrd console=ttySAC0 root=/dev/mtdblock3 rootfstype=jffs2  mtdparts=nand_flash:128k(u-boot)ro,64k(u-boot envs),3m(kernel),30m(root.jffs2),30m(root.yaffs)
2 内核通过 bootargs 找到文件系统,bootargs 中的 mtdblockx 即代表分区,block1,2,3 代表哪个分区是如何确定的。
事实上,bootargs 中的 ”root=/dev /mtdblockx” 只是告诉内核,root fs 从第 x 个 (x=0,1,2…)MTD 分 区挂载,mtdblock0 对应第一个分区,mtdblock1 对应第二个分区, 以此类推. 至于这个分区对应 MTD device(NAND Flash) 的哪一段范围, 取决于内核读到的 MTD 分区信息, 这个分区信息可以通过:
1) 写死在 MTD 层的 NAND Controller 驱动或者内核其他部分代码里
2) 通过 U -boot 传递给内核的命令行中的 mtdparts=… 部分解析得出, 解析的规则同 u -boot 中 mtdparts 变量的赋值规则
3) 其他可以让内核知道分区信息的任何办法
3 在 u-boot 中给 nand 分区后是否要对应修改 kernel 的代码?
如果你用的是通过内核命令行给 MTD 层传递 u -boot 中的 MTD 分区信息, 那是不需要的, 在这种情况下, 内核读取到的分区信息始终和 u -boot 中的保持一致(推荐的做法)
如果你用的是把分区信息写死在内核源代码里的方法, 那最好保证它和 u -boot 中的保持一致, 即同步修改内核的相关部分代码
从上面这几个情况看出来,如果在 uboot 中进行 nand 分区,那么尽量保证和内核一致,如果内核中没有声明分区信息的话,在 uboot 中的分区就可以当做分区信息使用。从第二个问题的回答可以看出来,那么挂载文件系统的部分还是依靠内核的 mtd 分区的。
nand write0x3000000 kernel 200000 这条命令是说从内存中往 flash 中写内核,从内存地址为 0x30000000 的地方开始写,往 flash 的偏移地址为 200000 的地方写 kernel 这么多字节,也可以这么理解:从内存位置为 0x30000000 的地方读取 kernel 这么大的字节全部写到 flash 偏移地址为 200000 的地方
nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel;
从 nand 读出内核:从哪里读?从 kernel 分区
放到哪里去?-0x30007FC0

二、常用的分区方法

内核通过 bootargs 找到文件系统,bootargs 中的 mtdblockx 即代表分区,block1,2,3 代表哪个分区。
事实上,bootargs 中的 ”root=/dev/mtdblockx” 只是告诉内核,root fs 从第 x 个(x=0,1,2…)MTD 分区挂载,mtdblock0 对应第一个分区,mtdblock1 对应第二个分区, 以此类推.
3:分区方法
1) MTD 层的分区
2) 通过 U -boot 传递给内核的命令行中的 mtdparts=…
3) 其他可以让内核知道分区信息的任何办法,(内核默认的命令参数)
下面说到 mtdparts,及它的用法:
mtdparts
mtdparts=fc000000.nor_flash:1920k(linux),128k(fdt),20M(ramdisk),4M(jffs2),38272k(user),256k(env),384k(uboot)
要想这个参数起作用,内核中的 mtd 驱动必须要支持,即内核配置时需要选上 Device Drivers  —> Memory Technology Device (MTD) support  —> Command line partition table parsing
mtdparts 的格式如下:
mtdparts=<mtddef>[;<mtddef]
<mtddef>  := <mtd-id>:<partdef>[,<partdef>]
 <partdef> := <size>[@offset][<name>][ro]
 <mtd-id>  := unique id used in mapping driver/device
<size>    := standard linux memsize OR “-” to denote all remaining space
<name>    := (NAME)
因此你在使用的时候需要按照下面的格式来设置:
mtdparts=mtd-id:<size1>@<offset1>(<name1>),<size2>@<offset2>(<name2>)
这里面有几个必须要注意的:
a.  mtd-id 必须要跟你当前平台的 flash 的 mtd-id 一致,不然整个 mtdparts 会失效 怎样获取到当前平台的 flash 的 mtd-id?
在 bootargs 参数列表中可以指定当前 flash 的 mtd-id,如指定 mtdids:nand0=gen_nand.1,前面的 nand0 则表示第一个 flash
b.  size 在设置的时候可以为实际的 size(xxM,xxk,xx),也可以为 ’-‘ 这表示剩余的所有空间。
相关信息可以查看 drivers/mtd/cmdlinepart.c 中的注释找到相关描述。
U-boot 的环境变量值得注意的有两个:bootcmd 和 bootargs。
引用:
u       bootcmd
    前面有说过 bootcmd 是自动启动时默认执行的一些命令,因此你可以在当前环境中定义各种不同配置,不同环境的参数设置,然后设置 bootcmd 为你经常使用的那种参数。
u       bootargs
    bootargs 是环境变量中的重中之重,甚至可以说整个环境变量都是围绕着 bootargs 来设置的。bootargs 的种类非常非常的多,我们平常只是使用了几种而已,感兴趣的可以看看这篇文章说的很全:http://www.linuxidc.com/Linux/2011-03/33599p4.htm。bootargs 非常的灵活,内核和文件系统的不同搭配就会有不同的设置方法,甚至你也可以不设置 bootargs, 而直接将其写到内核中去(在配置内核的选项中可以进行这样的设置),正是这些原因导致了 bootargs 使用上的困难。
    下面介绍一下 bootargs 常用参数,bootargs 的种类非常的多,而且随着 kernel 的发展会出现一些新的参数,使得设置会更加灵活多样。
A. root
用来指定 rootfs 的位置,常见的情况有:
    root=/dev/ram rw
    root=/dev/ram0 rw
  请注意上面的这两种设置情况是通用的,我做过测试甚至 root=/dev/ram1 rw 和 root=/dev/ram2 rw 也是可以的,网上有人说在某些情况下是不通用的,即必须设置成 ram 或者 ram0,但是目前还没有遇到,还需要进一步确认,遇到不行的时候可以逐一尝 试。
    root=/dev/mtdx rw
    root=/dev/mtdblockx rw
    root=/dev/mtdblock/x rw
    root=31:0x
上面的这几个在一定情况下是通用的,当然这要看你当前的系统是否支持,不过 mtd 是字符设备,而 mtdblock 是块设备,有时候你的挨个的试到底当前的 系统支持上面那种情况下,不过 root=/dev/mtdblockx rw 比较通用。此外,如果直接指定设备名可以的话,那么使用此设备的设备号也是可以的。
    root=/dev/nfs
在文件系统为基于 nfs 的文件系统的时候使用。当然指定 root=/dev/nfs 之后,还需要指定 nfsroot=serverip:nfs_dir,即指明文件系统存在那个主机的那个目录下面。
B. rootfstype
    这个选项需要跟 root 一起配合使用,一般如果根文件系统是 ext2 的话,有没有这个选项是无所谓的,但是如果是 jffs2,squashfs 等文件系统的话,就需要 rootfstype 指明文件系统的类型,不然会无法挂载根分区.
C. console
console=tty<n>  使用虚拟串口终端设备 <n>.
console=ttyS<n>[,options] 使用特定的串口 <n>,options 可以是这样的形式 bbbbpnx,这里 bbbb 是指串口的波特率,p 是奇偶校验位,n 是指的 bits。
console=ttySAC<n>[,options] 同上面。
看你当前的环境,有时用 ttyS<n>,有时用 ttySAC<n>,网上有人说,这是跟内核的版本有关,2.4 用 ttyS<n>,2.6 用 ttySAC<n>,但实际情况是官方文档中也是使用 ttyS<n>,所以应该是跟内核版 本没有关联的。可以查看 Documentation/serial-console.txt 找到相关描述。
D. mem
mem=xxM 指定内存的大小,不是必须的
E. ramdisk_size
ramdisk=xxxxx           不推荐
ramdisk_size=xxxxx   推荐
上面这两个都可以告诉 ramdisk 驱动,创建的 ramdisk 的 size,默认情况下是 4m(s390 默认 8M),你可以查看 Documentation/ramdisk.txt 找到相关 的描述,不过 ramdisk=xxxxx 在新版的内核都已经没有提了,不推荐使用。
F. initrd, noinitrd
当你没有使用 ramdisk 启动系统的时候,你需要使用 noinitrd 这个参数,但是如果使用了的话,就需要指定 initrd=r_addr,size, r_addr 表示 initrd 在内存中的位置,size 表示 initrd 的大小。
G. init
init 指定的是内核启起来后,进入系统中运行的第一个脚本,一般 init=/linuxrc, 或者 init=/etc/preinit,preinit 的内容一般是创建 console,null 设备节点,运行 init 程序,挂载一些文件系统等等操 作。请注意,很多初学者以为 init=/linuxrc 是固定写法,其实不然,/linuxrc 指的是 / 目录下面的 linuxrc 脚本,一般是一个连接罢 了。
H. ip
指定系统启动之后网卡的 ip 地址,如果你使用基于 nfs 的文件系统,那么必须要有这个参数,其他的情况下就看你自己的喜好了。设置 ip 有两种方法:
 ip = ip addr
 ip=ip addr:server ip addr:gateway:netmask::which netcard:off
这两种方法可以用,不过很明显第二种要详细很多,请注意第二种中 which netcard 是指开发板上的网卡,而不是主机上的网卡。
说完常见的几种 bootargs,那么我们来讨论平常我经常使用的几种组合:
1). 假设文件系统是 ramdisk,且直接就在内存中,bootargs 的设置应该如下:
setenv bootargs‘initrd=0x32000000,0xa00000 root=/dev/ram0 console=ttySAC0 mem=64M init=/linuxrc’
2). 假设文件系统是 ramdisk,且在 flash 中,bootargs 的设置应该如下:
setenv bootargs‘mem=32M console=ttyS0,115200 root=/dev/ram rw init=/linuxrc’
注意这种情况下你应该要在 bootm 命令中指定 ramdisk 在 flash 中的地址,如 bootm kernel_addr ramdisk_addr (fdt_addr)
3). 假设文件系统是 jffs2 类型的,且在 flash 中,bootargs 的设置应该如下
setenv bootargs‘mem=32M console=ttyS0,115200 noinitrd root=/dev/mtdblock2 rw rootfstype=jffs2 init=/linuxrc’
4). 假设文件系统是基于 nfs 的,bootargs 的设置应该如下
setenv bootargs‘noinitrd mem=64M console=ttySAC0 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.0.3:/nfs ip=192.168.0.5:192.168.0.3:192.168.0.3:255.255.255.0::eth0:off’
或者
setenv bootargs‘noinitrd mem=64M console=ttySAC0 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.0.3:/nfs ip=192.168.0.5’
B. rootfstype
    这个选项需要跟 root 一起配合使用,一般如果根文件系统是 ext2 的话,有没有这个选项是无所谓的,但是如果是 jffs2,squashfs 等文件系统的话,就需要 rootfstype 指明文件系统的类型,不然会无法挂载根分区.
C. console
console=tty<n>  使用虚拟串口终端设备 <n>.
console=ttyS<n>[,options] 使用特定的串口 <n>,options 可以是这样的形式 bbbbpnx,这里 bbbb 是指串口的波特率,p 是奇偶校验位,n 是指的 bits。
console=ttySAC<n>[,options] 同上面。
看你当前的环境,有时用 ttyS<n>,有时用 ttySAC<n>,网上有人说,这是跟内核的版本有关,2.4 用 ttyS<n>,2.6 用 ttySAC<n>,但实际情况是官方文档中也是使用 ttyS<n>,所以应该是跟内核版 本没有关联的。可以查看 Documentation/serial-console.txt 找到相关描述。
D. mem
mem=xxM 指定内存的大小,不是必须的
E. ramdisk_size
ramdisk=xxxxx           不推荐
ramdisk_size=xxxxx   推荐
上面这两个都可以告诉 ramdisk 驱动,创建的 ramdisk 的 size,默认情况下是 4m(s390 默认 8M),你可以查看 Documentation/ramdisk.txt 找到相关 的描述,不过 ramdisk=xxxxx 在新版的内核都已经没有提了,不推荐使用。
F. initrd, noinitrd
当你没有使用 ramdisk 启动系统的时候,你需要使用 noinitrd 这个参数,但是如果使用了的话,就需要指定 initrd=r_addr,size, r_addr 表示 initrd 在内存中的位置,size 表示 initrd 的大小。
G. init
init 指定的是内核启起来后,进入系统中运行的第一个脚本,一般 init=/linuxrc, 或者 init=/etc/preinit,preinit 的内容一般是创建 console,null 设备节点,运行 init 程序,挂载一些文件系统等等操 作。请注意,很多初学者以为 init=/linuxrc 是固定写法,其实不然,/linuxrc 指的是 / 目录下面的 linuxrc 脚本,一般是一个连接罢 了。
H. ip
指定系统启动之后网卡的 ip 地址,如果你使用基于 nfs 的文件系统,那么必须要有这个参数,其他的情况下就看你自己的喜好了。设置 ip 有两种方法:
 ip = ip addr
 ip=ip addr:server ip addr:gateway:netmask::which netcard:off
这两种方法可以用,不过很明显第二种要详细很多,请注意第二种中 which netcard 是指开发板上的网卡,而不是主机上的网卡。
说完常见的几种 bootargs,那么我们来讨论平常我经常使用的几种组合:
1). 假设文件系统是 ramdisk,且直接就在内存中,bootargs 的设置应该如下:
setenv bootargs‘initrd=0x32000000,0xa00000 root=/dev/ram0 console=ttySAC0 mem=64M init=/linuxrc’
2). 假设文件系统是 ramdisk,且在 flash 中,bootargs 的设置应该如下:
setenv bootargs‘mem=32M console=ttyS0,115200 root=/dev/ram rw init=/linuxrc’
注意这种情况下你应该要在 bootm 命令中指定 ramdisk 在 flash 中的地址,如 bootm kernel_addr ramdisk_addr (fdt_addr)
3). 假设文件系统是 jffs2 类型的,且在 flash 中,bootargs 的设置应该如下
setenv bootargs‘mem=32M console=ttyS0,115200 noinitrd root=/dev/mtdblock2 rw rootfstype=jffs2 init=/linuxrc’
4). 假设文件系统是基于 nfs 的,bootargs 的设置应该如下
setenv bootargs‘noinitrd mem=64M console=ttySAC0 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.0.3:/nfs ip=192.168.0.5:192.168.0.3:192.168.0.3:255.255.255.0::eth0:off’
或者
setenv bootargs‘noinitrd mem=64M console=ttySAC0 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.0.3:/nfs ip=192.168.0.5’

 

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