对于ARM的启动，系统升级，烧写过程和文件系统等方面的...

windiot

本文所述的ARM的指的是Cortex A系列以及ARM9，ARM11，跑Linux操作系统。对于CortexM系列并不一定完全适用；
谈到ARM以及启动和烧写等方面，首先我们要明确一下几个关键词：Uboot，Cmdline，启动方式选择，文件系统格式，存储介质，如NAND，EMMC，SD卡等
下面一个一个做相关介绍：
启动方式：

• 一般CPU都可以配置为从多种介质启动，比如SPI Nor Flash，NAND，EMMC，SD卡，U盘等
• 大致原理是CPU内部ROM有一段固化的启动代码，根据CPU配置引脚，判断启动位置，然后从外部介质读取数据启动
• 一般启动介质的前一部分代码的作用必须是：初始化硬件参数，自身拷贝
• 关于自拷贝：因为CPU内部RAM很小，因此只能读取一部分启动介质的数据即Uboot到内部RAM运行，所以Uboot前一部分的工作需要将自身剩余部分拷贝到外部RAM中，然后加载运行
  

Uboot：

• 主要作用：引导Linux系统（主要是从存储介质的哪个地方读取Kernel，传递什么样的启动参数）
• 其他功能：支持很多命令，主要是存储控制和网络命令，最终目的还是引导和升级系统用
• 常用操作：TFTP，NAS，Flash操作，UBI操作，Setenv，boot等
• 一般升级系统流程：使用tftp方式从主机下载kernel及文件系统等文件，然后使用flash等命令烧写到存储介质如NAND，最后设定启动参数，然后引导系统启动；
• 一般调试流程，介绍2种：
  
  • 使用NAS从主机直接加载文件系统，直接在线调试，快捷方便
  • 设定从SD卡启动，从SD卡加载kernel和文件系统调试
    

CMDLINE:

• 一般由Uboot传递给Kernel，或者Kernel中配置写死不过一般很少见
• 主要2个参数：
  
  • 第一，指定console设备，用于打印输出及做控制台用
  • 第二，指定rootfs挂载分区和类型
    
• 看2个例子：
  
  • 从NAND启动，/proc/cmdline，加载的是UBI文件系统，位置在mtd3
    1. console=ttymxc0,115200 ubi.mtd=3 root=ubi0:rootfs rootfstype=ubifs mtdparts=gpmi-nand:5m(boot),10m(kernel),1m(dtb),-(rootfs)  

    复制代码
    2. 从SD卡启动，/proc/cmdline，加载的是ext4文件系统，位置在sd卡第二分区mmcblk0p2
    1. console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rootwait rw rootdelay=5 mem=256M fstype=ext4 mtdparts=gpmi-nand:5m(boot),10m(kernel),1m(dtb),-(rootfs)  

    复制代码
    存储介质：

    主要介绍Raw  Flash 及 FTL devices区别
    Flash特点：写入前需要先擦除，有寿命且不长，而且容易产生坏块
    
    RAW Flash：即裸芯片，没有控制器，针对其主要操作有擦除，读和写
    FTL Device： 在裸芯片上加了控制器，比如SD卡，U盘等；加了控制器后，只需要读和写就行了，不需要擦除。控制器做了一系列的工作：擦除，磨损平衡，磨损算法等等，一个控制器算法的好坏直接决定了设备的使用寿命。
    
    

    文件系统：
    

    • FAT：windows常用文件系统，一般U盘，sd卡即为fat格式
    • ext2/3/4，Linux常用文件系统，一般用于FTL Device，即只有读和写
    • JFFS2，Linux常用，一般用于容量较小的Flash，且是Raw Flash，MTD设备
    • UBIFS，Linux常用文件系统，只能用于Raw Flash，因为kernel ubi子系统，有相关的磨损平衡算法，可以保证效率
    • SD卡启动，文件系统挂载情况：
      1.     # mount  
         
      2.     /dev/root on / type ext4 (rw,noatime,data=ordered)  
         
      3.     proc on /proc type proc (rw,nosuid,nodev,noexec,noatime)  
         
      4.     sysfs on /sys type sysfs (rw,nosuid,nodev,noexec,noatime)  
         
      5.     tmpfs on /tmp type tmpfs (rw,nosuid,nodev,noatime)  
         
      6.     tmpfs on /dev type tmpfs (rw,nosuid,relatime,size=512k,mode=755)  
         
      7.     devpts on /dev/pts type devpts (rw,nosuid,noexec,relatime,mode=600)  
         
      8.     debugfs on /sys/kernel/debug type debugfs (rw,noatime)  
         
      9.     #  
         
      10.     # cat /proc/mtd  
          
      11.     dev:    size   erasesize  name  
          
      12.     mtd0: 00500000 00020000 "boot"  
          
      13.     mtd1: 00a00000 00020000 "kernel"  
          
      14.     mtd2: 00100000 00020000 "dtb"  
          
      15.     mtd3: 0f000000 00020000 "rootfs"  

      复制代码
      烧写过程：
    • 一般从SD卡等外部方式启动，在Uboot中，使用flash命令及UBI命令分别烧写uboot，dtb，kernel，rootfs到对应的分区即可
    • 第二使用芯片厂家的烧写工具，如nxp的 mfgtoos，在pc上通过usb烧写文件
    • 如已有uboot，在uboot中从sd卡，U盘等读取文件烧写；或tftp从pc下载文件烧写
      

    
    升级过程：

    • 此升级指的是Uboot OK的前提下做Uboot，kernel，rootfs等升级
    • 通过SD卡升级，一般是首先在PC上制作SD卡启动分区，通过官方的工具烧写升级文件到SD卡即可；此处的升级文件分两个方面：
      
      • 最小升级内核，并且包含升级脚本，此脚本会将目标文件烧写到存储介质中
      • 目标升级文件，即要烧写到比如NAND中的文件