imx8mq – bootloader编译过程

一. bootloader源码准备和编译

先准备以下几个压缩包，可以独立下载压缩包，也可以通过yocto工程获取

l@l:/work/imx8mq-sdk/bootloader$ ll 总用量 18480 drwxr-xr-x 4 l l 4096 6月 7 2018 firmware-imx-7.4/ -rwxrwxrwx 1 l l  5月 10 09:55 firmware-imx-7.4.tar.bz2* drwxr-xr-x 24 l l 4096 5月 24 23:17 imx8m-uboot-imx-2017.03-r0/ -rwxrwxrwx 1 l l  5月 10 09:55 imx8m-uboot-imx-2017.03-r0.tar.bz2* drwxr-xr-x 19 l l 4096 5月 18 12:22 imx-atf-1.4.1/ -rwxrwxrwx 1 l l  5月 10 09:55 imx-atf-1.4.1.tar.bz2* drwxrwxr-x 7 l l 4096 5月 24 23:17 imx-mkimage/ -rwxrwxrwx 1 l l 82828 5月 10 09:55 imx-mkimage.tar.bz2* -rwxrwxr-x 1 l l 682 5月 18 14:06 remake.sh* 

1. firmware-imx-7.4

firmware-imx-7.4是一些初始化的bin格式文件，由spl或者uboot调用，用以初始化ddr和hdmi

l@l:/work/imx8mq-sdk/bootloader/firmware-imx-7.4/firmware$ ls ddr/synopsys/lpddr4_pmu_train_* hdmi/cadence/signed_hdmi_imx8m.bin -l -rw-r--r-- 1 l l 1668 6月 7 2018 ddr/synopsys/lpddr4_pmu_train_1d_dmem.bin -rw-r--r-- 1 l l 32244 6月 7 2018 ddr/synopsys/lpddr4_pmu_train_1d_imem.bin -rw-r--r-- 1 l l 1380 6月 7 2018 ddr/synopsys/lpddr4_pmu_train_2d_dmem.bin -rw-r--r-- 1 l l 23232 6月 7 2018 ddr/synopsys/lpddr4_pmu_train_2d_imem.bin -rw-r--r-- 1 l l  6月 7 2018 hdmi/cadence/signed_hdmi_imx8m.bin 

2. atf

atf: ARM Trusted Firmware；进行一些cortex-A8相关的初始化。提供源码，需要自己重新编译。

编译脚本：

#!/bin/bash source /opt/fsl-imx-x11/4.9.51-mx8-beta/environment-setup-aarch64-poky-linux cd imx-atf-1.4.1 make PLAT=imx8mq bl31 -j4 

3. imx8m-uboot-imx-2017.03-r0

cd imx8m-uboot-imx-2017.03-r0/ source /opt/fsl-imx-x11/4.9.51-mx8-beta/environment-setup-aarch64-poky-linux make mrproper make imx8mq_evk_defconfig unset LDFLAGS make -j4 cp u-boot-nodtb.bin spl/u-boot-spl.bin arch/arm/dts/fsl-imx8mq-evk.dtb ../imx-mkimage/iMX8M/ cp tools/mkimage ../imx-mkimage/iMX8M/mkimage_uboot 

4. 修改imx-mkimage编译脚本

独立编译，没有git版本控制信息。所以屏蔽git相关信息

# 顶层Makefile 35 buildinfo: 36 @echo -n '#define MKIMAGE_COMMIT 0x' > src/build_info.h 37# @git rev-parse --short=8 HEAD >> src/build_info.h 38 @echo ' ' >> src/build_info.h 

5. 整个bootloader编译脚本

直接输出bootloader的编译镜像文件flash.bin文件。

#!/bin/bash cd imx8m-uboot-imx-2017.03-r0/ source /opt/fsl-imx-x11/4.9.51-mx8-beta/environment-setup-aarch64-poky-linux make mrproper make imx8mq_evk_defconfig unset LDFLAGS make -j4 cp u-boot-nodtb.bin spl/u-boot-spl.bin arch/arm/dts/fsl-imx8mq-evk.dtb ../imx-mkimage/iMX8M/ cp tools/mkimage ../imx-mkimage/iMX8M/mkimage_uboot cd ../imx-atf-1.4.1/ make PLAT=imx8mq bl31 -j4 cp build/imx8mq/release/bl31.bin ../imx-mkimage/iMX8M/ cd ../firmware-imx-7.4/ cp firmware/ddr/synopsys/lpddr4_pmu_train_* ../imx-mkimage/iMX8M/ cp firmware/hdmi/cadence/signed_hdmi_imx8m.bin ../imx-mkimage/iMX8M/ cd ../imx-mkimage/ make SOC=iMX8M flash_hdmi_spl_uboot cp iMX8M/flash.bin ../ 

二. imx-mkimage编译过程分析

flash.bin文件由imx-mkimage工具生成，在编译前，先把所需文件拷贝到对应SOC文件夹下

 已删除原有文件，下面为需要准备的文件 l@l:/work/imx8mq-sdk/bootloader/imx-mkimage$ ls iMX8M/ -l 总用量 2992 -rwxrwxr-x 1 l l 50840 5月 24 23:17 bl31.bin -rw-rw-r-- 1 l l 28997 5月 24 23:17 fsl-imx8mq-evk.dtb -rw-r--r-- 1 l l 1668 5月 24 23:17 lpddr4_pmu_train_1d_dmem.bin -rw-r--r-- 1 l l 32244 5月 24 23:17 lpddr4_pmu_train_1d_imem.bin -rw-r--r-- 1 l l 1380 5月 24 23:17 lpddr4_pmu_train_2d_dmem.bin -rw-r--r-- 1 l l 23232 5月 24 23:17 lpddr4_pmu_train_2d_imem.bin -rwxrwxr-x 1 l l  5月 24 23:17 mkimage_uboot -rw-r--r-- 1 l l  5月 24 23:17 signed_hdmi_imx8m.bin -rwxrwxr-x 1 l l  5月 24 23:17 u-boot-nodtb.bin -rwxrwxr-x 1 l l 72632 5月 24 23:17 u-boot-spl.bin 

1、分析flash.bin编译流程的顶层Makefile

执行

make SOC=iMX8M flash_hdmi_spl_uboot 

.DEFAULT: @$(MAKE) -s --no-print-directory bin @$(MAKE) --no-print-directory -C $(SOC) -f soc.mak $@ 

其中：@$(MAKE) -s --no-print-directory bin

• @$(MAKE)：${MAKE}就是预设的 make 这个命令的名称（或者路径）。
• -s --no-print-directory：就是静默编译，不输出编译信息。
• bin：Makefile中，通过下面分析，顶层的mkimage_imx8工具是由src/build_info.h，src/imx8qm.c src/imx8qx.c src/mkimage_imx8.c编译生成的

bin: $(MKIMG) MKIMG = $(PWD)/mkimage_imx8 SRCS = src/imx8qm.c src/imx8qx.c src/mkimage_imx8.c $(MKIMG): buildinfo $(SRCS) @echo "Compiling mkimage_imx8" $(CC) $(CFLAGS) $(SRCS) -o $(MKIMG) -I src 

接下来，@$(MAKE) --no-print-directory -C $(SOC) -f soc.mak $@

• -C $(SOC)：指定下层Makefile，指定完之后调用下层的Makefile文件。
• -f soc.mak：从soc.mak读入Makefile。也即，使用soc.mak的make规则
  Makefile的文件名 默认的情况下，make命令会在当前目录下按顺序找寻文件名为“GNUmakefile”、“makefile”、“Makefile”的文件，找到了解释这个文件。在这三个文件名中，最好使用“Makefile”这个文件名，因为，这个文件名第一个字符为大写，这样有一种显目的感觉。最好 不要用 “GNUmakefile”，这个文件是GNU的make识别的。有另外一些make只对全小写的“ makefile”文件名敏感，但是基本上来说，大多数的make都支持“makefile”和“Makefile”这两种默认文件名。
  当然，你可以使用别的文件名来书写Makefile，比如：“Make.Linux”，“Make.Solaris”，“Make.AIX”等，
  如果要指定特定的Makefile，你可以使用make的“- f”和“–file”参数
  如：make -f Make.Linux或make --file Make.AIX。

  
  
  
  
  
  
  
  

$(SOC)下@$(MAKE)动作

执行`@$(MAKE) --no-print-directory -C iMX8M -f soc.mak flash_hdmi_spl_uboot` 

进入iMX8M子目录，make目标flash_hdmi_spl_uboot

解析soc.mak：

flash_hdmi_spl_uboot: flash_evk flash_evk: $(MKIMG) signed_hdmi_imx8m.bin u-boot-spl-ddr.bin u-boot.itb ./mkimage_imx8 -fit -signed_hdmi signed_hdmi_imx8m.bin -loader u-boot-spl-ddr.bin 0x7E1000 -second_loader u-boot.itb 0x 0x60000 -out $(OUTIMG) 

上面的几个依赖，还有$(MKIMG)、u-boot-spl-ddr.bin 和 u-boot.itb 没有

第一个依赖：$(MKIMG)

编译$(MKIMG)工具，该工具用于生成最终的flash.bin文件；

$(MKIMG): mkimage_imx8.c @echo "Compiling mkimage_imx8" $(CC) $(CFLAGS) mkimage_imx8.c -o $(MKIMG) -lz 

• $(CC)：gcc命令
• $(CFLAGS)：-O2 -Wall -std=c99 -static
• $(MKIMG)：MKIMAGE = mkimage_imx8
• -lz：连接libz库

第二个依赖：u-boot-spl-ddr.bin

u-boot-spl-ddr.bin: u-boot-spl.bin lpddr4_pmu_train_1d_imem.bin lpddr4_pmu_train_1d_dmem.bin lpddr4_pmu_train_2d_imem.bin lpddr4_pmu_train_2d_dmem.bin @objcopy -I binary -O binary --pad-to 0x8000 --gap-fill=0x0 lpddr4_pmu_train_1d_imem.bin lpddr4_pmu_train_1d_imem_pad.bin @objcopy -I binary -O binary --pad-to 0x4000 --gap-fill=0x0 lpddr4_pmu_train_1d_dmem.bin lpddr4_pmu_train_1d_dmem_pad.bin @objcopy -I binary -O binary --pad-to 0x8000 --gap-fill=0x0 lpddr4_pmu_train_2d_imem.bin lpddr4_pmu_train_2d_imem_pad.bin @cat lpddr4_pmu_train_1d_imem_pad.bin lpddr4_pmu_train_1d_dmem_pad.bin > lpddr4_pmu_train_1d_fw.bin @cat lpddr4_pmu_train_2d_imem_pad.bin lpddr4_pmu_train_2d_dmem.bin > lpddr4_pmu_train_2d_fw.bin @cat u-boot-spl.bin lpddr4_pmu_train_1d_fw.bin lpddr4_pmu_train_2d_fw.bin > u-boot-spl-ddr.bin @rm -f lpddr4_pmu_train_1d_fw.bin lpddr4_pmu_train_2d_fw.bin lpddr4_pmu_train_1d_imem_pad.bin lpddr4_pmu_train_1d_dmem_pad.bin lpddr4_pmu_train_2d_imem_pad.bin 

依赖全都有了，直接执行下面指令

• objcopy·：将目标文件的一部分或者全部内容拷贝到另外一个目标文件中，或者实现目标文件的格式转换。
• -I binary -O binary：指定输入输出格式，binary为二进制格式
• --pad-to 0x8000 --gap-fill=0x0：从bin文件末开始，用--gap-fill=0x0，一直填充到--pad-to 0x8000，作用就是把bin文件设定为0x8000 = 32KB大小

所以，生成的u-boot-spl-ddr.bin二进制文件image map就是

第三个依赖：u-boot.itb

u-boot.itb: $(dtbs) ./mkimage_fit_atf.sh $(dtbs) > u-boot.its ./mkimage_uboot -E -p 0x3000 -f u-boot.its u-boot.itb @rm -f u-boot.its 

• $(dtbs)： fsl-imx8mq-evk.dtb
• ./mkimage_fit_atf.sh $(dtbs) > u-boot.its：输出的 u-boot.its参考下面TAG-u-boot.its，该文件被mkimage_uboot使用，mkimage_uboot来源于uboot/tools/mkimage
• -f ：指定FIT(flattenned image tree)的文件名
• ./mkimage_uboot -E -p 0x3000 -f u-boot.its u-boot.itb：的作用就是把u-boot.its设备树格式的文本编译成设备树，然后放在u-boot.itb的开始位置，然后用0x0填充到0x3000字节。接着，根据传入设备树描述信息，开始填充u-boot.itb
  最后，u-boot.itb的内存映象为：
  
  

通过mkimage_imx8生成flash.bin

执行mkimage_imx8，从iMX8M/mkimage_imx8.c的main函数开始分析

./mkimage_imx8 -fit -signed_hdmi signed_hdmi_imx8m.bin -loader u-boot-spl-ddr.bin 0x7E1000 -second_loader u-boot.itb 0x 0x60000 -out $(OUTIMG) 

最后，flash.bin的内存映象为：

TAG-u-boot.its: /dts-v1/; / { description = "Configuration to load ATF before U-Boot"; images { uboot@1 { description = "U-Boot (64-bit)"; data = /incbin/("u-boot-nodtb.bin"); type = "standalone"; arch = "arm64"; compression = "none"; load = <0x>; }; atf@1 { description = "ARM Trusted Firmware"; data = /incbin/("bl31.bin"); type = "firmware"; arch = "arm64"; compression = "none"; load = <0x00>; entry = <0x00>; }; fdt@1 { description = "fsl-imx8mq-evk"; data = /incbin/("fsl-imx8mq-evk.dtb"); type = "flat_dt"; compression = "none"; }; }; configurations { default = "config@1"; config@1 { description = "fsl-imx8mq-evk"; firmware = "uboot@1"; loadables = "atf@1"; fdt = "fdt@1"; }; }; }; END-TAG 

TAG-u-boot.itb: l@l:/work/imx8mq-sdk/uboot/imx-mkimage/iMX8M$ mkimage -l u-boot.itb FIT description: Configuration to load ATF before U-Boot Created: Sun May 19 00:52:57 2019 Image 0 (uboot@1) Description: U-Boot (64-bit) Created: Sun May 19 00:52:57 2019 Type: Standalone Program Compression: uncompressed Data Size: unavailable Architecture: AArch64 Load Address: 0x Entry Point: 0xffffffff Image 1 (atf@1) Description: ARM Trusted Firmware Created: Sun May 19 00:52:57 2019 Type: Firmware Compression: uncompressed Data Size: unavailable Architecture: AArch64 Load Address: 0x00 Image 2 (fdt@1) Description: fsl-imx8mq-evk Created: Sun May 19 00:52:57 2019 Type: Flat Device Tree Compression: uncompressed Data Size: unavailable Architecture: Unknown Architecture Default Configuration: 'config@1' Configuration 0 (config@1) Description: fsl-imx8mq-evk Kernel: unavailable FDT: fdt@1 Loadables: atf@1 END-TAG