移植U-Boot思路和实践 | 基于RK3399
时间：2023-04-07 16:07:00
0. 背景介绍
这一块在我们手里RK2017年3399开发板出厂时带.09版本的U-Boot。
U-Boot2017.09(Sep262021-08:53:15 0000) Model:ForlinxOK3399EvaluationBoard PreSerial:2 DRAM:2GiB Sysmem:init RelocationOffsetis:7dbe9000 Usingdefaultenvironment在此基础上，移植最新版本的开发板U-Boot，也就是U-Boot 2022.01。
1. U-Boot加载方式
U-Boot实质是bootloader，一肩是初始化操作系统的运行环境，包括初始化CPU、内存、串口等，第二是加载操作系统镜像文件，通常来说是操作系统内核镜像，但对于U-Boot SPL它还可以加载U-Boot镜像文件。
我们暂时不在乎如何加载操作系统的镜像文件。本文的目的是使新版本U-Boot在这块板上成功运行。
既然U-Boot是bootloader，然后我们必须了解芯片上电后程序的加载过程。RK至于3399，关于它的启动方式，请参阅以下内容：
CPU上电后加载程序的流程 | 基于RK3399
RK3399提供了外部bootloader如下图所示：
根据路线图，分为官方固件和两部分TPL/SPL加载U-Boot。
1.1 加载官方固件
流程1是基于RK官方部件ddr.bin和miniloader.bin这两个文件可以从RK github上获取。
git@github.com:rockchip-linux/rkbin.git除上述两份文件外，仓库还包括流程2中提到的内容bl31.elf文件。
使用mkimage将官方的ddr.bin和rkxx.bin打包成Bootrom程序可以识别和携带ID Block header的文件idbloader.img。
tools/mkimage-nrkxxxx-Trksd-drkxx_ddr_vx.xx.binidbloader.img catrkxx_miniloader_vx.xx.bin>>idbloader.imgidbloader.img包装完成后，其中包括rkxx_miniloader_xxx.bin加载u-boot.img文件。
另外，基于流程1的启动方式，还需要再生成trust.img，由rkxx_miniloader_xxx.bin负责加载。
毕竟流程1的启动模式是基于官方固件的，不能修改代码，看不见摸不着，不建议这样生成idbloader.img。
1.2 TPL/SPL加载
我们可以基于启动过程2U-Boot编译出TPL/SPL，其中TPL负责实现DDR初始化，TPL初始化结束后，它会bootrom程序，bootrom继续加载程序SPL，由SPL加载u-boot.itb文件。
通过以下命令TPL/SPL打包成idbloader.img。
tools/mkimage-nrkxxxx-Trksd-dtpl/u-boot-tpl.binidbloader.img catspl/u-boot-spl.bin>>idbloader.img建议用工艺2加载U-Boot.img，因为，可以基于U-Boot源码编译出TPL/SPL，然后自主修改各种配置。
2. U-Boot包
从RK我们可以在3399启动流程图中看到，U-Boot包里面除了u-boot.dtb和u-boot-nodtb.bin这两个U-Boot除了源代码编译的文件外，还包括bl31.elf、bl32.bin、tee.bin等ARM trust固件。其中bl31.elf必须有，bl32.bin、tee.bin可选，可不可选。
在使用TrustZone在技术嵌入式设备中，不可避免地需要解决从非安全侧切换到安全侧的问题。为了完成此切换，需要一个特殊的固件来切换非安全上下文和安全上下文。这个固件通常被称为arm trust firmware，在ARM官方维护的github我们可以下载它的完整代码。
https://github.com/ARM-software/arm-trusted-firmware当然RK官方也提供bl31.elf文件节省了我们的编译bl31.elf时间和精力。Rockchip官方github下载
https://github.com/rockchip-linux/rkbin/tree/master/bin/rk33基于以上分析，整理出所需文件：
idbloader.img<--------U-BootTPL/SPL u-boot.itb<-----------U-Boot和bl31.elf3.移植U-Boot
- step1
获取U-Boot源代码如下：
gitclonehttps://gitlab.denx.de/u-boot/u-boot.git获取到的U-Boot源码版本是2022.01。
#SPDX-License-Identifier:GPL-2.0 VERSION=2022 PATCHLEVEL=01 SUBLEVEL= EXTRAVERSION= NAME=- step2
准备bl31.elf文件如下：
gitclonegit@github.com:rockchip-linux/rkbin.git进入到u-boot文件夹设置bl31.elf文件路径。
rk@ubuntu:~/porting/u-boot$ls.. rk3399_bl31_v1.35.elfu-boot rk@ubuntu:~/porting/u-boot$exportBL31=../rk3399_bl31_v1.35.elf- step3
编译
手头没有这块板xxx_defconfig文件，但从U-Boot在源码中查看了许多其他板块xxx_defconfig文件。
rk@ubuntu:u-boot$lsconfigs/|grep3399 evb-rk3399_defconfig ficus-rk3399_defconfig firefly-rk3399_defconfig khadas-edge-captain-rk3399_defconfig khadas-edge-rk3399_defconfig khadas-edge-v-rk3399_defconfig leez-rk3399_defconfig nanopc-t4-rk3399_defconfig nanopi-m4-2gb-rk3399_defconfig nanopi-m4b-rk3399_defconfig nanopi-m4-k3399_defconfig
nanopi-neo4-rk3399_defconfig
nanopi-r4s-rk3399_defconfig
orangepi-rk3399_defconfig
pinebook-pro-rk3399_defconfig
puma-rk3399_defconfig
rock960-rk3399_defconfig
rock-pi-4c-rk3399_defconfig
rock-pi-4-rk3399_defconfig
rock-pi-n10-rk3399pro_defconfig
rockpro64-rk3399_defconfig
roc-pc-mezzanine-rk3399_defconfig
roc-pc-rk3399_defconfig
rk@ubuntu:u-boot$从log记录来看，evb-rk3399_defconfig应该是rk官方提交的，因此，选择这个xxx_defconfig文件作为默认config。
rk@ubuntu:~/porting/u-boot$ git log configs/evb-rk3399_defconfig
...
commit 4473a1c4d648a0567c46333b81533d1030345e12
Author: Yifeng Zhao
Date: Tue Jun 29 16:24:43 2021 +0800
rockchip: config: evb-rk3399: add hs400 and SDMA support
This enable hs400 and SDMA support for emmc on evb-rk3399.
Signed-off-by: Yifeng Zhao
Reviewed-by: Kever Yang
...
commit 5c5435093a6c0a6995351b64c6b8b08fe7d6bf59
Author: Kever Yang
Date: Tue Aug 11 14:47:01 2020 +0800
rockchip: config: evb-rk3399: Add rockchip dwmmc support
This enable support for SD card on evb-rk3399.
Signed-off-by: Kever Yang
... 生成默认配置文件，如下：
make evb-rk3399_defconfig编译U-Boot，交叉编译工具链使用了开发板自带的，它又不是全局环境变量，懒得改了，直接用。当然，大家可以使用自己的交叉编译工具链。
# 交叉编译工具链需要指定
make CROSS_COMPILE=xxxx/aarch64-linux-gnu-编译结果：
...
AR tpl/fs/built-in.o
LD tpl/u-boot-tpl
OBJCOPY tpl/u-boot-tpl-nodtb.bin
CAT tpl/u-boot-tpl-dtb.bin
COPY tpl/u-boot-tpl.bin
SYM tpl/u-boot-tpl.sym
MKIMAGE u-boot-dtb.img
./"arch/arm/mach-rockchip/make_fit_atf.py" \
arch/arm/dts/rk3399-evb.dtb > u-boot.its
MKIMAGE u-boot.itb
MKIMAGE tpl/u-boot-tpl-rockchip.bin
CAT idbloader.img
CAT u-boot-rockchip.bin
rk@ubuntu:~/porting/u-boot$至此，我们已经获取到了所需的idbloader.img和u-boot.itb两个文件。
- step4
烧录
我手中这块开发板基于emmc启动，按照RK官方要求将idbloader.img烧录到emmc的0x40扇区，u-boot.itb烧录到0x4000扇区。
+--------+----------------+----------+-------------+---------+
| Boot | Terminology #1 | Actual | Rockchip | Image |
| stage | | program | Image | Location|
| number | | name | Name | (sector)|
+--------+----------------+----------+-------------+---------+
| 2 | Secondary | U-Boot |idbloader.img| 0x40 |
| | Program | TPL/SPL | | |
| | Loader (SPL) | | | |
| | | | | |
| 3 | - | U-Boot | u-boot.itb | 0x4000 |
| | | | uboot.img | |
+--------+----------------+----------+-------------+---------+烧录方法有两种，一种是基于RK的官方烧录工具AndroidTool.exe，另外一种是在开发板上直接烧写emmc。
官方AndroidTool.exe是基于recovery模式实现的，如果你的板子带有recovery按键，可以使用这种方式。
开发板上直接烧写emmc，可以通过网络或者串口直接将待烧录文件加载到板子中。
[root@rk3399:/]# lrz
lrz waiting to receive.
Starting zmodem transfer. Press Ctrl+C to cancel.
Transferring idbloader.img...
100% 138 KB 138 KB/sec 00:00:01 0 Errors
Transferring u-boot.itb...
100% 751 KB 150 KB/sec 00:00:05 0 Errors
[root@rk3399:/]#烧写，需要注意的是烧写完执行sync操作，否则，可能会烧写失败。
[root@rk3399:/]# dd if=idbloader.img of=/dev/mmcblk2 seek=64
277+1 records in
277+1 records out
142034 bytes (142 kB, 139 KiB) copied, 0.00497 s, 28.6 MB/s
[root@rk3399:/]#
[root@rk3399:/]# dd if=u-boot.itb of=/dev/mmcblk2 seek=16384
1503+1 records in
1503+1 records out
769952 bytes (770 kB, 752 KiB) copied, 0.0608755 s, 12.6 MB/s
[root@rk3399:/]# sync- step5
重启开发板，从U-Boot版本和编译的时间戳可以确认，成功加载并执行了新的U-Boot 2022.01：
U-Boot 2022.01-00450-g25711b07ca (Jan 14 2022 - 09:37:38 +0800)
SoC: Rockchip rk3399
Reset cause: RST
Model: Rockchip RK3399 Evaluation Board
DRAM: 2 GiB
PMIC: RK808
Core: 245 devices, 24 uclasses, devicetree: separate
MMC: mmc@fe320000: 1, mmc@fe330000: 0
Loading Environment from MMC... OK
In: serial
Out: serial
Err: serial
Model: Rockchip RK3399 Evaluation Board
Net: eth0: ethernet@fe300000
Hit any key to stop autoboot: 0
......最后要说的是，我敢这么胡乱搞开发板的固件，并不担心它会成为一块砖头，因为，有Maskrom模式可以将它恢复出厂设置。
另外，移植的U-Boot是基于evb-rk3399_defconfig生成的配置文件，后面基于此进行其他修改。
