imx6ull uboot 使用*

发表于 2025-12-21 更新于 2026-06-14 分类于学习笔记，嵌入式， LINUX

Uboot 学习笔记

Uboot 学习笔记

linux系统的组成部分

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前面我们学习的是裸机开发，主要使用寄存器操作，实现对外设的驱动，掌握的外设的底层原理。之后就可以把重心放到linux驱动框架上。

在移植linux系统之前，需要

移植bootloader（用于启动linux内核， bootloader有很多种，常见的是uboot）
再移植linux内核
再移植根文件系统rootfs（这个里面包含了最常用的命令和文件）

这三个一起构成了完整的linux系统。

注：大部分移植的工作，芯片原厂（NXP）已经做好了，我们所做的移植，其实就是让他在特定的开发板上跑起来。

uboot 介绍

芯片上电以后，先运行一段bootloader程序，bootloader内部会初始化ddr等外设（RAM）（实际工作复杂的多），然后将Linux 内核从 flash（ROM）(NAND，NOR FLASH，SD，MMC 等)拷贝到 DDR（RAM） 中，最后启动 Linux 内核

有很多现成的 bootloader 软件可以使用，比如 U-Boot、vivi、RedBoot 等

uboot 的全称是 Universal Boot Loader，是一个遵循 GPL 协议的开源软件，是一个裸机代码，可以看作是一个裸机综合例程。

现在的 uboot 已经支持液晶屏、网络、USB 等高级功能。

可以从uboot官网找到uboot的源码，但是这个源码一般是给芯片原厂用的，用来给自家的芯片移植uboot，他们会维护自己的uboot版本。所以我们自己用肯定只能到NXP的官网去下载定制的uboot代码，但是这个定制uboot都是针对原厂（NXP）的评估板的，如果是我们自己的板子，还需要二次修改NXP官方的uboot，使其适配我们自己的开发板。
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你也可以在购买了第三方开发板以后使用半导体厂商提供的 uboot，只不过有些外设驱动可能不支持，需要自己移植，这个就是我们常说的 uboot 移植。

uboot 编译

我的imx的开发板是512G ddr, 8G emmc, 1G sd卡

#!/bin/bash
# make clean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean

# set uboot defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- mx6ull_14x14_ddr512_emmc_defconfig

# cross-compile, -j = cpu core numbers
make V=1 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j12

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注：uboot只是引导程序，是一个综合裸机例程，也可以引导其他系统，也可以支持其他架构，也可以拓展其他外设。

所以在编译 uboot 之前，一定要根据自己的需求配置 uboot。mx6ull_14x14_ddr512_emmc_defconfig就是正点原子针对 I.MX6U-ALPHA 的 EMMC 核心板编写的配置文件。

这个配置文件的目录在uboot/configs中，通过make xxx_defconfig来配置 uboot，xxx_defconfig就是不同板子的配置文件

最终会编译出uboot.bin, uboot.imx这些用于烧录的镜像（和之前的裸机程序一样的镜像文件）

uboot 烧录

直接把编译出来的u-boot.bin当成裸机例程烧录到SD卡即可

uboot 网络（驱动开发调试用）

ping底层网络联通（2层，3层）

ping成功仅验证了开发板与主机的底层网络互通（无需 DHCP 参与，依赖静态配置或已有临时 IP）

dhcp

dhcp命令本质是通过 BOOTP（DHCP 的前身）/DHCP 协议向网络请求 IP 地址、网关、启动文件地址等配置，所以需要你的网络中有一台机器运行 DHCP 服务器（Ubuntu主机，用来给设备分配ip）

Ubuntu 默认无 DHCP 服务：与普通 Windows 系统类似，Ubuntu 桌面版（如你的系统）默认未安装和启用 DHCP 服务器（仅包含 DHCP 客户端），开发板发送的广播请求无法被 Ubuntu 响应，因此仍会出现超时，另外Ubuntu 防火墙可能拦截 DHCP 协议的 UDP 67/68 端口，即使后续安装了 DHCP 服务器，也可能因端口被拦截导致交互失败。

Ubuntu主机安装dhcp服务器

# 更新软件源
sudo apt update
# 安装DHCP服务器
sudo apt install isc-dhcp-server -y

配置dhcp服务器内容

sudo vim /etc/dhcp/dhcpd.conf

# 添加以下内容
# 全局配置
default-lease-time 600;        # 默认租期（秒）
max-lease-time 7200;           # 最大租期（秒）
option subnet-mask 255.255.255.0;  # 子网掩码，与开发板一致
option routers 192.168.1.1;    # 网关，与开发板gatewayip一致
option domain-name-servers 223.5.5.5, 8.8.8.8;  # DNS服务器

# 子网配置（与开发板网段匹配）
subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 {
  range 192.168.1.60 192.168.1.200;  # DHCP分配IP池，避开开发板静态IP(192.168.1.50)和serverip(192.168.1.253)
  option broadcast-address 192.168.1.255;  # 广播地址
}

# （可选）为开发板绑定固定IP（基于MAC地址，避免每次分配不同IP）
host imx6ull {
  hardware ethernet b8:ae:1d:01:00:00;  # 开发板ethaddr，与你U-Boot配置一致
  fixed-address 192.168.1.50;           # 绑定的IP，与开发板ipaddr一致
}

指定dhcp服务器使用的网卡

sudo vim /etc/default/isc-dhcp-server

# 修改
INTERFACESv4="eth0"  # 若为IPv6可配置INTERFACESv6，此处无需关注

启动Ubuntu主机dhcp服务器

# 启动DHCP服务
sudo systemctl start isc-dhcp-server
# 设置开机自启
sudo systemctl enable isc-dhcp-server
# 查看服务状态（确认是否正常运行）
sudo systemctl status isc-dhcp-server

关闭防火墙，防止阻挡dhcp服务

# 放行UDP 67/68端口
sudo ufw allow 67/udp
sudo ufw allow 68/udp
# 重新加载防火墙规则
sudo ufw reload

nfs服务(尝试失败，一直超时)

NFS 仅用于文件共享（后续开发板挂载根文件系统等场景），为后续dhcp下载linux内核镜像提供文件下载方法

sudo apt-get install nfs-kernel-server rpcbind

sudo vi /etc/exports

#新增你的nfs文件共享下载目录
/home/liangji/LINUX/nfs *(rw,sync,no_root_squash)

tftp服务(尝试成功)

nfs，tftp都是传输文件的协议，uboot会在建立好和ubuntu主机的网络通信之后，就开始用文件传输（底层走的是网络tcp,udp）来下载主机上的zImage（内核镜像）。

我们在uboot里面执行dhcp后，会让ubuntu主机给我们分配一个ip，然后默认开始tftp拉取主机的共享文件。但是文档里面让我自己走nfs拉取，我自己尝试了之后，发现非常难用，也无法保证主机的nfs正确建立。

通过设置主机tftp服务后：

# 安装TFTP服务端（Ubuntu/Debian）
sudo apt install tftpd-hpa tftp-hpa

# 配置TFTP根目录（需与U-Boot中zImage的存放路径一致）
sudo vi /etc/default/tftpd-hpa
# 修改内容：
TFTP_DIRECTORY="/home/liangji/LINUX/tftpboot"  # 与NFS共享目录一致，确保zImage在此
TFTP_ADDRESS="0.0.0.0:69"
TFTP_OPTIONS="--secure --create"

# 重启TFTP服务
sudo systemctl restart tftpd-hpa

# 网络防火墙设置
sudo ufw allow 69/udp
sudo ufw reload

ubuntu主机本地验证，发现确实可以正常拉取文件，这样至少能保证主机这边是正常的。

tftp 127.0.0.1
tftp> get zImage
tftp> quit
# 若能获取文件，说明TFTP服务正常

之后uboot端尝试以下拉取，发现直接很快就拉下来了。

# 1. TFTP加载内核到指定地址
tftp 80800000 zImage

# 之后直接执行dhcp，他会自动执行tftp拉取

将 tftpboot 文件夹里面的 zImage 文件下载到开发板 DRAM 的 0X80800000 地址处

uboot RAM 操作

裸机都是对整个设备的寻址空间进行了存储空间映射，所以0x8080 0000, 表示的是RAM的其实地址（SRAM = DDR）

md.(b/w/l) addr(H) count(H)

md.l 80800000 10   //从80800000开始，按l(4字节)为单位，打印0x10个单位

ffffffff ffffffff ffffffff ffffffff
ffffffff ffffffff ffffffff ffffffff
ffffffff ffffffff ffffffff ffffffff
ffffffff ffffffff ffffffff ffffffff

uboot ROM 操作

ROM，磁盘，uboot会读取所有mmc设备（SD卡， EMMC， NAND）

mmc info
mmc rescan
mmc list  //查看有哪些mmc设备
mmc dev mmc_id(0,1) //(part分区号，默认0)（分区内容见下面分区分析）

// 读取磁盘（块block = 扇区 = 512字节）
mmc read ram_addr(0x80800000) start_block(H) count_block(H)

// RAM数据写入磁盘
mmc write ram_addr(0x80800000) start_block(H) count_block(H)

可以使用命令mmc write来升级 uboot，也就是在 uboot 中更新 uboot。

注：在运行的uboot中，拉取新的uboot.imx镜像到RAM中，然后写入SD卡（我们启动的地址）（为什么要隔两个块？因为前2个block，保存的是分区表），之后重启即可。

uboot 文件操作（不再是磁盘字节操作了）

ROM中格式分布：
正常我们在EMMC里面安装了linux系统，那么他会有3个分区:

part 0(无格式)： uboot (前面会留出2个块存放分区表，不要随便擦除)
part 1(fat): kernel(zImage) + device tree(dtb)
part 2(ext): rootfs

fat文件系统格式

# info 查询指定 MMC 设备分区的文件系统信息
#fatinfo <interface> [<dev[:part]>]
fatinfo mmc 1:1

# ls 查询 FAT 格式设备的目录和文件信息
#fatls <interface> [<dev[:part]>] [directory]
fatls mmc 1:1

# 查看 MMC 设备某个分区的文件系统格式
# fstype <interface> <dev>:<part>
fstype mmc 1:0
fstype mmc 1:1
fstype mmc 1:2

# 将指定的文件读取到 DRAM 中
# fatload <interface> [<dev[:part]> [<addr> [<filename> [bytes [pos]]]]]
fatload mmc 1:1 80800000 zImage

# 在 uboot 中更新 linux 镜像文件和设备树。我们以更新 linux 镜像文件 zImage为例
# fatwrite <interface> <dev[:part]> <addr> <filename> <bytes>
# 需要修改uboot defconfig
tftp 80800000 zImage
fatwrite mmc 1:1 80800000 zImage 6788f8

ext文件系统格式

# EMMC 的分区 2 就是 ext4格式的，使用 ext4ls 就可以查询 EMMC 的分区 2 中的文件和目录
ext4ls mmc 1:2

# 剩下的后面会提到

mmc0,1分区内容

通过fstype, fatls, fatinfo, 可以查看出emmc(mmc 1), sd(mmc 0)里面的每个分区都是干什么的。

可以看到

sd(mmc 0)

part0: 无文件系统
part1: fat
- zImage, dtb
part2: fat
- 空

emmc(mmc 1)

part0: 无文件系统
part1: fat
- zImage, dtb
part2: ext
- rootfs

(emmc)(mmc 1:2)rootfs，根文件系统里面的内容是这样：

=> ext4ls mmc 1:2
<DIR>       4096 .
<DIR>       4096 ..
<DIR>      16384 lost+found
<DIR>       4096 sbin
<DIR>       4096 dev
<DIR>       4096 boot
<DIR>       4096 etc
<DIR>       4096 lib
<DIR>       4096 usr
<DIR>       4096 proc
<SYM>          8 tmp
<DIR>       4096 var
<DIR>       4096 opt
<DIR>       4096 home
<DIR>       4096 run
<DIR>       4096 bin
<DIR>       4096 media
<DIR>       4096 mnt
<DIR>       4096 .cache
<DIR>       4096 sys
<DIR>       4096 .config
<DIR>       4096 .local

(emmc)(mmc 1:1) 的linux内核镜像+设备树文件

=> fatls mmc 1:1
  6785480   zimage
    39459   imx6ull-14x14-emmc-4.3-480x272-c.dtb
    39459   imx6ull-14x14-emmc-4.3-800x480-c.dtb
    39459   imx6ull-14x14-emmc-7-800x480-c.dtb
    39459   imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb
    39459   imx6ull-14x14-emmc-10.1-1280x800-c.dtb
    40295   imx6ull-14x14-emmc-hdmi.dtb
    40203   imx6ull-14x14-emmc-vga.dtb

这样就可以通过uboot，来从远程下载zimage, dtb,rootfs来更新emmc，来实现在线升级。

分区 0 里面到底是什么？

=> mmc dev 0
switch to partitions #0, OK
mmc0 is current device
=> mmc part



Partition Map for MMC device 0  --   Partition Type: DOS

Part    Start Sector    Num Sectors     UUID            Type
  1     20480           262144          f4ce62e9-01     0c
  2     282624          1683456         f4ce62e9-02     0e
=>

严格来说，你执行 mmc part 看到的 Part 1 和 Part 2 是受 MBR（主引导记录） 管理的有格式分区。

而你所谓的“分区 0”（即扇区 0 到扇区 20479 之间的区域），在 i.MX 架构中存放的是最核心的启动镜像：

Sector 0 (扇区 0)：存放 MBR 分区表。(前两个块，1k字节)
Sector 2 (偏移 1KB 处)：存放 u-boot.imx。

i.MX6ULL 的 bootROM 固化了启动逻辑，它在加电后会固定去 MMC 设备（SD卡或 EMMC）的 1KB 偏移处寻找启动头（IVT/DCD 等）。

剩余空闲空间：用于存放环境变量（如果你配置 U-Boot 存放在 MMC 中）或者空闲。

属性,         分区 1 (FAT),         分区 2 (FAT/EXT)
起始扇区,       20480,                282624
起始位置 (MB),  20480×512=10 MB,      282624×512=138 MB
总扇区数,       262144,                     1683456
容量计算,       262144×512=128 MB,    1683456×512≈822 MB

所以SD卡为例，我们1G的SD卡，分区0=10MB，分区1=128MB，分区2=822MB

（u-boot.imx = 363KB， zImage = 6MB）

所以绰绰有余

关于环境变量的保存，当你saveenv保存环境变量，你会看到保存到MMC0， sd卡中

=> printenv bootcmd
bootcmd=run findfdt;mmc dev ${mmcdev};mmc dev ${mmcdev}; if mmc rescan; then if                                          run loadbootscript; then run bootscript; else if run loadimage; then run mmcbo                                         ot; else run netboot; fi; fi; else run netboot; fi
=> setenv bootcmd 'tftp 80800000 zImage;tftp 83000000 imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb;bootz 80800000 - 83000000'


=> saveenv
Saving Environment to MMC...
Writing to MMC(0)... done

实际环境变量：

对于正点原子的 i.MX6ULL 开发板，默认配置通常如下：

U-Boot 程序：存储在偏移 $1$ KB ($2$ 扇区) 处。
环境变量 (Env)：存储在偏移 $768$ KB (即 $0xC0000$ 字节) 处。

物理地址偏移,             内容,                     说明
0 字节,                   MBR 分区表,             存放分区信息
1024 字节 (1 KB),         u-boot.imx,             启动镜像
...,                      空闲,                     ...
786432 字节 (768 KB),     Environment,          这就是你 saveenv 存放 bootcmd 的地方
...,                      空闲,                     ...
10485760 字节 (10 MB),    Partition 1 (FAT),      存放 zImage 和 dtb 的地方

uboot boot操作

uboot 的本质工作是引导 Linux，所以 uboot 肯定有相关的 boot(引导)命令来启动 Linux

要启动 Linux，需要先将 Linux 镜像文件拷贝到 DRAM 中，有两种拷贝方式：

从 EMMC 或者 NAND 等ROM中将 Linux 镜像和设备树文
件拷贝到 DRAM
tftp 将 Linux 镜像文件和设备树文件下载到 DRAM 中

不管用那种方法，只要能将 Linux 镜像和设备树文件存到 DRAM 中就行, 然后使用 bootz 命令来启动，bootz 命令用于启动 zImage 镜像文件

bootz [addr [initrd[:size]] [fdt]]

addr 是 Linux 镜像文件在 DRAM 中的位置
initrd 是 initrd 文件在DRAM 中的地址，如果不使用 initrd 的话使用‘-’代替即可
fdt 就是设备树文件在 DRAM 中的地址

bootz 从远程拉取kernel + dtb到RAM 启动linux内核

因为我们没有根文件系统，所以内核启动后，只会到无法挂在rootfs，然后kernel panic


# 远程拉取kernel镜像
ftp 80800000 zImage

# 远程拉取dtb设备树文件
tftp 83000000 imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb

# 启动linux系统，（没有指定rootfs， 所以只会到挂载rootfs停止）
# bootz会从这两个地址开始自动寻找zImage 和 dtb
bootz 80800000 - 83000000

alt text

bootz 本地ROM启动

从 EMMC 中启动 Linux 系统的话只需要使用命令 fatload 将 zImage 和imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb 从EMMC 的分区 1 中拷贝到 DRAM 中，然后使用命令 bootz 启动即可

bootm

bootm 和 bootz 功能类似，但是 bootm 用于启动 uImage 镜像文件

boot 自动化启动命令

boot 命令也是用来启动 Linux 系统的，只是 boot 会读取环境变量 bootcmd 来启动 Linux 系统, bootcmd这个环境变量保存着引导命令,其实就是启动的命令集合

远程拉取启动

setenv bootcmd 'tftp 80800000 zImage; tftp 83000000 imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb;
bootz 80800000 - 83000000'
saveenv
boot

前面说过 uboot 倒计时结束以后就会启动 Linux 系统，其实就是执行的 bootcmd 中的启动命令

默认就是远程网络启动

从EMMC中启动

修改bootcmd

setenv bootcmd 'fatload mmc 1:1 80800000 zImage; fatload mmc 1:1 83000000 imx6ull-14x14-
emmc-7-1024x600-c.dtb; bootz 80800000 - 83000000'
savenev
boot

最终kernel开始启动，最终会卡在：

[    3.784511] b310            4096 mmcblk1boot0  (driver?)
[    3.789845] Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(0,0)
[    3.798121] ---[ end Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(0,0)
[   73.813077] random: nonblocking pool is initialized

没有找到根文件系统，这个很正常，因为没有设置 uboot 的
bootargs 环境变量，关于 bootargs 环境变量后面会讲解

其他命令

reset

reset //复位重启

go

用于跳转到RAM的地方来运行
注：我们从MMC中拷贝东西到RAM中，都是到80800000, 而裸机程序本体的链接地址是因为裸机例程的链接首地址就是 0X87800000

tftp 87800000 printf.bin
go 87800000

复习裸机烧录的镜像的地址结构

run

run 命令用于运行环境变量中定义的命令，

比如可以通过“run bootcmd”来运行 bootcmd 中的启动命令，这在后面调试linux驱动的时候，会频繁需要切换启动方式，用这个来执行环境变量脚本

setenv mybootemmc 'fatload mmc 1:1 80800000 zImage; fatload mmc 1:1 83000000 imx6ull- 14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb;bootz 80800000 - 83000000'

setenv mybootnand 'nand read 80800000 4000000 800000;nand read 83000000 6000000 100000;bootz 80800000 - 83000000'

setenv mybootnet 'tftp 80800000 zImage; tftp 83000000imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb;
bootz 80800000 - 83000000'

saveenv

#run mybootemmc
#run mybootnet

mtest

mtest 命令是一个简单的内存读写测试命令，可以用来测试自己开发板上的 DDR

mtest [start [end [pattern [iterations]]]]

mtest 80000000 80001000

Uboot 学习笔记

linux系统的组成部分

uboot 介绍

uboot 编译

uboot 烧录

uboot 网络（驱动开发调试用）

ping底层网络联通（2层，3层）

dhcp

Ubuntu主机 安装dhcp服务器

配置dhcp服务器内容

指定dhcp服务器使用的网卡

启动Ubuntu主机dhcp服务器

关闭防火墙，防止阻挡dhcp服务

nfs服务(尝试失败，一直超时)

tftp服务(尝试成功)

uboot RAM 操作

uboot ROM 操作

uboot 文件操作（不再是磁盘字节操作了）

fat文件系统格式

ext文件系统格式

mmc0,1分区内容

分区 0 里面到底是什么？

uboot boot操作

bootz 从远程拉取kernel + dtb到RAM 启动linux内核

bootz 本地ROM启动

bootm

boot 自动化启动命令

远程拉取启动

从EMMC中启动

其他命令

reset

go

run

mtest

Ubuntu主机安装dhcp服务器