嵌入式平台移植技巧概說

嵌入式平台移植技巧概說
盧釔辰
Joseph Lu

Outline
• Freescale iMX6 porting流程
• 基本硬體知識
• 如何從上百隻程式中，找出系統執行的第一支主程式
• 尋找uboot 主程式
• 尋找編譯器載入檔 .lds
• 由makefile搜尋
• 追蹤系統程式碼常用指令與技巧
• U-Boot 流程概述
• 其餘工具介紹
2016/3/9 joseph78715@gmail.com 2

Freescale iMX6 porting 流程
• 我有整理資料如下，請自行參閱
https://hackpad.com/Freescale-iMX6-porting-EKoWlOejTiw

基本硬體知識
• L1 Cache : 因為讀寫頻率極高，所以通常會採用速度較快的 SRAM
• L2 Cache , RAM : 因為成本考量，通常會使用讀寫速度較次一級的 DRAM
• Flash : 通常採用NAND Flash or NOR Flash
• NAND Flash 需要初始化 ( 不可放uboot 程式
，除非支援Stepping–stone ) ，且速度較慢但便宜
• NOR Flash 不須初始化 ( 可放uboot 程式 )，速度較快
P.S. 我們常聽到的記憶體(memory ) ,
其實是 Cache , RAM 的統稱
2016/3/9 4
速度比較 : SRAM > DRAM > > NOR Flash > NAND Flash
價格比較 : SRAM > DRAM > > NOR Flash > NAND Flash

基本硬體知識
• 1st stage boot loader 只能放在不須初始化即可使用的儲存空間。E.g.
1. 有支援 Stepping–stone 的 NAND Flash
• Stepping–stone :
• 三星專利。上電時硬體電路會抓取 NAND Flash 的前 128k ( 每顆 NAND 支援大小不一定 )，
放進 SRAM 中執行。
• 只要你的 uboot 程式有辦法在 128k 內完成 CPU , Memory 以及 NAND Flash 初始化，就可
以利用NAND Flash 開機。
• 也因為 Stepping–stone 技術的出現，讓開發商不用特地買一塊貴貴小小的 NOR Flash 放
Bootloader 程式，而可以全部改用便宜的 NAND Flash 取代。
2. NOR Flash :
• NOR Flash 可以和 CPU pin-to-pin ,支援 XIP ( Execute in place )。不須初始化即可使用

悲劇的嵌入式工程師
• 如果你覺得Uboot & kernel 的source code 動不動上千萬行，可能一輩子都看
不完
• 從 Linux kernel 4.1 以後，原始程式碼已衝到 2000 萬行的規模
• 而在u-boot & kernel 程式碼都沒 trace 完一遍的情形下，上司又要你在有限時
間內把OS porting 上去，根本超級悲慘兼毫無人性
時間就是金錢! 這是一個什麼都趕的時代
老闆趕出貨 , PM趕結案 , 於是
工程師趕羚羊

千萬別這麼悲觀 , 因為 …
還有更可怕
更可怕
更可怕的挑戰在等你

更可怕的是…
在 OS sorce code 裡，不是每一行程式都會被編譯，而編譯了也不一定被連結，
連結了不一定被執行。
若沒搞清楚狀況，可能 trace 了好幾天的程式碼後，才發現該段程式碼根本
不會被執行，所以看了等於白看、改了等於白改 , …

所以，如何從上千個檔案中，找出系統所
執行的第一個函式所在位置呢?
• 以尋找uboot 執行的第一支函式為例
 Sol 1 : 尋找編譯器載入檔 .lds
/board/$5/$4/u-boot.lds
cpu/$3/start.S
 Sol 2 : 由晶片商所提供的編譯 Uboot 的 makefile 中尋找
• 當我們找出第一個被執行的函式所在檔案，就可以順藤摸瓜找出系統會執行的第2
支、第3支被執行的函式，依序追蹤下去

追蹤系統程式碼常用指令與技巧 (1/2)
• 欲搜尋Uboot執行第一支程式，可由找到編譯器載入程式 . lds 檔下手
• 做嵌入式要習慣隨便一找就找出幾百個同名檔案，此時就要依系統架構去判
斷，到底哪個才是你要用的

追蹤系統程式碼常用指令與技巧 (2/2)
• Q : 想找某個變數在source code的哪些檔案的哪裡有出現?
• Ans : 請用正規表達式(Global Regular Expression) grep 搜尋。

U-Boot 流程概述
• 切入 SVC 模式
• 只有svc mode可以修改硬體參數。進user mode ( kernel跑起來後 ) 就無法對硬體設定做修改
• 清除 I-Cache / D-Cache
• 為 MMU 相關暫存器設定初值
• 設定 peripheral bus 起點
• 初始化 CPU ( 設定 PLL ) 與記憶體 ( 設定 Tacc , Tacp ,... )
• 偵測 U-Boot 是放在NAND or NOR Flash
• 若放在NAND 則須將剩下的uboot程式copy到DRAM執行
• 若放在NOR 則不須複製到RAM，可直接執行。但一般為了效能考量仍會複製到RAM中
執行
• 初始化 MMU
• 初始化堆疊區
• 初始化 BSS 區
• 跳入第二階段的 start_armboot() 函數 :
• 跳離此處便不再回來，至此由ARM組語變為 C語言執行

其餘工具介紹
• 程式除錯工具GDB & CGDB
https://hackpad.com/GDB-CGDB-7dUwpX8os7U
• 版本控制 Git
https://hackpad.com/Git-SVKqwqVxUNQ

參考資料
• U-Boot 簡明概要
• http://teacherchi.tumblr.com/post/20112222844/u-boot-
%E7%B0%A1%E6%98%8E%E6%A6%82%E8%A6%81

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