Bootloader原理与U-Boot移植

Bootloader，说白了就是板子上电后跑的第一段代码。它负责把内核从Flash里搬到内存，然后跳过去执行。我刚开始做BSP时，总觉得Bootloader就是个“搬运工”，后来踩了几次坑才明白——它其实是硬件初始化的总指挥。

Bootloader启动流程

一个典型的嵌入式Bootloader，启动过程可以分成两个阶段。为什么分两段？因为第一段代码通常跑在SRAM里，空间有限，只能做最基础的事。

第二阶段就可以用C语言写了。它要做的事情更多：初始化串口、网卡、Flash等外设，然后进入交互模式或者直接加载内核。

我记得有一次调试一块新板子，DDR时序参数配错了，第一阶段死活跳不过去。后来用逻辑分析仪抓波形才发现，原来是时钟相位差了90度。嗯，这种问题光看代码是看不出来的。

U-Boot源码结构

U-Boot的源码目录，你第一次看可能会觉得乱。其实它有自己的逻辑。我建议你重点关注这几个目录：

你想想看，U-Boot的代码量其实不小，但真正需要你改的，通常就是 board/ 和 include/configs/ 这两个地方。其他目录，除非你要加新功能，否则基本不用动。

U-Boot配置与编译

配置U-Boot，现在主流做法是用 make menuconfig。但早期可不是这样——以前全靠手写头文件里的宏定义，配错了就得重新编译，效率很低。

我个人习惯的编译流程是这样的：

# 1. 清理旧配置
make distclean

# 2. 加载默认配置（以某款ARM板为例）
make <board_name>_defconfig

# 3. 进入图形化配置界面
make menuconfig

# 4. 编译
make -j$(nproc)

配置完成后，会在根目录生成 .config 文件。你可以直接编辑它，但我建议还是用 menuconfig，因为手动改容易漏掉依赖项。

U-Boot设备树基础

设备树（Device Tree）是什么？说白了，就是用一种结构化的文本，告诉内核你的板子上有哪些硬件、它们怎么连接。以前的做法是在内核源码里写一大堆板级文件，每换一个板子就要改代码。设备树把硬件描述和驱动代码分开了，这确实是个好设计。

一个简单的设备树节点长这样：

/ {
    model = "My Custom Board";
    compatible = "vendor,custom-board";

    chosen {
        stdout-path = &uart0;
    };

    uart0: serial@10000000 {
        compatible = "ns16550";
        reg = <0x10000000 0x1000>;
        clock-frequency = <24000000>;
        status = "okay";
    };
};

U-Boot在启动时会解析设备树，把硬件信息传递给内核。我建议你在移植新板子时，先写一个最小化的设备树，只包含CPU、内存和串口。等系统能跑起来了，再慢慢加其他外设。

# .dts 编译成 .dtb
dtc -I dts -O dtb -o myboard.dtb myboard.dts

# 反编译 .dtb 查看内容
dtc -I dtb -O dts -o myboard.dts myboard.dtb

U-Boot常用命令

U-Boot启动后，你会看到一个命令行提示符。这里我列几个最常用的命令，也是我平时调试时用得最多的：

举个例子，我经常这样手动启动内核：

# 设置网络参数
setenv ipaddr 192.168.1.100
setenv serverip 192.168.1.1

# 通过tftp下载内核和设备树
tftp 0x42000000 zImage
tftp 0x43000000 myboard.dtb

# 启动内核
bootm 0x42000000 - 0x43000000

嗯，U-Boot的命令远不止这些，但掌握上面这些，日常调试基本够用了。等你遇到具体问题，再查文档也不迟。