1 启动介绍

首先，让我们弄清楚这个概念，当我们启动 Linux 操作系统时，有很多启动阶段；

然后，我们需要知道 image 应该如何打包，image 位于何处；

最后，我们将解释如何写入不同的媒体和从那里 boot 。

以下是 Rockchip 预发布的二进制文件，稍后可能会提到：

​​GitHub - rockchip-linux/rkbin: Firmware and Tool Binarys​​

1.1 启动流程

本章介绍了 Rockchip 应用处理器的一般启动流程，包括在Rockchip平台上使用什么 image 作为启动路径的细节：

- 使用来自 Upstream 或 Rockchip U-Boot 的 U-Boot TPL/SPL ，它们完全是源代码；

- 使用 Rockchp idbLoader，它由 Rockchip ​​rkbin project​​ 的 Rockchip ddr init bin 和 miniloader bin 组合而成；

+--------+----------------+----------+-------------+---------+
| Boot   | Terminology #1 | Actual   | Rockchip    | Image   |
| stage  |                | program  |  Image      | Location|
| number |                | name     |   Name      | (sector)|
+--------+----------------+----------+-------------+---------+
| 1      |  Primary       | ROM code | BootRom     |         |
|        |  Program       |          |             |         |
|        |  Loader        |          |             |         |
|        |                |          |             |         |
| 2      |  Secondary     | U-Boot   |idbloader.img| 0x40    | pre-loader
|        |  Program       | TPL/SPL  |             |         |
|        |  Loader (SPL)  |          |             |         |
|        |                |          |             |         |
| 3      |  -             | U-Boot   | u-boot.itb  | 0x4000  | including u-boot and atf
|        |                |          | uboot.img   |         | only used with miniloader
|        |                |          |             |         |
|        |                | ATF/TEE  | trust.img   | 0x6000  | only used with miniloader
|        |                |          |             |         |
| 4      |  -             | kernel   | boot.img    | 0x8000  |
|        |                |          |             |         |
| 5      |  -             | rootfs   | rootfs.img  | 0x40000 |
+--------+----------------+----------+-------------+---------+

当我们谈到从 eMMC/SD/U-Disk/Net 启动时，它们的概念不同：

  • 阶段1总是在 boot rom 中，它加载阶段2并可能加载阶段3（当启用 SPL_BACK_TO_BROM 选项时）。
  • 从 SPI Flash 启动是指 SPI Flash 中的第2和第3阶段（仅限 SPL 和 U-Boot ）的固件，在其他地方是指阶段4/5的固件；
  • 从 eMMC 启动是指 eMMC 中的所有固件（包括阶段2、3、4、5）；
  • 从 SD Card 启动是指 SD Card 中的所有固件（包括阶段2、3、4、5）；
  • 从 U-Disk 启动是指磁盘中第4阶段和第5阶段（不包括 SPL和 U-Boot ）的固件，可选仅包括第5阶段；
  • 从 Net/Tftp 启动是指网络上第4阶段和第5阶段的固件（不包括 SPL 和 U-Boot ）；

​​

Rockchip | 启动引导的各个阶段及其对应固件_linux

​​

Boot Flow 1 是典型的使用 Rockchip miniloader 的 Rockchip 启动流程；

Boot Flow 2 用于大多数 SOCs，U-Boot TPL 用于 ddr 初始化，SPL用于 trust（ATF/OP-TEE）加载并运行到下一阶段；

注意1：若 loader1 有一个以上的阶段，程序将回到 bootrom 和 bootrom 加载并运行到下一个阶段。例如，如果 loader1 是 tpl 和 spl，bootrom 将首先运行到 tpl，tpl init ddr，然后返回 bootrom，然后加载并运行到 spl。

注意2：如果启用 trust ，loader1 需要同时加载 trust和 u-boot，然后在安全模式下运行 trust（armv8中为EL3），trust 执行初始化并在非安全模式下运行到 u-boot（armv8中的EL2）。

注意3：对于 trust 是 trust.img 或者 u-boot.itb，armv7 只有一个 tee.bin，而 armv8 有 bl31.elf 和 bl32 选项。

注意4：在 boot.img 中，内容可以是 zImage 及其Linux dtb，也可以是 grub.efi，也可以是AOSP boot.img，ramdisk为可选项；

1.2 打包选项

在我们知道启动阶段之后，

以下是第2~4阶段打包前的文件列表：

  • 源代码：
  • u-boot：u-boot-spl.bin, u-boot.bin（可使用 u-boot-nodtb.bin 和 u-boot.dtb 代替）
  • kernel：kernel Image/zImage 文件、kernel dtb，
  • ATF：bl31.elf；
  • Rockchip binary：
  • ddr、usbplug、miniloader、bl31/op-tee（均带有“rkxx_”前缀和“_x.xx.bin”版本后缀）；

我们为不同的解决方案提供了两种不同的 boot-loader 方法，它们的步骤和请求文件也完全不同。但并非所有平台都支持这两种引导加载程序方法。以下是要从这些文件打包 image 的类型：

1.2.1 The Pre-bootloader(idbloader)

什么是 idbloader？

idbloader.img文件是一个 Rockchip 格式的预加载程序，假设在SoC启动时工作，它包含：

- 由 Rockchip BootRom 知道的 IDBlock 头；

- DRAM init 程序，由 MaskRom 加载，运行在 SRAM 内部；

- 下一级加载程序，由 MaskRom 加载并在 DDR SDRAM 上运行；

您可以使用以下方法获取 idbloader。

从 Rockchip release loader 获取用于 eMMC 的 idbloader

对于eMMC，不需要打包 idbloader.img 文件，如果您使用的是 Rockchip release loader，则可以使用以下命令在 eMMC 上获取 idbloader：

rkdeveloptool db rkxx_loader_vx.xx.bin
rkdeveloptool ul rkxx_loader_vx.xx.bin

打包 idbloader.img 文件来自 Rockchip binary：

对于SD boot 或 eMMC（使用 rockusb wl 命令更新），您需要一个idbloader（与 ddr 和 miniloader 结合使用）。

tools/mkimage -n rkxxxx -T rksd -d rkxx_ddr_vx.xx.bin idbloader.img
cat rkxx_miniloader_vx.xx.bin >> idbloader.img

打包 idbloader.img 文件从 U-Boot TPL/SPL（它们完全开源）：

tools/mkimage -n rkxxxx -T rksd -d tpl/u-boot-tpl.bin idbloader.img
cat spl/u-boot-spl.bin >> idbloader.img

下载 idbloader.img 到包含第2阶段的 0x40 地址偏移处，同时您需要一个 uboot.img 启动第3阶段。

1.2.2 U-Boot

1.2.2.1 uboot.img

使用 Rockchip miniloader 的 idbloader 时，需要软件包 u-boot.bin 通过Rockchip tool loaderimage转换为可加载的 miniloader 格式。

tools/loaderimage --pack --uboot u-boot.bin uboot.img $SYS_TEXT_BASE

其中 SoCs 可能有不同的 $SYS_TEXT_BASE。

1.2.2.2 u-boot.itb

使用 SPL 加载 ATF/OP-TEE 时，打包bl31.bin、u-boot-nodtb.bin 以及 uboot.dtb 为一个 FIT image。您可以跳过打包 Trust image 的步骤，并在下一节中下载该 image 。

make u-boot.itb

注意：请将 trust binary 复制到 u-boot 根目录并将其重命名为 tee.bin（armv7）或 bl31.elf（armv8）。

1.2.3 Trust

1.2.3.1 trust.img

使用 Rockchip miniloader 的 idbloader 时，需要使用 Rockchip tool trustmerge 将 bl31.bin 打包成可加载的 miniloader 格式。

tools/trustmerge tools/rk_tools/RKTRUST_RKXXXXTRUST.ini

下载 trust.img 到 0x6000 地址偏移处，用于使用Rockchip miniloader。

1.2.4 boot.img

此 image 将 kernel Image 和 dtb 文件打包到已知的文件系统（FAT 或 EXT2）image 中，以便进行启动发行版。

有关从 kernel zImage/Image、dtb 生成 boot.img 的详细信息，请参见的 ​​Install kernel​​ 。

下载 boot.img 到第4阶段的 0x8000 地址偏移处。

1.2.5 rootfs.img

下载 rootfs.img 到第5阶段的 0x40000 地址偏移处。只要您选择的 kernel 能够支持该文件系统，image 的格式就没有限制。

1.2.6 rkxx_loader_vx.xx.xxx.bin

这是 Rockchip 以 binary 方式提供的，用于使用 ​​rkdeveloptool​​ 升级固件到 eMMC，不能直接连接到媒体设备。

这是来自 ddr.bin, usbplug.bin, miniloader.bin 的包，Rockchip tool DB 命令将使 usbplug.bin 作为 Rockusb 设备在目标中运行。您可以跳过打包此 image，Rockchip 将在大多数时间提供此 image。

2 下载与从媒体设备启动

这里我们介绍如何将 image 写入不同的媒体设备。

准备好 image：

  • 使用 SPL:
  • idbloader.img
  • u-boot.itb
  • boot.img 或里面有 Image、dtb 与 exitlinux 的 boot 文件夹
  • rootfs.img
  • 使用 miniloader
  • idbloader.img
  • uboot.img
  • trust.img
  • boot.img 或里面有 Image、dtb 与 exitlinux 的 boot 文件夹
  • rootfs.img

2.1 从eMMC启动

eMMC在硬件板上，因此我们需要：

以下是下载 image 到目标的命令示例。

将 GPT 分区表下载到目标：

rkdeveloptool db rkxx_loader_vx.xx.bin
rkdeveloptool gpt parameter_gpt.txt
  • SPL：
rkdeveloptool db rkxx_loader_vx.xx.bin
rkdeveloptool wl 0x40 idbloader.img
rkdeveloptool wl 0x4000 u-boot.itb
rkdeveloptool wl 0x8000 boot.img
rkdeveloptool wl 0x40000 rootfs.img
rkdeveloptool rd
  • miniloader：
rkdeveloptool db rkxx_loader_vx.xx.bin
rkdeveloptool ul rkxx_loader_vx.xx.bin
rkdeveloptool wl 0x4000 uboot.img
rkdeveloptool wl 0x6000 trust.img
rkdeveloptool wl 0x8000 boot.img
rkdeveloptool wl 0x40000 rootfs.img
rkdeveloptool rd

2.2 从SD/TF Card启动

我们可以很容易地用 Linux-PC 的 dd 命令烧写 SD/TF card。

将 SD card 插入 PC，我们假设 /dev/sdb 是 SD card 设备。

  • SPL:
dd if=idbloader.img of=sdb seek=64
dd if=u-boot.itb of=sdb seek=16384
dd if=boot.img of=sdb seek=32768
dd if=rootfs.img of=sdb seek=262144
  • miniloader:
dd if=idbloader.img of=sdb seek=64
dd if=uboot.img of=sdb seek=16384
dd if=trust.img of=sdb seek=24576
dd if=boot.img of=sdb seek=32768
dd if=rootfs.img of=sdb seek=262144

为了确保拔出前所有东西都已写入 SD card ，建议运行以下命令：

sync

注意：使用从 SD card boot 时，需要更新 kernel 命令行到正确的 root 值（它位于 extlinux.conf）。

append  earlyprintk console=ttyS2,115200n8 rw root=/dev/mmcblk1p7 rootwait rootfstype=ext4 init=/sbin/init

在 u-boot 中将 GPT 分区表写入 SD card，u-boot 可以找到 boot 分区并运行到 kernel 中。

gpt write mmc 0 $partitions

2.3 从U-Disk启动

它与 ​​boot-from-sdcard​​​ 相同，但请注意 U-Disk 只支持第4阶段和第5阶段，有关详细信息，请参阅 ​​Boot Stage​​。

如果 U-Disk 用于第4阶段和第5阶段，请将 U-Disk 格式化为 GPT 格式，并且至少有2个分区，写入 boot.img 和 rootfs.img 到它们对应的分区；

如果 U-Disk 只用于第5阶段，我们可以直接 dd rootfs.img 到 U-Disk 设备。

注意：需要更新 kernel 命令行到正确的 root 值（它位于 extlinux.conf）。

append  earlyprintk console=ttyS2,115200n8 rw root=/dev/sda1 rootwait rootfstype=ext4 init=/sbin/init

2.4 从Network启动

To be continued.

3 更多参考

​​rkdeveloptool​​

​​rockusb​​

​​Rockchip Linux partition definition​​