4. U-Boot内存读写操作

任务说明

本案例目标是在 QEMU 模拟的 ARM 平台上，通过 U-Boot 的 md、mm、mw 命令对指定内存地址进行读写操作，并验证内存映射的正确性。我们将使用 QEMU 的 virt 机器（内存起始地址 0x40000000），通过串口交互完成操作。

启动 QEMU 与 U-Boot

首先需要准备 U-Boot 的可执行文件。以下命令假设已编译好 u-boot.elf（ARM 64 位 virt 配置）：

qemu-system-aarch64 -machine virt -cpu cortex-a53 -m 512M \
  -nographic -bios u-boot.elf

启动后进入 U-Boot 命令行提示符 U-Boot>。

内存读写操作

U-Boot 提供以下内存操作命令：

• md — 显示内存内容（memory display）
• mm — 修改内存内容（memory modify，逐地址交互）
• mw — 写内存内容（memory write，批量填充）

首先使用 md 查看内存映射区域。QEMU virt 机器的 RAM 起始地址为 0x40000000，查看该地址前 16 字节：

U-Boot> md 0x40000000 4
40000000: 00000000 00000000 00000000 00000000    ................

输出显示 4 个 32 位字（共 16 字节），当前内容全为 0（QEMU 启动时 RAM 清零）。

接下来使用 mw 命令向地址 0x40000000 写入一个 32 位值 0xDEADBEEF：

U-Boot> mw.l 0x40000000 0xDEADBEEF

该命令将 0xDEADBEEF 写入指定地址（.l 表示 32 位长字）。

再次使用 md 验证写入结果：

U-Boot> md 0x40000000 4
40000000: deadbeef 00000000 00000000 00000000    ................

可以看到第一个字已变为 deadbeef，验证写入成功。

使用 mm 命令进行交互式修改。该命令会逐个地址提示输入新值，输入 q 退出：

U-Boot> mm.l 0x40000000
40000000: deadbeef ? 0x12345678
40000004: 00000000 ? q

操作过程：mm.l 从 0x40000000 开始，显示当前值 deadbeef，提示输入新值；输入 0x12345678 后自动递增到下一个地址 0x40000004，显示当前值 0，输入 q 退出。

最终验证：

U-Boot> md 0x40000000 4
40000000: 12345678 00000000 00000000 00000000    xV4. ............

内存映射验证

QEMU virt 平台的内存布局可通过 U-Boot 的 bdi 命令查看板级信息，或通过 mtdparts 等命令确认。此处直接验证 RAM 起始地址可读写，且地址 0x40000000 与 QEMU 的物理内存映射一致。若访问未映射地址（如 0x00000000），U-Boot 将返回错误或触发异常：

U-Boot> md 0x00000000 1
md: read error, aborting

该错误信息表明地址 0x0 不在有效内存映射中，从而验证了内存映射的边界。

验证方法与判定标准

• 写入验证：mw 写入后，md 读回的值与写入值一致，判定内存写入功能正常。
• 交互修改验证：mm 修改后，md 显示新值，且地址自动递增逻辑正确。
• 映射验证：RAM 起始地址 0x40000000 可正常读写；访问 0x0 等无效地址时 U-Boot 报错，证明内存映射边界有效。

关键要点

• md 命令格式：md [.b|.w|.l] 地址 [长度]，默认以 32 位字显示。
• mw 命令格式：mw [.b|.w|.l] 地址 值，批量写入固定值。
• mm 命令格式：mm [.b|.w|.l] 地址，进入交互式逐地址修改模式，输入 q 退出。
• QEMU virt 平台 RAM 物理地址从 0x40000000 开始，访问未映射地址会触发错误，这是验证内存映射的有效手段。