ARM的启动/系统升级/烧写过程和文件系统

　　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
　　console=ttymxc0，115200 ubi.mtd=3 root=ubi0:rootfs rootfstype=ubifs mtdparts=gpmi-nand:5m（boot），10m（kernel），1m（dtb），-（rootfs）
　　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
　　console=ttymxc0，115200 root=/dev/mmcblk0p2 rootwait rw rootdelay=5 mem=256M fstype=ext4 mtdparts=gpmi-nand:5m（boot），10m（kernel），1m（dtb），-（rootfs）

　　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FTLDevice，即只有读和写 JFFS2，Linux常用，一般用于容量较小的Flash，且是RawFlash，MTD设备 UBIFS，Linux常用文件系统，只能用于RawFlash，因为kernelubi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：
　　#mount
　　/dev/rooton/typeext4（rw，noatime，data=ordered）
　　procon/proctypeproc（rw，nosuid，nodev，noexec，noatime）
　　sysfson/systypesysfs（rw，nosuid，nodev，noexec，noatime）
　　tmpfson/tmptypetmpfs（rw，nosuid，nodev，noatime）
　　tmpfson/devtypetmpfs（rw，nosuid，relatime，size=512k，mode=755）
　　devptson/dev/ptstypedevpts（rw，nosuid，noexec，relatime，mode=600）
　　debugfson/sys/kernel/debugtypedebugfs（rw，noatime）
　　#
　　#cat/proc/mtd
　　dev:sizeerasesizename
　　mtd0:0050000000020000“boot”
　　mtd1:00a0000000020000“kernel”
　　mtd2:0010000000020000“dtb”
　　mtd3:0f00000000020000“rootfs”
　　NAND启动，文件系统挂载情况：
　　#mount
　　ubi0:rootfson/typeubifs（rw，relatime）
　　devtmpfson/devtypedevtmpfs（rw，relatime，size=89164k，nr_inodes=22291，mode=755）
　　procon/proctypeproc（rw，relatime）
　　devptson/dev/ptstypedevpts（rw，relatime，gid=5，mode=620）
　　tmpfson/dev/shmtypetmpfs（rw，relatime，mode=777）
　　tmpfson/tmptypetmpfs（rw，relatime）
　　tmpfson/runtypetmpfs（rw，nosuid，nodev，relatime，mode=755）
　　sysfson/systypesysfs（rw，relatime）
　　#
　　#cat/proc/mtd
　　dev:sizeerasesizename
　　mtd0:0050000000020000“boot”
　　mtd1:00a0000000020000“kernel”
　　mtd2:0010000000020000“dtb”
　　mtd3:0f00000000020000“rootfs”

　　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u***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UbootOK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
　　以NXPSD卡升级为例说明此过程： 首先是Uboot启动过程：
　　U-Boot2016.03-mys-imx6ulx+gca7b81f（Apr272017-07:55:51+0800）
　　CPU:Freescalei.MX6ULLrev1.0528MHz（runningat396MHz）
　　CPU:Commercialtemperaturegrade（0Cto95C）at39C
　　Resetcause:POR
　　Board:MX6ULL14x14EVK
　　I2C:ready
　　DRAM:512MiB
　　MMC:FSL_SDHC:0，FSL_SDHC:1
　　***Warning-badCRC，usingdefaultenvironment
　　Display:TFT43AB（480x272）
　　Video:480x272x24
　　In:serial
　　Out:serial
　　Err:serial
　　switchtopartitions#0，OK
　　mmc0iscurrentdevice
　　Net:BoardNetInitializationFailed
　　Noethernetfound.
　　NormalBoot
　　Hitanykeytostopautoboot:0
　　switchtopartitions#0，OK
　　mmc0iscurrentdevice
　　switchtopartitions#0，OK
　　mmc0iscurrentdevice
　　readingboot.scr
　　423bytesreadin10ms（41KiB/s）
　　Runningbootscriptfrommmc.。.
　　##Executingscriptat80800000
　　readingzImage
　　6789824bytesreadin302ms（21.4MiB/s）
　　readingmys-imx6ull-14x14-evk-gpmi-weim.dtb
　　36951bytesreadin20ms（1.8MiB/s）
　　Kernelimage@0x83000000［0x000000-0x679ac0］
　　##FlattenedDeviceTreeblobat84000000
　　Bootingusingthefdtblobat0x84000000
　　UsingDeviceTreeinplaceat84000000，end8400c056
　　Startingkernel.。
　　最小系统加载启动完毕后，运行升级脚本
　　VFS:Mountedroot（ext4filesystem）ondevice179:2.
　　devtmpfs:mounted
　　Freeingunusedkernelmemory:432K（80b54000-80bc0000）
　　INIT:version2.88booting
　　Startingudev
　　udevd［114］：startingversion3.1.5
　　random:udevdurandomreadwith32bitsofentropyavailable
　　EXT4-fs（mmcblk0p2）：re-mounted.Opts:data=ordered
　　bootlogd:cannotallocatepseudotty:Nosuchfileordirectory
　　FAT-fs（mmcblk0p1）：Volumewasnotproperlyunmounted.Somedatamaybecorrupt.Pleaserunfsck.
　　ALSA:Restoringmixersettings.。.
　　/usr/***in/alsactl:load_state:1735:Nosoundcardsfound.。.
　　INIT:Enteringrunlevel:5
　　Startingsystemmessagebus:dbus.
　　Systemupdatestart.。.
　　preparefilesareokay
　　升级脚本分析：
　　root@mys6ull14x14:/run/media/mmcblk0p2#catusr/bin/flash_nand.sh
　　#！/bin/sh
　　part_uboot=0
　　part_kernel=1
　　part_dtb=2
　　part_rootfs=3
　　echoheartbeat》/sys/class/leds/user/trigger
　　mfg_path=/run/media/mmcblk0p1/mfg-images
　　//升级目标文件
　　uboot=${mfg_path}/u-boot.imx
　　kernel=${mfg_path}/zImage
　　dtb=${mfg_path}/gpmi-weim.dtb
　　rootfs=${mfg_path}/core-image-base.rootfs.tar.xz
　　if［-d$mfg_path］&&［-s$uboot］&&［-s$kernel］&&［-s$dtb］&&［-s$rootfs］
　　then
　　echo“preparefilesareokay”
　　else
　　echo0》/sys/class/leds/user/brightness
　　echo“fileordirectorynotexist”
　　fi
　　直接使用Flash命令烧写Uboot到对应分区
　　echo“Flashinguboot”
　　flash_erase/dev/mtd${part_uboot}00&&kobs-nginit-x-v${uboot}
　　if［$？-eq0］
　　then
　　echo“Flashubootokay”
　　else
　　echo“Flashubootfailed”
　　echo0》/sys/class/leds/user/brightness
　　exit
　　fi
　　直接使用Flash命令烧写kernel到对应分区
　　echo“Flashingkernel”
　　flash_erase/dev/mtd${part_kernel}00&&nandwrite-p/dev/mtd${part_kernel}-p${kernel}
　　if［$？-eq0］
　　then
　　echo“Flashkernelokay”
　　else
　　echo“Flashkernelfailed”
　　echo0》/sys/class/leds/user/brightness
　　exit
　　fi
　　直接使用Flash命令烧写dtb到对应分区
　　echo“Flashingdtb”
　　flash_erase/dev/mtd${part_dtb}00&&nandwrite-p/dev/mtd${part_dtb}-p${dtb}
　　if［$？-eq0］
　　then
　　echo“Flashdtbfileokay”
　　else
　　echo“Flashdtbfilefailed”
　　echo0》/sys/class/leds/user/brightness
　　exit
　　fi
　　烧写rootfs比较特别，此处是使用ubifs，因此需要先使用ubi命令在NAND上建立好文件系统格式
　　echo“Flashingrootfs”
　　flash_erase/dev/mtd${part_rootfs}00
　　if［$？-ne0］
　　then
　　echo“erase/dev/mtd${part_rootfs}fail”
　　echo0》/sys/class/leds/user/brightness
　　exit
　　fi
　　ubiformat/dev/mtd${part_rootfs}
　　if［$？-ne0］
　　then
　　echo“format/dev/mtd${part_rootfs}fail”
　　echo0》/sys/class/leds/user/brightness
　　exit
　　fi
　　ubiattach/dev/ubi_ctrl-m${part_rootfs}
　　if［$？-ne0］
　　then
　　echo“attach/dev/mtd${part_rootfs}fail”
　　echo0》/sys/class/leds/user/brightness
　　exit
　　fi
　　ubimkvol/dev/ubi0-Nrootfs-m
　　if［$？-ne0］
　　then
　　echo“makevolume/dev/mtd${part_rootfs}fail”
　　echo0》/sys/class/leds/user/brightness
　　exit
　　fi
　　mkdir-p/run/media/mtd${part_rootfs}
　　&&mount-tubifsubi0:rootfs/run/media/mtd${part_rootfs}
　　if［$？-ne0］
　　then
　　echo“mount/dev/mtd${part_rootfs}fail”
　　echo0》/sys/class/leds/user/brightness
　　exit
　　fi
　　建立好ubi格式之后，直接将rootfs压缩包解压到对应分区即可；
　　tarxvf${rootfs}-C/run/media/mtd${part_rootfs}
　　if［$？-eq0］
　　then
　　echo“Flashfilesystemokay”
　　sync&&sync&&sync
　　echonone》/sys/class/leds/user/trigger
　　echo1》/sys/class/leds/user/brightness
　　else
　　echo“Flashfilesystemfailed”
　　echo0》/sys/class/leds/user/brightness
　　umount/run/media/mtd${part_rootfs}
　　exit
　　fi
　　umount/run/media/mtd${part_rootfs}
　　echo“Programmingsuccess”
　　echo“Youneedreboottheboard”