第二章：U-Boot源码结构解析

拿到U-Boot源码包，第一件事是什么？

别急着编译。我个人习惯是先逛一圈目录结构。就像搬进新家，总得先看看厨房在哪、卧室多大。源码结构搞清楚了，后面移植、调试、裁剪，心里才有底。

U-Boot的顶层目录，乍一看挺唬人，目录很多。但别慌，核心就几个：board、arch、common、drivers。我当年刚接触时，也是一个个翻过来的。今天带你走一遍，哪些是重点，哪些可以暂时忽略。

2.1 顶层目录：先看门牌号

解压U-Boot源码后，ls一下，你会看到一堆目录。我挑几个必须知道的说说。

• arch/ —— 架构相关代码。ARM、ARM64、x86、RISC-V都在这里。你是什么CPU，就进哪个子目录。
• board/ —— 板级代码。每个厂商、每个板子都有自己的文件夹。移植时，这里是你主要动刀的地方。
• common/ —— 通用功能。命令行、环境变量、启动流程，都在这里。
• drivers/ —— 驱动代码。串口、网卡、MMC、NAND Flash……各种外设驱动。
• include/ —— 头文件。全局的配置、数据结构定义。
• configs/ —— 默认配置文件。每个板子一个defconfig文件。
• tools/ —— 工具链。打包、签名、镜像生成工具。
• doc/ —— 文档。嗯，有时候有用，有时候过时了。

2.2 arch/目录：CPU架构的根据地

说白了，arch/就是U-Boot里跟CPU架构绑定的那部分代码。你用的是ARM Cortex-A7，那就进arch/arm/。如果是Cortex-A53，那就是arch/arm64/。

进去之后，你会发现还有子目录：

• cpu/ —— CPU初始化代码。比如设置异常向量表、使能MMU、初始化Cache。
• lib/ —— 架构相关的库函数。比如内存拷贝、字符串操作，有些会针对架构优化。
• include/ —— 架构相关的头文件。寄存器地址、CPU特殊寄存器定义。
• mach-xxx/ —— 具体SoC厂商的代码。比如mach-sunxi是全志的，mach-imx是NXP的。

我记得有一次移植，板子启动到一半就挂了。查了半天，发现是arch/arm/cpu/里某个Cache初始化宏没定义。嗯，这种问题最坑，因为编译不会报错，但跑起来就崩。

2.3 board/目录：你的板子，你的地盘

这是移植工作的主战场。board/下面按厂商分类，比如board/ti/、board/freescale/、board/allwinner/。每个厂商下再按板子分。

一个典型的板级目录包含：

• Kconfig —— 板级的配置选项。
• Makefile —— 编译规则。
• board.c —— 板级初始化代码。比如DDR初始化、GPIO配置、时钟设置。
• dts/ —— 设备树文件。现在新版的U-Boot都推荐用设备树来描述硬件。

你想想看，为什么U-Boot要把板级代码单独放？因为不同板子，即使CPU一样，外设、引脚、DDR参数都可能不同。把这些差异隔离在board/里，核心代码就不用动了。

我个人习惯是，新建一个板子时，先复制一份最接近的参考板，然后改DDR参数、改引脚复用、改时钟配置。这样效率最高。

2.4 common/目录：U-Boot的“大脑”

common/里装的是U-Boot的核心逻辑。说白了，就是那些跟具体硬件无关的功能。

几个关键文件：

文件	作用
main.c	U-Boot的主入口。启动流程、命令行循环都在这里。
cli.c	命令行解释器。你输入printenv、bootm，就是它解析的。
command/	各种命令的实现。比如cmd_bootm.c、cmd_nand.c。
env/	环境变量管理。从哪里加载、保存环境变量。
autoboot.c	自动启动逻辑。倒计时、默认启动命令。

这里有个点要注意：common/里的代码虽然通用，但很多地方用了条件编译。比如CONFIG_CMD_NAND定义了，才会编译NAND命令。所以配置裁剪时，common/是重点优化对象。

2.5 drivers/目录：外设驱动的仓库

U-Boot的驱动模型（Driver Model，简称DM）现在越来越成熟。drivers/下面按设备类型分类：

• serial/ —— 串口驱动。调试输出全靠它。
• net/ —— 网卡驱动。TFTP下载、网络启动。
• mmc/ —— SD卡、eMMC驱动。
• mtd/ —— NAND Flash、SPI Flash驱动。
• gpio/ —— GPIO驱动。
• i2c/、spi/ —— 总线驱动。

每个驱动目录下，又按厂商或芯片型号分文件。比如drivers/net/下面有dwmac.c（DesignWare MAC）、fec.c（Freescale MAC）等等。

移植时，如果板子上的网卡是DesignWare的，你只需要在设备树里配好，U-Boot的DM框架会自动匹配驱动。嗯，这里要注意，设备树里的compatible字符串必须跟驱动里的一模一样，大小写都不能错。我曾经因为一个下划线没对上，折腾了两天。

2.6 其他重要目录

include/ —— 全局头文件。最核心的是include/configs/下的板级配置头文件。老版本的U-Boot用.h文件配置，新版本逐渐迁移到Kconfig + defconfig了。

configs/ —— 默认配置。每个板子一个xxx_defconfig文件。编译时make xxx_defconfig就是读取这里。

dts/ —— 设备树源文件。现在U-Boot和Linux内核共用设备树，这是个好趋势。移植时，设备树写对了，驱动基本就通了一半。

scripts/ —— 编译脚本、链接脚本。比如u-boot.lds，定义了镜像的链接布局。

2.7 我的移植经验总结

说了这么多，总结几条实战经验：

1. 先看board/和configs/ —— 找最接近的参考板，复制修改。
2. 设备树优先 —— 能用设备树描述的，就别写死代码。后期维护方便得多。
3. 驱动别从头写 —— drivers/里大概率有现成的，改改寄存器地址、中断号就行。
4. 别动common/和arch/的核心代码 —— 除非你很清楚后果。
5. 每次只改一个模块 —— 改完DDR就编译测试，再改网卡。别一次改一堆，出了问题都不知道是哪里的锅。