nand数据手册智能座舱之存储篇第三篇---NAND Flash 一眼就看明白了-报价-上海羊羽卓进出口贸易有限公司

nand数据手册智能座舱之存储篇第三篇---NAND Flash 一眼就看明白了

发布时间 : 2024-11-23

作者 : 小编

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智能座舱之存储篇第三篇---NAND Flash 一眼就看明白了

上期内容我们重点说了NAND FLASH本身的一些特殊性，比如写之前要进行擦除，而且存在坏块的可能性性，所以很多车厂在评估NAND FLASH的时候，会评估目前容量的冗余量是多少，要保障有足够多的空间去预防坏块的产生后的数据搬移。

这期内容重点说说NAND FLASH的一些操作特性，怎么进行控制和读取的。这期的内容有点硬核，需要有一些专业知识的人进行阅读，科普类的文章咱们下期继续。

NAND FLASH的硬件特性介绍

上图是镁光 NAND FLASH MT29F1G08ABAEAH4的引脚（Pin）所对应的功能，简单翻译如下：

1. I/O0 ~ I/O7：用于输入地址/数据/命令，输出数据

2. CLE：Command Latch Enable，命令锁存使能，在输入命令之前，要先在模式寄存器中，设置CLE使能

3. ALE：Address Latch Enable，地址锁存使能，在输入地址之前，要先在模式寄存器中，设置ALE使能

4. CE#：Chip Enable，芯片使能，在操作Nand Flash之前，要先选中此芯片，才能操作

5. RE#：Read Enable，读使能，在读取数据之前，要先使CE＃有效。

6. WE#：Write Enable，写使能,在写取数据之前，要先使WE＃有效。

7. WP#：Write Protect，写保护

8. R/B#:Ready/Busy Output,就绪/忙,主要用于在发送完编程/擦除命令后,检测这些操作是否完成,忙,表示编程/擦除操作仍在进行中,就绪表示操作完成.

9. Vcc：Power，电源

10. Vss：Ground，接地

11. N.C：Non-Connection,未定义，未连接。

实际项目的NAND FLASH原理图

上图中我们可以发现有两个地方需要上拉电阻R/B#:、WP#，其他都是CPU同nand flash直接相连接。通过查询flash 的datasheet可以发现，这两个引脚是开漏极输出，需要上拉电阻。

而且可以看到电路设计中WP#引脚一端接上拉电阻，一端通过二极管和0欧姆电阻连接到CPU复位引脚，CPU主芯片平台的复位是低电平复位，WP#引脚是低电平的时候写保护有效，这样做的目的就是，在复位期间，即CPU复位引脚为低电平期间此时WP#引脚也为二极管电压（0.7V）为低电平，为写保护状态，在复位期间，CPU引脚状态不定，容易对flash进行误操作。这样做的目的就是硬件实现在CPU复位期间，flash是写保护状态，不允许写入的。

很多时候掉电产生的擦除数据，导致数据丢失无法开机、无法保存掉电记忆等等问题都可以使用这个方案来对策解决问题。

为何需要ALE和CLE

比如命令锁存使能(Command Latch Enable,CLE)和地址锁存使能(Address Latch Enable，ALE)，那是因为，Nand Flash就8个I/O，而且是复用的，也就是，可以传数据，也可以传地址，也可以传命令，为了区分你当前传入的到底是啥，所以，先要用发一个CLE（或ALE）命令，告诉nand Flash的控制器一声，我下面要传的是命令（或地址），这样，里面才能根据传入的内容，进行对应的动作。否则,nand flash内部,怎么知道你传入的是数据,还是地址,还是命令啊,也就无法实现正确的操作了。

Nand Flash只有8个I/O引脚的好处

1. 减少外围引脚：相对于并口(Parellel)的Nor Flash的48或52个引脚来说，的确是大大减小了引脚数目，这样封装后的芯片体积，就小很多。现在芯片在向体积更小，功能更强，功耗更低发展，减小芯片体积，就是很大的优势。同时，减少芯片接口，也意味着使用此芯片的相关的外围电路会更简化，避免了繁琐的硬件连线。

2. 提高系统的可扩展性，因为没有像其他设备一样用物理大小对应的完全数目的addr引脚，在芯片内部换了芯片的大小等的改动，对于用全部的地址addr的引脚，那么就会引起这些引脚数目的增加，比如容量扩大一倍，地址空间/寻址空间扩大一倍，所以，地址线数目/addr引脚数目，就要多加一个，而对于统一用8个I/O的引脚的Nand Flash，由于对外提供的都是统一的8个引脚，内部的芯片大小的变化或者其他的变化，对于外部使用者(比如编写nand flash驱动的人)来说，不需要关心，只是保证新的芯片，还是遵循同样的接口，同样的时序，同样的命令，就可以了。这样就提高了系统的扩展性。

片选无关(CE don’t-care)技术

Nand flash支持一个叫做CE don’t-care的技术，字面意思就是，不关心是否片选，那有人会问了，

如果不片选，那还能对其操作吗？答案就是，这个技术，主要用在当时是不需要选中芯片却还可以继续操作的这些情况：在某些应用，比如录音，音频播放等应用中，外部使用的微秒（us）级的时钟周期，此处假设是比较少的2us，在进行读取一页或者对页编程时，是对Nand Flash操作，这样的串行（Serial Access）访问的周期都是20/30/50ns，都是纳秒（ns）级的，此处假设是50ns，当你已经发了对应的读或写的命令之后，接下来只是需要Nand Flash内部去自己操作，将数据读取除了或写入进去到内部的数据寄存器中而已，此处，如果可以把片选取消，CE#是低电平有效，取消片选就是拉高电平，这样会在下一个外部命令发送过来之前，即微秒量级的时间里面，即2us－50ns≈2us，这段时间的取消片选，可以降低很少的系统功耗，但是多次的操作，就可以在很大程度上降低整体的功耗了。

总结起来简单解释就是：由于某些外部应用的频率比较低，而Nand Flash内部操作速度比较快，所以具体读写操作的大部分时间里面，都是在等待外部命令的输入，同时却选中芯片，产生了多余的功耗，此“不关心片选”技术，就是在Nand Flash的内部的相对快速的操作（读或写）完成之后，就取消片选，以节省系统功耗。待下次外部命令/数据/地址输入来的时候，再选中芯片，即可正常继续操作了。这样，整体上，就可以大大降低系统功耗了。

NAND FLASH 的读操作详细解读

以最简单的read操作为例，解释如何理解时序图，以及将时序图中的要求，转化为代码。解释时序图之前，让我们先要搞清楚，我们要做的事情：那就是，要从nand flash的某个页里面，读取我们要的数据。要实现此功能，会涉及到几部分的知识，至少很容易想到的就是：需要用到哪些命令，怎么发这些命令，怎么计算所需要的地址，怎么读取我们要的数据等等。

就好比你去图书馆借书，想想是一个什么样的流程，首先得告诉馆长你要要借书还是还书、然后把要借书的位置告诉馆长，最后是把图书卡或者借书证件给馆长，此时就耐心等待要借的书籍了。

下面，就一步步的解释，需要做什么，以及如何去做：

1.需要使用何种命令

首先，是要了解，对于读取数据，要用什么命令。

下面是datasheet中的命令集合：

很容易看出，我们要读取数据，要用到Read命令，该命令需要2个周期，第一个周期发0x00，第二个周期发0x30。

2.发送命令前的准备工作以及时序图各个信号的具体含义

知道了用何命令后，再去了解如何发送这些命令。

Nand Flash数据读取操作的时序图

注：此图来自镁光的型号MT29F1G08ABAEAH4:E的nand flash的数据手册(datasheet)。

我们来一起看看，我在图中的特意标注的①边上的红色竖线。

红色竖线所处的时刻，是在发送读操作的第一个周期的命令0x00之前的那一刻。让我们看看，在那一刻，其所穿过好几行都对应什么值，以及进一步理解，为何要那个值。

（1）红色竖线穿过的第一行，是CLE。还记得前面介绍命令所存使能（CLE）那个引脚吧？CLE，将CLE置1，就说明你将要通过I/O复用端口发送进入Nand Flash的，是命令，而不是地址或者其他类型的数据。只有这样将CLE置1，使其有效，才能去通知了内部硬件逻辑，你接下来将收到的是命令，内部硬件逻辑，才会将受到的命令，放到命令寄存器中，才能实现后面正确的操作，否则，不去将CLE置1使其有效，硬件会无所适从，不知道你传入的到底是数据还是命令了。

（2）而第二行，是CE#，那一刻的值是0。这个道理很简单，你既然要向Nand Flash发命令，那么先要选中它，所以，要保证CE#为低电平，使其有效，也就是片选有效。

（3）第三行是WE#，意思是写使能。因为接下来是往nand Flash里面写命令，所以，要使得WE#有效，所以设为低电平。

（4）第四行，是ALE是低电平，而ALE是高电平有效，此时意思就是使其无效。而对应地，前面介绍的，使CLE有效，因为将要数据的是命令，而不是地址。如果在其他某些场合，比如接下来的要输入地址的时候，就要使其有效，而使CLE无效了。

（5）第五行，RE#，此时是高电平，无效。可以看到，知道后面低6阶段，才变成低电平，才有效，因为那时候，要发生读取命令，去读取数据。

（6）第六行，就是我们重点要介绍的，复用的输入输出I/O端口了，此刻，还没有输入数据，接下来，在不同的阶段，会输入或输出不同的数据/地址。

（7）第七行，R/B#,高电平，表示R（Ready）/就绪，因为到了后面的第5阶段，硬件内部，在第四阶段，接受了外界的读取命令后，把该页的数据一点点送到页寄存器中，这段时间，属于系统在忙着干活，属于忙的阶段，所以，R/B#才变成低，表示Busy忙的状态的。

介绍了时刻①的各个信号的值，以及为何是这个值之后，相信，后面的各个时刻，对应的不同信号的各个值，大家就会自己慢慢分析了，也就容易理解具体的操作顺序和原理了。

3.如何计算出，我们要传入的地址

在介绍具体读取数据的详细流程之前，还要做一件事，那就是，先要搞懂我们要访问的地址，以及这些地址，如何分解后，一点点传入进去，使得硬件能识别才行。

此处还是以MT29F1G08ABAEAH4:E为例，此nand flash，一共有1024个块，每个块内有64页，每个页是2K+64 Bytes，假设，我们要访问其中的第1000个块中的第25页中的1208字节处的地址，此时，我们就要先把具体的地址算出来：

物理地址=块大小×块号+页大小×页号+页内地址=1000×128K+2K×25+1208=0x7D0CCB8,接下来，我们就看看，怎么才能把这个实际的物理地址，转化为nand Flash所要求的格式。

在解释地址组成之前，先要来看看其datasheet中关于地址周期的介绍：

图 Nand Flash的地址周期组成

结合时序图的2，3阶段，我们可以看出，此nand flash地址周期共有4个，2个列(Column)周期，2个行（Row）周期。

而对于对应的，我们可以看出，实际上，列地址CA0~CA10，就是页内地址，11位地址范围是从0到2047，即2K,而多出的A11，理论上可以表示2048～4095，但是实际上，上述规格书中说明当CA11为1时，CA【10：6】都必须为0，所以我们最多也只用到了2048～2112，用于表示页内的oob区域，其大小是64字节。

PA0～PA5，称作页号，页的号码，可以定位到具体是哪一个页。由6个位控制，最多寻址64页，符合规格书中的一块有64页。

而其中，BA6～BA15，表示对应的块号，即属于哪个块,有10个位控制，寻址范围为1024个块。

// 可见：地址的传输顺序是是页内地址，页号，块号。从小到大。

简单解释完了地址组成，那么就很容易分析上面例子中的地址了：

0x7D0CCB8 = 0111 1101 0000 1100 0000 1100 1011 1000，分别分配到4个地址周期就是：

1st 周期，CA7～CA0 ：1011 1000 = 0x B8

2nd周期，CA11～CA8 ：0000 1100 = 0x 0C

3rd周期，BA7～PA0 ：0000 1100 = 0x 0C

4th周期，A27～A20 ：0111 1101 = 0x 7D

注意，上图图中对应的，*L，意思是低电平，由于未用到那些位，datasheet中强制要求设为0，所以，才有上面的2nd周期中的高4位是0000.。因此，接下来要介绍的，我们要访问第1000个块中的第25页中的1208字节处的话，所要传入的地址就是分4个周期，分别传入2个列地址的：0xB8，0x0C，然后再传2个行地址的：0x0C，0x7D，这样硬件才能识别。

4.读操作过程的解释

准备工作终于完了，下面就可以开始解释说明，对于读操作的，上面图中标出来的，1-6个阶段，具体是什么含义。

（1）操作准备阶段：此处是读（Read）操作，所以，先发一个图5中读命令的第一个阶段的0x00,表示，让硬件先准备一下，接下来的操作是读。

（2）发送两个周期的列地址。也就是页内地址，表示，我要从一个页的什么位置开始读取数据。

（3）接下来再传入三个行地址。对应的也就是页号。

（4）然后再发一个读操作的第二个周期的命令0x30。接下来，就是硬件内部自己的事情了。

（5）Nand Flash内部硬件逻辑，负责去按照你的要求，根据传入的地址，找到哪个块中的哪个页，然后把整个这一页的数据，都一点点搬运到页缓存中去。而在此期间，你所能做的事，也就只需要去读取状态寄存器，看看对应的位的值，也就是R/B#那一位，是1还是0，0的话，就表示，系统是busy，仍在”忙“（着读取数据），如果是1，就说系统活干完了，忙清了，已经把整个页的数据都搬运到页缓存里去了，你可以接下来读取你要的数据了。

对于这里。估计有人会问了，这一个页一共2048+64字节，如果我传入的页内地址，就像上面给的1028一类的值，只是想读取1028到2011这部分数据，而不是页开始的0地址整个页的数据，那么内部硬件却读取整个页的数据出来，岂不是很浪费吗？答案是，的确很浪费，效率看起来不高，但是实际就是这么做的，而且本身读取整个页的数据，相对时间并不长，而且读出来之后，内部数据指针会定位到你刚才所制定的1208的那个位置。

（6）接下来，就是“窃取“系统忙了半天之后的劳动成果的时候了，呵呵。通过先去Nand Flash的控制器中的数据寄存器中写入你要读取多少个字节(byte)/字(word)，然后就可以去Nand Flash的控制器的FIFO中，一点点读取你要的数据了。

至此，整个Nand Flash的读操作就完成了。

对于其他操作，可以根据上面的分析，一点点自己去看datasheet，根据里面的时序图去分析具体的操作过程，然后对照代码，会更加清楚具体是如何实现的。

NAND FLASH 搭配NOR FLASH的优缺点

常见的应用组合就是，用小容量的Nor Flash存储启动代码，比如uboot，系统启动后,初始化对应的硬件，包括SDRAM等，然后将Nand Flash上的Linux 内核读取到内存中，做好该做的事情后，就跳转到SDRAM中去执行内核了。

这样的好处是由于NAND 本身有坏块的可能性，所以为了保障启动万无一失，很多要求高级安全的产品，标注必须从NOR Flash启动uboot，而且从NOR启动还有一个好处就是启动速度快，NAND Flash的优点是容量大，但是读取速度不快，比不上NOR Flash，比如一些对于开机速度有要求的产品应用，比如车载液晶仪表，这类产品为了快速启动一般都是NOR FLASH+EMMC的配置，当然像赛普拉斯平台直接上hyperflash那就更快了。

NAND Flash的ECC校验简单说明

我们先来说说为什么需要ECC校验这个事情，其实上一篇文章我们说过由于NAND flash的自身的不稳定性，存在位翻转的现象，所以就存在写入到flash中的数据和读出来的数据不一样的情况发生，此时就需要有一个检验的机制，防止读出来的不正确，还可以纠正过来。

其实这个就类似于去银行存钱，你存了1W，过几天去银行去取钱的时候发现只有9000了，这个时候你就会拿出存条找银行理论，上次明明存的就是1W啊，你少的1000必须跟我纠正过来，其实这个就是NAND flash的ECC检验原理，发现有读出来的数据和存进去的数据不正确，此时就需要去纠正回来，当然这里的纠正的数据是有限制的，不是所有数据出错都能纠正过来。

ECC 校验是在奇偶校验的基础上发展而来的，它将数据块看作一个矩阵，利用矩阵的行、列奇偶信息生成 ECC 校验码。它能够检测并纠正单比特错误和检测双比特错误，但对双比特以上的错误不能保证检测。它克服了传统奇偶校验只能检出奇数位出错、校验码冗长、不能纠错的局限性。每 nbit 的 Ecc 数值可满足 2的n次方bit 数据包的校验要求。

当往Nand Flash 的Page 中写入数据的时候，每256字节我们生成一个ECC 校验和，称之为原ECC校验和，保存到 PAGE 的OOB数据区中。当从Nand Flash 中读取数据的时候，每 256 字节我们生成一个ECC校验和，称之为新 ECC 校验和。

校验的时候，根据上述ECC生成原理不难推断：将从 OOB 区中读出的原 ECC校验和新ECC校验和按位异或，若结果为0，则表示不存在错（或是出现了ECC无法检测的错误）：若3个字节异或结果中存在11个比特位为1，表示存在一个比特错误，且可纠正；若3个字节异或结果中只存在1个比特位为1，表示OOB区出错：其他情况均表示出现了无法纠正的错误。

这两期我们基本上把NAND FLASH的相关设计和使用都完整讲了一遍，下期会讲讲车载DRAM和EMMC的相关内容，敬请期待。

「正点原子Linux连载」第三十章U-Boot使用实验(二）

1）实验平台：正点原子Linux开发板

2）摘自《正点原子 I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南》

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30.4.7 EXT格式文件系统操作命令

uboot有ext2和ext4这两种格式的文件系统的操作命令，常用的就四个命令，分别为：ext2load、ext2ls、ext4load、ext4ls和ext4write。这些命令的含义和使用与fatload、fatls和fatwrit一样，只是ext2和ext4都是针对ext文件系统的。比如ext4ls命令，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，输入命令：

ext4ls mmc 1:2

结果如图30.4.7.1所示：

图30.4.7.1ext4ls命令

关于ext格式文件系统其他命令的操作参考30.4.6小节的即可，这里就不讲解了。

30.4.8 NAND操作命令

uboot是支持NAND Flash的，所以也有NAND Flash的操作命令，前提是使用的NAND版本的核心板，并且编译NAND核心板对应的uboot，然后使用imxdownload软件将u-boot.bin烧写到SD卡中，最后通过SD卡启动。一般情况下NAND版本的核心板已经烧写好了uboot、linux kernel和rootfs这些文件，所以可以将BOOT拨到NAND，然后直接从NAND Flash启动即可。

NAND版核心板启动信息如图30.4.8.1所示：

图30.4.8.1 NAND核心板启动信息

从图30.4.8.1可以看出，当前开发板的NAND容量为512MiB。输入“? nand”即可查看所有有关NAND令，如图30.4.8.2所示：

图30.4.8.2 NAND相关操作命令

可以看出，NAND相关的操作命令少，本节我们讲解一些常用的命令。

1、nand info命令

此命令用户打印NAND Flash信息，输入“nandinfo”，结果如图30.4.8.3所示：

图30.4.8.3 nand信息

图30.4.8.3中给出了NAND的页大小、OOB域大小，擦除大小等信息。可以对照着所使用的NAND Flash数据手册来查看一下这些信息是否正确。

2、nanddevice命令

nanddevice用于切换NAND Flash，如果你的板子支持多片NAND的话就可以使用此命令来设置当前所使用的NAND。这个需要你的CPU有两个NAND控制器，并且两个NAND控制器各接一片NAND Flash。就跟I.MX6U有两个SDIO接口，这两个SDIO接口可以接两个MMC设备一样。不过一般情况下CPU只有一个NAND接口，而且在使用中只接一片NAND。

3、nanderase命令

nanderase命令用于擦除NAND Flash，NAND Flash的特性决定了在向NAND Flash写数据之前一定要先对要写入的区域进行擦除。“nanderase”命令有三种形式：

nand erase[.spread] [clean] off size //从指定地址开始(off)开始，擦除指定大小(size)的区域。

nand erase.part [clean] partition //擦除指定的分区

nand erase.chip [clean] //全篇擦除

NAND的擦除命令一般是配合写命令的，后面讲解NAND写命令的时候在演示如何使用“nand erase”。

4、nandwrite命令

此命令用于向NAND指定地址写入指定的数据，一般和“nanderase”命令配置使用来更新NAND中的uboot、linuxkernel或设备树等文件，命令格式如下：

nand write addr off size

addr是要写入的数据首地址，off是NAND中的目的地址，size是要写入的数据大小。

以更新NAND中的uboot为例，讲解一下如何使用此命令。先编译出来NAND版本的u-boot.imx文件，在烧写之前要先对NAND进行分区，也就是规划好uboot、linuxkernel、设备树和根文件系统的存储区域，I.MX6U-ALPHA开发板的NAND分区如下：

0x000000000000-0x000004000000 : "boot"

0x000004000000-0x000006000000 : "kernel"

0x000006000000-0x000007000000 : "dtb"

0x000007000000-0x000020000000 : "rootfs"

一共有四个分区，第一个分区存放uboot，地址范围为0x0~0x4000000(共64MB)；第二个分区存放kernel(也就是linuxkernel)，地址范围为0x4000000~0x6000000(共32MB)；第三个分区存放dtb(设备树)，地址范围为0x6000000~0x7000000(共16MB)；剩下的所有存储空间全部作为最后一个分区，存放rootfs(根文件系统)。

uboot是从地址0开始存放的，其实用不了这么大的区域，但是为了好管理才分配了这么大的，将NAND版本的u-boot.imx文件放到Ubuntu中的tftpboot目录中，然后使用tftp命令将其下载到开发板的0X87800000地址处，最终使用“nandwrite”将其烧写到NAND中，命令如下：

tftp 0x87800000 u-boot.imx //下载u-boot.imx到DRAM中

nand erase 0x0 0x100000 //从地址0开始擦除1MB的空间

nand write 0x87800000 0x0 0x100000 //将接收到的u-boot.imx写到NAND中

u-boot.imx很小，一般就是4,5百KB，所以擦除1MB的空间就可以了。写入的时候也是按照1M的数据写入的，所以肯定会写入一些无效的数据。你也可以将写入的大小改为u-boot.imx这个文件的大小，这样写入的数据量就是u-boot.imx的实际大小了。

同理我们也可以更新NAND中的linuxkernel和设备树(dtb)文件，命令如下：

tftp 0x87800000 zImage //下载zImage到DRAM中

nand erase 0x4000000 0xA00000 //从地址0x4000000开始擦除10MB的空间

nand write 0x87800000 0x4000000 0xA00000 //将接收到的zImage写到NAND中

这里我们擦出了10MB的空间，因为一般zImage就是6,7MB左右，10MB肯定够了，如果不够的话就将在多擦除一点就行了。

最后烧写设备树(dtb)文件文件，命令如下：

tftp 0x87800000 imx6ull-alientek-nand.dtb //下载dtb到DRAM中

nand erase 0x6000000 0x100000 //从地址0x6000000开始擦除1MB的空间

nand write 0x87800000 0x6000000 0x100000 //将接收到的dtb写到NAND中

dtb文件一般只有几十KB，所以擦除1M是绰绰有余的了。

根文件系统(rootfs)就不要在uboot中更新了，还是使用NXP提供的MFGTool工具来烧写，因为根文件系统太大！很有可能超过开发板DRAM的大小，这样连下载都没法下载，更别说更新了。

4、nand read命令

此命令用于从NAND中的指定地址读取指定大小的数据到DRAM中，命令格式如下：

nand read addr off size

addr是目的地址，off是要读取的NAND中的数据源地址，size是要读取的数据大小。比如我们读取设备树(dtb)文件到0x83000000地址处，命令如下：

nand read 0x83000000 0x6000000 0x19000

过程如图30.4.8.4所示：

图30.4.8.4 nandread读取过程

设备树文件读取到DRAM中以后就可以使用fdt命令来对设备树进行操作了，首先设置fdt的地址，fdt地址就是DRAM中设备树的首地址，命令如下：

fdtaddr 83000000

设置好以后可以使用“fdtheader”来查看设备树的头信息，输入命令：

fdtheader

结果如图30.4.8.5所示：

图30.4.8.5 设备树头信息

输入命令“fdtprint”就可以查看设备树文件的内容，输入命令：

fdtprint

结果如图30.4.8.6所示：

图30.4.8.6 设备树文件

图30.4.8.6中的文件就是我们写到NAND中的设备树文件，至于设备树文件的详细内容我们后面会有专门的章节来讲解，这里大家知道这个文件就行了。

NAND常用的操作命令就是擦除、读和写，至于其他的命令大家可以自行研究一下，一定不要尝试全片擦除NAND的指令！！否则NAND就被全部擦除掉了，什么都没有了，又得重头烧整个系统。

30.4.9 BOOT操作命令

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。常用的跟boot有关的命令有：bootz、bootm和boot。

1、bootz命令

要启动Linux，需要先将Linux镜像文件拷贝到DRAM中，如果使用到设备树的话也需要将设备树拷贝到DRAM中。可以从EMMC或者NAND等存储设备中将Linux镜像和设备树文件拷贝到DRAM，也可以通过nfs或者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命令用于自动zImage镜像文件，bootz命令格式如下：

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

命令bootz有三个参数，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。现在我们使用网络和EMMC两种方法来启动Linux系统，首先将I.MX6U-ALPHA开发板的Linux镜像和设备树发送到Ubuntu主机中的tftpboot文件夹下。Linux镜像文件前面已经放到了tftpboot文件夹中，现在把设备树文件放到tftpboot文件夹里面。以EMMC核心板为例，将开发板光盘->8、开发板系统镜像->imx6ull-alientek-emmc.dtb文件发送到Ubuntu主机中的tftpboot文件夹里面，完成以后的tftpboot文件夹如图30.4.9.1所示：

图30.4.9.1tftpboot文件夹

下载Linux镜像文件和设备树都准备好了，我们先学习如何通过网络启动Linux，使用tftp命令将zImage下载到DRAM的0X80800000地址处，然后将设备树imx6ull-alientek-emmc.dtb下载到DRAM中的0X83000000地址处，最后之后命令bootz启动，命令如下：

tftp 80800000 zImage

tftp 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb

bootz 80800000 – 83000000

命令运行结果如图30.4.9.2所示：

图30.4.9.2通过网络启动Linux

上图就是我们通过tftp和bootz命令来从网络启动Linux系统，如果我们要从EMMC中启动Linux系统的话只需要使用命令fatload将zImage和imx6ull-alientek-emmc.dtb从EMMC的分区1中拷贝到DRAM中，然后使用命令bootz启动即可。先使用命令fatls查看要下EMMC的分区1中有没有Linux镜像文件和设备树文件，如果没有的话参考30.4.6小节中讲解的fatwrite命令将tftpboot中的zImage和imx6ull-alientek-emmc.dtb文件烧写到EMMC的分区1中。然后使用命令fatload将zImage和imx6ull-alientek-emmc.dtb文件拷贝到DRAM中，地址分别为0X80800000和0X83000000，最后使用bootz启动，命令如下：

fatload mmc 1:1 80800000 zImage

fatload mmc 1:1 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb

bootz 80800000 - 83000000

命令运行结果如图30.4.9.3所示：

图30.4.6.3从EMMC中启动Linux

2、bootm命令

bootm和bootz功能类似，但是bootm用于启动uImage镜像文件。如果不使用设备树的话启动Linux内核的命令如下：

bootmaddr

addr是uImage镜像在DRAM中的首地址。

如果要使用设备树，那么bootm命令和bootz一样，命令格式如下：

bootm [addr [initrd[:size]] [fdt]]

其中addr是uImage在DRAM中的首地址，initrd是initrd的地址，fdt是设备树(.dtb)文件在DRAM中的首地址，如果initrd为空的话，同样是用“-”来替代。

3、boot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是一个很重要的环境变量！其名字分为“boot”和“cmd”，也就是“引导”和“命令”，说明这个环境变量保存着引导命令，其实就是启动的命令集合，具体的引导命令内容是可以修改的。比如我们要想使用tftp命令从网络启动Linux那么就可以设置bootcmd为“tftp 80800000 zImage; tftp 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb; bootz 80800000 - 83000000”，然后使用saveenv将bootcmd保存起来。然后直接输入boot命令即可从网络启动Linux系统，命令如下：

setenv bootcmd 'tftp 80800000 zImage; tftp 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb; bootz 80800000 - 83000000'

saveenv

boot

运行结果如图30.4.6.4所示：

图30.4.6.4设置bootcmd从网络启动Linux

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。只要不修改bootcmd中的内容，以后每次开机uboot倒计时结束以后都会使用tftp命令从网络下载zImage和imx6ull-alientek-emmc.dtb，然后启动Linux。

如果想从EMMC启动那就设置bootcmd为“fatload mmc 1:1 80800000 zImage; fatload mmc 1:1 83000000 imx6ull-alientek_emmc.dtb; bootz 80800000 - 83000000”，然后使用boot命令启动即可，命令如下：

setenv bootcmd 'fatload mmc 1:1 80800000 zImage; fatload mmc 1:1 83000000 imx6ull-alientek_emmc.dtb; bootz 80800000 - 83000000'

savenev

boot

运行结果如图30.4.6.5所示：

图30.4.6.5设置bootcmd从EMMC启动Linux

如果不修改bootcmd的话，每次开机uboot倒计时结束以后都会自动从EMMC里面读取zImage和imx6ull-alientek-emmc.dtb，然后启动Linux。

30.4.10其他常用命令

uboot中还有其他一些常用的命令，比如reset、go、run和mtest等。

1、reset命令

reset命令顾名思义就是复位的，输入“reset”即可复位重启，如图30.4.10.1所示：

图30.4.10.1reset命令运行结果

2、go命令

go命令用于跳到指定的地址处执行应用，命令格式如下：

go addr [arg ...]

addr是应用在DRAM中的首地址，我们可以编译一下裸机例程的实验13_printf，然后将编译出来的printf.bin拷贝到Ubuntu中的tftpboot文件夹里面，注意，这里要拷贝printf.bin文件，不需要在前面添加IVT信息，因为uboot已经初始化好了DDR了。使用tftp命令将printf.bin下载到开发板DRAM的0X87800000地址处，因为裸机例程的链接首地址就是0X87800000，最后使用go命令启动printf.bin这个应用，命令如下：

tftp 87800000 printf.bin

go 87800000

结果如图30.4.10.2所示：

图30.4.10.2go命令运行裸机例程

从图30.4.10.2可以看出，通过go命令我们就可以在uboot中运行裸机例程。

3、run命令

run命令用于运行环境变量中定义的命令，比如可以通过“runbootcmd”来运行bootcmd中的启动命令，但是run命令最大的作用在于运行我们自定义的环境变量。在后面调试Linux系统的时候常常要在网络启动和EMMC/NAND启动之间来回切换，而bootcmd只能保存一种启动方式，如果要换另外一种启动方式的话就得重写bootcmd，会很麻烦。这里我们就可以通过自定义环境变量来实现不同的启动方式，比如定义环境变量mybootemmc表示从emmc启动，定义mybootnet表示从网络启动，定义mybootnand表示从NAND启动。如果要切换启动方式的话只需要运行“runmybootxxx(xxx为emmc、net或nand)”即可。

说干就干，创建环境变量mybootemmc、mybootnet和mybootnand，命令如下：

setenv mybootemmc 'fatload mmc 1:1 80800000 zImage; fatload mmc 1:1 83000000 imx6ull-alientek-emmc.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 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb; bootz 80800000 - 83000000'

saveenv

创建环境变量成功以后就可以使用run命令来运行mybootemmc、mybootnet或mybootnand来实现不同的启动：

runmybootemmc

或

run mytoobnand

或

run mybootnet

4、mtest命令

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，命令格式如下：

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

start是要测试的DRAM开始地址，end是结束地址，比如我们测试0X80000000~0X80001000这段内存，输入“mtest8000000080001000”，结果如图30.4.10.3所示：

图30.4.10.3mtest命令运行结果

从图30.4.10.3可以看出，测试范围为0X80000000~0X80001000，已经测试了486次，如果要结束测试就按下键盘上的“Ctrl+C”键。

至此，uboot常用的命令就讲解完了，如果要使用uboot的其他命令，可以查看uboot中的帮助信息，或者上网查询一下相应的资料。

图30.1.1uboot官网

我们可以在uboot官网下载uboot源码，点击图30.1.1中左侧Topics中的“Source Code”，打开如图30.1.2所示界面：

图30.1.2uboot源码界面

点击图30.1.2中的“FTP Server”，进入其FTP服务器即可看到uboot源码，如图30.1.3所示：

图30.1.3uboot源码

图30.1.3中就是uboot原汁原味的源码文件，目前最新的版本是2019.04。但是我们一般不会直接用uboot官方的U-Boot源码的。uboot官方的uboot源码是给半导体厂商准备的，半导体厂商会下载uboot官方的uboot源码，然后将自家相应的芯片移植进去。也就是说半导体厂商会自己维护一个版本的uboot，这个版本的uboot相当于是他们定制的。既然是定制的，那么肯定对自家的芯片支持会很全，虽然uboot官网的源码中一般也会支持他们的芯片，但是绝对是没有半导体厂商自己维护的uboot全面。

NXP就维护的2016.03这个版本的uboot，下载地址为：http://git.freescale.com/git/cgit.cgi/imx/uboot-imx.git/tag/?h=imx_v2016.03_4.1.15_2.0.0_ga&id=

rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga，下载界面如图30.1.4所示：

图30.1.4 NXP官方uboot下载界面

图30.1.4中的uboot-imx_rel_imx4.1.15_2.1.0_ga.xx(xx为zip、tar.gz或tar.bz2)就是NXP官方维护的uboott，后面我们学习uboot移植的时候就是使用的图30.1.4中的uboot，下载uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga.tar.bz2。我们已经放到了开发板光盘中，路径为：开发板光盘->1、程序源码->4、NXP官方原版Uboot和Linux->uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga.tar.bz2。图30.1.4中的uboot基本支持了NXP当前所有可以跑Linux的芯片，而且支持各种启动方式，比如EMMC、NAND、NOR FLASH等等，这些都是uboot官方所不支持的。但是图30.1.4中的uboot是针对NXP自家评估板的，如果是我们自己做的板子就需要修改NXP官方的uboot，使其支持我们自己做的板子，正点原子的I.MX6U开发板就是自己做的板子，虽然大部分都参考了NXP官方的I.MX6ULL EVK开发板，但是还是有很多不同的地方，所以需要修改NXP官方的uboot，使其适配正点原子的I.MX6U开发板。所以当我们拿到开发板以后，是有三种uboot的，这三种uboot的区别如表30.1.1所示：

种类

描述

uboot官方的uboot代码

由uboot官方维护开发的uboot版本，版本更新快，基本包含所有常用的芯片。

半导体厂商的uboot代码

半导体厂商维护的一个uboot，专门针对自家的芯片，在对自家芯片支持上要比uboot官方的好。

开发板厂商的uboot代码

开发板厂商在半导体厂商提供的uboot基础上加入了对自家开发板的支持。

表30.1.1三种uboot的区别

那么这三种uboot该如何选择呢？首先uboot官方的基本是不会用的，因为支持太弱了。最常用的就是半导体厂商或者开发板厂商的uboot，如果你用的半导体厂商的评估板，那么就使用半导体厂商的uboot，如果你是购买的第三方开发板，比如正点原子的I.MX6ULL开发板，那么就使用正点原子提供的uboot源码（也是在半导体厂商的uboot上修改的）。当然了，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。

本节是uboot的使用，所以就直接使用正点原子已经移植好的uboot，这个已经放到了开发板光盘中了，路径为：开发板光盘->1、程序源码->3、正点原子修改后的Uboot和Linux->uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek.tar.bz2。

30.2U-Boot初次编译

在Ubuntu中创建存放uboot的目录，比如我的是/home/$USER/linux/uboot，然后在此目录下新建一个名为“alientek_uboot”的文件夹用于存放正点原子提供的uboot源码。alientek_uboot文件夹创建成功以后使用FileZilla软件将正点原子提供的uboot源码拷贝到此目录中，正点原子提供的uboot源码已经放到了开发板光盘中，路径为：开发板光盘->1、例程源码->3、正点原子修改后的Uboot和Linux-> uboot-imx-2016.03-2.1.0-g8b546e4.tar.bz2。将其拷贝到Ubuntu中新建的alientek_uboot文件夹下，完成以后如图30.2.1所示：

图30.2.1将uboot拷贝到Ubuntu中

使用如下命令对其进行解压缩：

tar -vxjf uboot-imx-2016.03-2.1.0-g8b546e4.tar.bz2

解压完成以后alientek_uboot文件夹内容如图30.2.2所示：

图30.2.2 解压后的uboot

图30.2.2中除了uboot-imx-2016.03-2.1.0-g8b546e4.tar.bz2这个正点原子提供的uboot源码压缩包以外，其他的文件和文件夹都是解压出来的uboot源码。

1、512MB(DDR3)+8GB(EMMC)核心板

如果使用的是512MB+8G的EMMC核心板，使用如下命令来编译对应的uboot：

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-

mx6ull_14x14_ddr512_emmc_defconfig

make V=1 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j12

这三条命令中ARCH=arm设置目标为arm架构，CROSS_COMPILE指定所使用的交叉编译器。第一条命令相当于“makedistclean”，目的是清除工程，一般在第一次编译的时候最好清理一下工程。第二条指令相当于“make mx6ull_14x14_ddr512_emmc_defconfig”，用于配置uboot，配置文件为mx6ull_14x14_ddr512_emmc_defconfig。最后一条指令相当于“make -j12”也就是使用12核来编译uboot。当这三条命令执行完以后uboot也就编译成功了，如图30.2.3所示：

图30.2.3 编译完成

编译完成以后的alentek_uboot文件夹内容如图30.2.4所示：

图30.2.4 编译后的uboot源码

可以看出，编译完成以后uboot源码多了一些文件，其中u-boot.bin就是编译出来的uboot二进制文件。uboot是个裸机程序，因此需要在其前面加上头部(IVT、DCD等数据)才能在I.MX6U上执行，图30.2.4中的u-boot.imx文件就是添加头部以后的u-boot.bin，u-boot.imx就是我们最终要烧写到开发板中的uboot镜像文件。

每次编译uboot都要输入一长串命令，为了简单起见，我们可以新建一个shell脚本文件，将这些命令写到shell脚本文件里面，然后每次只需要执行shell脚本即可完成编译工作。新建名为mx6ull_alientek_emmc.sh的shell脚本文件，然后在里面输入如下内容：

示例代码30.2.1 mx6ull_alientek_emmc.sh文件代码

1 #!/bin/bash

2 make ARCH= arm CROSS_COMPILE= arm- linux- gnueabihf- distclean

3 make ARCH= arm CROSS_COMPILE= arm- linux- gnueabihf- mx6ull_14x14_ddr512_emmc_defconfig

4 make V= 1 ARCH= arm CROSS_COMPILE= arm- linux- gnueabihf-- j12

第1行是shell脚本要求的，必须是“#!/bin/bash”或者“#!/bin/sh”。

第2行使用了make命令，用于清理工程，也就是每次在编译uboot之前都清理一下工程。这里的make命令带有三个参数，第一个是ARCH，也就是指定架构，这里肯定是arm；第二个参数CROSS_COMPILE用于指定编译器，只需要指明编译器前缀就行了，比如arm-linux-gnueabihf-gcc编译器的前缀就是“arm-linux-gnueabihf-”；最后一个参数distclean就是清除工程。

第3行也使用了make命令，用于配置uboot。同样有三个参数，不同的是，最后一个参数是mx6ull_alientek_emmc_defconfig。前面说了uboot是bootloader的一种，可以用来引导Linux，但是uboot除了引导Linux以外还可以引导其它的系统，而且uboot还支持其它的架构和外设，比如USB、网络、SD卡等。这些都是可以配置的，需要什么功能就使能什么功能。所以在编译uboot之前，一定要根据自己的需求配置uboot。mx6ull_alientek_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，这个配置文件在uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek /configs目录中。在uboot中，通过“makexxx_defconfig”来配置uboot，xxx_defconfig就是不同板子的配置文件，这些配置文件都在uboot/configs目录中。

第4行有4个参数，用于编译uboot，通过第3行配置好uboot以后就可以直接“make”编译uboot了。其中V=1用于设置编译过程的信息输出级别；-j用于设置主机使用多少线程编译uboot，最好设置成我们虚拟机所设置的核心数，如果在VMware里面给虚拟就分配了4个核，那么使用-j4是最合适的，这样4个核都会一起编译。

使用chmod命令给予mx6ull_alientek_emmc.sh文件可执行权限，然后就可以使用这个shell脚本文件来重新编译uboot，命令如下：

./mx6ull_alientek_emmc.sh

1、256MB(DDR3)+256MB/512MB(NAND)核心板

如果用的256MB+256MB/512MB的NAND核心板，新建名为mx6ull_alientek_nand.sh的shell脚本文件，然后在里面输入如下内容：

示例代码30.2.2 mx6ull_alientek_nand.sh文件代码

1 #!/bin/bash

2 make ARCH= arm CROSS_COMPILE= arm- linux- gnueabihf- distclean

3 make ARCH= arm CROSS_COMPILE= arm- linux- gnueabihf- mx6ull_14x14_ddr256_nand_defconfig

4 make V= 1 ARCH= arm CROSS_COMPILE= arm- linux- gnueabihf-- j12

完成以后同样使用chmod指令给予mx6ull_alientek_nand.sh可执行权限，然后输入如下命令即可编译NAND版本的uboot：

./mx6ull_alientek_nand.sh

mx6ull_alientek_nand.sh和mx6ull_alientek_emmc.sh类似，只是uboot配置文件不同，这里就不详细介绍了。

30.3 U-Boot烧写与启动

uboot编译好以后就可以烧写到板子上使用了，这里我们跟前面裸机例程一样，将uboot烧写到SD卡中，然后通过SD卡来启动来运行uboot。使用imxdownload软件烧写，命令如下：

chmod 777 imxdownload //给予imxdownload可执行权限，一次即可

./imxdownload u-boot.bin /dev/sdd

等待烧写完成，完成以后将SD卡插到I.MX6U-ALPHA开发板上，BOOT设置从SD卡启动，使用USB线将USB_TTL和电脑连接，也就是将开发板的串口1连接到电脑上。打开SecureCRT，设置好串口参数并打开，最后复位开发板。在SecureCRT上出现“Hit any key to stop autoboot: ”倒计时的时候按下键盘上的回车键，默认是3秒倒计时，在3秒倒计时结束以后如果没有按下回车键的话uboot就会使用默认参数来启动Linux内核了。如果在3秒倒计时结束之前按下回车键，那么就会进入uboot的命令行模式，如图30.3.1所示：

图30.3.1 uboot启动过程

从图30.3.1可以看出，当进入到uboot的命令行模式以后，左侧会出现一个“=>”标志。uboot启动的时候会输出一些信息，这些信息如下所示：

示例代码30.3.1 uboot输出信息

1 U-Boot 2016.03 (Apr 12 2019 - 02:33:00 +0800)

3 CPU: Freescale i.MX6ULL rev1.1 69 MHz (running at 396 MHz)

4 CPU: Industrial temperature grade (-40C to 105C) at 46C

5 Reset cause: POR

6 Board: MX6ULL 14x14 EVK

7 I2C: ready

8 DRAM: 512 MiB

9 MMC: FSL_SDHC: 0, FSL_SDHC: 1

10 Display: ATK-LCD-7-1024x600 (1024x600)

11 Video: 1024x600x24

12 ** Unrecognized filesystem type **

13 In: serial

14 Out: serial

15 Err: serial

16 switch to partitions #0, OK

17 mmc0 is current device

18 Net: FEC1

19 Normal Boot

20 Hit any key to stop autoboot: 0

21 =>

第1行是uboot版本号和编译时间，可以看出，当前的uboot版本号是2016.03，编译时间是2019年4月12日凌晨2点33（没错！为了赶教程和例程，我这一年多以来基本每天晚上工作到凌晨两三点！看到这里一定要记得到论坛夸我一下！）。

第3和第4行是CPU信息，可以看出当前使用的CPU是飞思卡尔的I.MX6ULL（I.MX以前属于飞思卡尔，然而飞思卡尔被NXP收购了），如果使用528MHz的I.MX6ULL，此处会显示主频为528MHz。但是如果使用800MHz的I.MX6ULL的话此处会显示69MHz，这个是uboot内部主频读取错误，但是不影响运行，可以不用管。不管是528MHz还是800MHz的I.MX6ULL，此时都运行在396MHz。这颗芯片是工业级的，可以工作在-40°C~105°C。

第5行是复位原因，当前的复位原因是POR。I.MX6ULL芯片上有个POR_B引脚，将这个引脚拉低即可复位I.MX6ULL。

第6行是板子名字，当前的板子名字为“MX6ULL 14x14 EVK”。

第7行提示I2C准备就绪。

第8行提示当前板子的DRAM（内存）为512MB，如果是NAND版本的话内存为256MB。

第9行提示当前有两个MMC/SD卡控制器：FSL_SDHC(0)和FSL_SDHC(1)。I.MX6ULL支持两个MMC/SD，正点原子的I.MX6ULL EMMC核心板上FSL_SDHC(0)接的EMMC，FSL_SDHC(1)接的SD(TF)卡。

第10和第11行是LCD型号，当前的LCD型号是ATK-LCD-7-1024x600 (1024x600)，分辨率为1024x600，格式为RGB888(24位)。

第13~15是标准输入、标准输出和标准错误所使用的终端，这里都使用串口(serial)作为终端。

第16和17行是切换到emmc的第0个分区上，因为当前的uboot是emmc版本的，也就是从emmc启动的。我们只是为了方便将其烧写到了SD卡上，但是它的“内心”还是EMMC的。所以uboot启动以后会将emmc作为默认存储器，当然了，你也可以将SD卡作为uboot的存储器，这个我们后面会讲解怎么做。

第18行是网口信息，提示我们当前使用的FEC1这个网口，I.MX6ULL支持两个网口。

第19行提示正常启动，也就是说uboot要从emmc里面读取环境变量和参数信息启动Linux内核了。

第20行是倒计时提示，默认倒计时3秒，倒计时结束之前按下回车键就会进入Linux命令行模式。如果在倒计时结束以后没有按下回车键，那么Linux内核就会启动，Linux内核一旦启动，uboot就会寿终正寝。

这个就是uboot默认输出信息的含义，NAND版本的uboot也是类似的，只是NAND版本的就没有EMMC/SD相关信息了，取而代之的就是NAND的信息，比如NAND容量大小信息。

uboot是来干活的，我们现在已经进入uboot的命令行模式了，进入命令行模式以后就可以给uboot发号施令了。当然了，不能随便发号施令，得看看uboot支持哪些命令，然后使用这些uboot所支持的命令来做一些工作。下一节就讲解uboot命令的使用。

30.4U-Boot命令使用

进入uboot的命令行模式以后输入“help”或者“？”，然后按下回车即可查看当前uboot所支持的命令，如图30.4.1所示：

图30.4.1 uboot命令列表

图30.4.1中只是uboot的一部分命令，具体的命令列表以实际为准。图30.4.1中的命令并不是uboot所支持的所有命令，前面说过uboot是可配置的，需要什么命令就使能什么命令。所以图30.4.1中的命令是正点原子提供的uboot中使能的命令，uboot支持的命令还有很多，而且也可以在uboot中自定义命令。这些命令后面都跟有命令说明，用于描述此命令的作用，但是命令具体怎么用呢？我们输入“help(或?)命令名”既可以查看命令的详细用法，以“bootz”这个命令为例，我们输入如下命令即可查看“bootz”这个命令的用法：

? bootz 或 helpbootz

结果如图30.4.2所示：

图30.4.2bootz命令使用说明

图30.4.2中就详细的列出了“bootz”这个命令的详细，其它的命令也可以使用此方法查询具体的使用方法。接下来我们学习一下一些常用的uboot命令。

30.4.1信息查询命令

常用的和信息查询有关的命令有3个：bdinfo、printenv和version。先来看一下bdinfo命令，此命令用于查看板子信息，直接输入“bdinfo”即可，结果如图30.4.1.1所示：

图30.4.1.1bdinfo命令

从图30.4.1.1中可以得出DRAM的其实地址和大小、启动参数保存起始地址、波特率、sp(堆栈指针)起始地址等信息。

命令“printenv”用于输出环境变量信息，uboot也支持TAB键自动补全功能，输入“print”然后按下TAB键就会自动补全命令，直接输入“print”也可以。输入“print”，然后按下回车键，环境变量如图30.4.1.2所示：

图30.4.1.2printenv命令结果

在图30.4.1.2中有很多的环境变量，比如baudrate、board_name、board_rec、boot_fdt、bootcmd等等。uboot中的环境变量都是字符串，既然叫做环境变量，那么它的作用就和“变量”一样。比如bootdelay这个环境变量就表示uboot启动延时时间，默认bootdelay=3，也就默认延时3秒。前面说的3秒倒计时就是由bootdelay定义的，如果将bootdelay改为5的话就会倒计时5s了。uboot中的环境变量是可以修改的，有专门的命令来修改环境变量的值，稍后我们会讲解。

命令version用于查看uboot的版本号，输入“version”，uboot版本号如图30.4.1.3所示：

图30.4.1.3version命令结果

从图30.4.1.3可以看出，当前uboot版本号为2016.03，2019年4月12日编译的，编译器为arm-linux-gnueabihf-gcc等信息。

30.4.2环境变量操作命令

1、修改环境变量

环境变量的操作涉及到两个命令：setenv和saveenv，命令setenv用于设置或者修改环境变量的值。命令saveenv用于保存修改后的环境变量，一般环境变量是存放在外部flash中的，uboot启动的时候会将环境变量从flash读取到DRAM中。所以使用命令setenv修改的是DRAM中的环境变量值，修改以后要使用saveenv命令将修改后的环境变量保存到flash中，否则的话uboot下一次重启会继续使用以前的环境变量值。

命令saveenv使用起来很简单，格式为：

saveenv命令值

或

saveenv命令‘值1值2值3’

比如我们要将环境变量bootdelay改为5，就可以使用如下所示命令：

setenvbootdelay5

saveenv

上述命令执行过程如图30.4.2.1所示：

图30.4.2.1环境变量修改

在图30.4.2.1中，当我们使用命令saveenv保存修改后的环境变量的话会有保存过程提示信息，根据提示可以看出环境变量保存到了MMC(1)中，也就是EMMC中。因为我用的EMMC版本的核心板，所以会保存到MMC(1)中，如果是NAND版本核心板的话就会提示保存到NAND中。

修改bootdelay以后，重启开发板，uboot就是变为5秒倒计时，如图30.4.2.2所示：

图30.4.2.25秒倒计时

有时候我们修改的环境变量值可能会有空格，比如bootcmd、bootargs等，这个时候环境变量值就得用单引号括起来，比如下面修改环境变量bootcmd的值：

setenv bootcmd 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw'

saveenv

上面命令设置bootcmd的值为“console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw”，其中“console=ttymxc0,115200”、“root=/dev/mmcblk1p2”、“rootwait”和“rw”相当于四组“值”，这四组“值”之间用空格隔开，所以需要使用单引号‘’将其括起来，表示这四组“值”都属于环境变量bootcmd。

2、新建环境变量

命令setenv也可以用于新建命令，用法就是修改环境变量一样，比如我们新建一个环境变量author，author的值为我的名字拼音：zuozhongkai，那么就可以使用如下命令：

setenv author zuozhongkai

saveenv

新建命令author完成以后重启uboot，然后使用命令printenv查看当前环境变量，如图30.4.2.3所示：

图30.4.2.3环境变量

从图30.4.2.3可以看到新建的环境变量：author，其值为：zuozhongkai。

3、删除环境变量

既然可以新建环境变量，那么就可以删除环境变量，删除环境变量也是使用命令setenv，要删除一个环境变量只要给这个环境变量赋空值即可，比如我们删除掉上面新建的author这个环境变量，命令如下：

setenv author

saveenv

上面命令中通过setenv给author赋空值，也就是什么都不写来删除环境变量author。重启uboot就会发现环境变量author没有了。

30.4.3内存操作命令

内存操作命令就是用于直接对DRAM进行读写操作的，常用的内存操作命令有md、nm、mm、mw、cp和cmp。我们依次来看一下这些命令都是做什么的。

1、md命令

md命令用于显示内存值，格式如下：

md[.b, .w, .l] address [# of objects]

命令中的[.b .w .l]对应byte、word和long，也就是分别以1个字节、2个字节、4个字节来显示内存值。address就是要查看的内存起始地址，[# of objects]表示要查看的数据长度，这个数据长度单位不是字节，而是跟你所选择的显示格式有关。比如你设置要查看的内存长度为20(十六进制为0x14)，如果显示格式为.b的话那就表示20个字节；如果显示格式为.w的话就表示20个word，也就是20*2=40个字节；如果显示格式为.l的话就表示20个long，也就是20*4=80个字节。另外要注意：

uboot命令中的数字都是十六进制的！不是十进制的！

比如你想查看以0X80000000开始的20个字节的内存值，显示格式为.b的话，应该使用如下所示命令：

md.b 80000000 14

而不是：

md.b 80000000 20

上面说了，uboot命令里面的数字都是十六进制的，所以可以不用写“0x”前缀，十进制的20其十六进制为0x14，所以命令md后面的个数应该是14，如果写成20的话就表示查看32(十六进制为0x20)个字节的数据。分析下面三个命令的区别：

md.b 80000000 10

md.w 80000000 10

md.l 80000000 10

上面这三个命令都是查看以0X80000000为起始地址的内存数据，第一个命令以.b格式显示，长度为0x10，也就是16个字节；第二个命令以.w格式显示，长度为0x10，也就是16*2=32个字节；最后一个命令以.l格式显示，长度也是0x10，也就是16*4=64个字节。这三个命令的执行结果如图30.4.3.1所示：

图30.4.3.1md命令使用示例

2、nm命令

nm命令用于修改指定地址的内存值，命令格式如下：

nm [.b, .w, .l] address

nm命令同样可以以.b、.w和.l来指定操作格式，比如现在以.l格式修改0x80000000地址的数据为0x12345678。输入命令：

nm.l 80000000

输入上述命令以后如图30.4.3.2所示：

图30.4.3.2nm命令

在图30.4.3.2中，80000000表示现在要修改的内存地址，ffffff00表示地址0x80000000现在的数据，？后面就可以输入要修改后的数据0x12345678，输入完成以后按下回车，然后再输入‘q’即可退出，如图30.4.3.3所示：

图30.4.3.3修改内存数据

修改完成以后在使用命令md来查看一下有没有修改成功，如图30.4.3.4所示：

图30.4.3.4查看修改后的值

从图30.4.3.4可以看出，此时地址0X80000000的值变为了0x12345678。

3、mm命令

mm命令也是修改指定地址内存值的，使用mm修改内存值的时候地址会自增，而使用命令nm的话地址不会自增。比如以.l格式修改从地址0x80000000开始的连续3个内存块(3*4=12个字节)的数据为0X05050505，操作如图30.4.3.5所示：

图30.4.3.5命令mm

从图30.4.3.5可以看出，修改了地址0X80000000、0X80000004和0X8000000C的内容为0x05050505。使用命令md查看修改后的值，结果如图30.4.3.6所示：

图30.4.3.6查看修改后的内存数据

从图30.4.3.6可以看出内存数据修改成功。

4、mw命令

命令mw用于使用一个指定的数据填充一段内存，命令格式如下：

mw [.b, .w, .l] address value [count]

mw命令同样可以以.b、.w和.l来指定操作格式，address表示要填充的内存起始地址，value为要填充的数据，count是填充的长度。比如使用.l格式将以0X80000000为起始地址的0x10个内存块(0x10 * 4=64字节)填充为0X0A0A0A0A，命令如下：

mw.l 80000000 0A0A0A0A 10

然后使用命令md来查看，如图30.4.3.7所示：

图30.4.3.7查看修改后的内存数据

从图30.4.3.7可以看出内存数据修改成功。

5、cp命令

cp是数据拷贝命令，用于将DRAM中的数据从一段内存拷贝到另一段内存中，或者把Nor Flash中的数据拷贝到DRAM中。命令格式如下：

cp [.b, .w, .l] source target count

cp命令同样可以以.b、.w和.l来指定操作格式，source为源地址，target为目的地址，count为拷贝的长度。我们使用.l格式将0x80000000处的地址拷贝到0X80000100处，长度为0x10个内存块(0x10*4=64个字节)，命令如下所示：

cp.l 80000000 80000100 10

结果如图30.4.3.8所示：

图30.4.3.8cp命令操作结果

在图30.4.3.8中，先使用md.l命令打印出地址0x80000000和0x80000100处的数据，然后使用命令cp.l将0x80000100处的数据拷贝到0x80000100处。最后使用命令md.l查看0x80000100处的数据有没有变化，检查拷贝是否成功。

6、cmp命令

cmp是比较命令，用于比较两段内存的数据是否相等，命令格式如下：

cmp [.b, .w, .l] addr1 addr2 count

cmp命令同样可以以.b、.w和.l来指定操作格式，addr1为第一段内存首地址，addr2为第二段内存首地址，count为要比较的长度。我们使用.l格式来比较0x80000000和0X80000100这两个地址数据是否相等，比较长度为0x10个内存块(16*4=64个字节)，命令如下所示：

cmp.l 80000000 80000100 10

结果如图30.4.3.9所示：

图30.4.3.9 cmp命令比较结果

从图30.4.3.9可以看出两段内存的数据相等。我们再随便挑两段内存比较一下，比如地址0x80002000和0x800003000，长度为0X10，比较结果如图30.4.3.10所示：

图30.4.3.10cmp命令比较结果

从图30.4.3.10可以看出，0x80002000处的数据和0x80003000处的数据就不一样。

30.4.4网络操作命令

uboot是支持网络的，我们在移植uboot的时候一般都要调通网络功能，因为在移植linuxkernel的时候需要使用到uboot的网络功能做调试。uboot支持大量的网络相关命令，比如dhcp、ping、nfs和tftpboot，我们接下来依次学习一下这几个和网络有关的命令。

在使用uboot的网络功能之前先用网线将开发板的ENET2接口和电脑或者路由器连接起来，I.MX6U-ALPHA开发板有两个网口：ENET1和ENET2，一定要连接ENET2，不能连接错了，ENET2接口如图30.4.4.1所示。

图30.4.4.1 ENET2网络接口

建议开发板和主机PC都连接到同一个路由器上！最后设置表30.4.4.1中所示的几个环境变量。

环境变量

描述

ipaddr

开发板ip地址，可以不设置，使用dhcp命令来从路由器获取IP地址。

ethaddr

开发板的MAC地址，一定要设置。

gatewayip

网关地址。

netmask

子网掩码。

serverip

服务器IP地址，也就是Ubuntu主机IP地址，用于调试代码。

表30.4.4.1网络相关环境变量

表30.4.4.1中环境变量设置命令如下所示：

setenv ipaddr 192.168.1.50

setenv ethaddr 00:04:9f:04:d2:35

setenv gatewayip 192.168.1.1

setenv netmask 255.255.255.0

setenv serverip 192.168.1.250

saveenv

注意，网络地址环境变量的设置要根据自己的实际情况，确保Ubuntu主机和开发板的IP地址在同一个网段内，比如我现在的开发板和电脑都在192.168.1.0这个网段内，所以设置开发板的IP地址为192.168.1.50，我的Ubuntu主机的地址为192.168.1.250，因此serverip就是192.168.1.250。ethaddr为网络MAC地址，是一个48bit的地址，如果在同一个网段内有多个开发板的话一定要保证每个开发板的ethaddr是不同的，否则通信会有问题！设置好网络相关的环境变量以后就可以使用网络相关命令了。

1、ping命令

开发板的网络能否使用，是否可以和服务器(Ubuntu主机)进行通信，通过ping命令就可以验证，直接ping服务器的IP地址即可，比如我的服务器IP地址为192.168.1.250，命令如下：

ping192.168.1.250

结果如图30.4.4.2所示：

图30.4.4.2ping命令

从图30.4.4.2可以看出，192.168.1.250这个主机存在，说明ping成功，uboot的网络工作正常。

2、dhcp命令

dhcp用于从路由器获取IP地址，前提得开发板连接到路由器上的，如果开发板是和电脑直连的，那么dhcp命令就会失效。直接输入dhcp命令即可通过路由器获取到IP地址，如图30.4.4.3所示：

图30.4.4.3dhcp命令

从图30.4.4.3可以看出，开发板通过dhcp获取到的IP地址为192.168.1.50，和我们手动设置的一样，这很正常。同时在图30.4.4.3中可以看到“warning：nobootfilename;”、“TFTP fromserver192.168.1.1”这样的字样。这是因为DHCP不单单是获取IP地址，其还会通过TFTP来启动linux内核，输入“? dhcp”即可查看dhcp命令详细的信息，如图30.4.4.4所示：

图30.4.4.4dhcp命令使用查询

3、nfs命令

nfs也就是网络文件系统，通过nfs可以在计算机之间通过网络来分享资源，比如我们将linux镜像和设备树文件放到Ubuntu中，然后在uboot中使用nfs命令将Ubuntu中的linux镜像和设备树下载到开发板的DRAM中。这样做的目的是为了方便调试linux镜像和设备树，也就是网络调试，通过网络调试是Linux开发中最常用的调试方法。原因是嵌入式linux开发不像单片机开发，可以直接通过JLINK或STLink等仿真器将代码直接烧写到单片机内部的flash中，嵌入式Linux通常是烧写到EMMC、NAND Flash、SPI Flash等外置flash中，但是嵌入式Linux开发也没有MDK，IAR这样的IDE，更没有烧写算法，因此不可能通过点击一个“download”按钮就将固件烧写到外部flash中。虽然半导体厂商一般都会提供一个烧写固件的软件，但是这个软件使用起来比较复杂，这个烧写软件一般用于量产的。其远没有MDK、IAR的一键下载方便，在Linux内核调试阶段，如果用这个烧写软件的话将会非常浪费时间，而这个时候网络调试的优势就显现出来了，可以通过网络将编译好的linux镜像和设备树文件下载到DRAM中，然后就可以直接运行。

我们一般使用uboot中的nfs命令将Ubuntu中的文件下载到开发板的DRAM中，在使用之前需要开启Ubuntu主机的NFS服务，并且要新建一个NFS使用的目录，以后所有要通过NFS访问的文件都需要放到这个NFS目录中。Ubuntu的NFS服务开启我们在4.2.1小节已经详细讲解过了，包括NFS文件目录的创建，如果忘记的话可以去查看一下4.2.1小节。我设置的/home/zuozhongkai/linux/nfs这个目录为我的NFS文件目录。uboot中的nfs命令格式如下所示：

nfs [loadAddress] [[hostIPaddr:]bootfilename]

loadAddress是要保存的DRAM地址，[[hostIPaddr:]bootfilename]是要下载的文件地址。这里我们将正点原子官方编译出来的Linux镜像文件zImage下载到开发板DRAM的0x80800000这个地址处。正点原子编译出来的zImage文件已经放到了开发板光盘中，路径为：8、开发板系统镜像->zImage。将文件zImage通过FileZilla发送到Ubuntu中的NFS目录下，比如我的就是放到/home/zuozhongkai/linux/nfs这个目录下，完成以后的NFS目录如图30.4.4.5所示：

图30.4.4.5 NFS目录中的zImage文件

准备好以后就可以使用nfs命令来将zImage下载到开发板DRAM的0X80800000地址处，命令如下：

nfs 80800000 192.168.1.250:/home/zuozhongkai/linux/nfs/zImage

命令中的“80800000”表示zImage保存地址，“192.168.1.250:/home/zuozhongkai/linux/nfs/zImage”表示zImage在192.168.1.250这个主机中，路径为/home/zuozhongkai/linux/nfs/zImage。下载过程如图30.4.4.6所示：

图30.4.4.6nfs命令下载zImage过程

在图30.4.4.6中会以“#”提示下载过程，下载完成以后会提示下载的数据大小，这里下载的6071136字节，而zImage的大小就是6071136字节，如图30.4.4.7所示：

图30.4.4.7zImage大小

下载完成以后查看0x80800000地址处的数据，使用命令md.b来查看前100个字节的数据，如图30.4.4.8所示：

图30.4.4.8下载的数据

在使用winhex软件来查看zImage，检查一下前面的数据是否和图30.4.4.8只的一致，结果如图30.4.4.9所示：

图30.4.4.9winhex查看zImage

可以看出图30.4.4.8和图30.4.4.9中的前100个字节的数据一致，说明nfs命令下载到的zImage是正确的。

4、tftp命令

tftp命令的作用和nfs命令一样，都是用于通过网络下载东西到DRAM中，只是tftp命令使用的TFTP协议，Ubuntu主机作为TFTP服务器。因此需要在Ubuntu上搭建TFTP服务器，需要安装tftp-hpa和tftpd-hpa，命令如下：

sudo apt-get install tftp-hpa tftpd-hpa

和NFS一样，TFTP也需要一个文件夹来存放文件，在用户目录下新建一个目录，命令如下：

mkdir/home/zuozhongkai/linux/tftpboot

chmod 777 /home/zuozhongkai/linux/tftpboot

这样我就在我的电脑上创建了一个名为tftpboot的目录(文件夹)，路径为/home/zuozhongkai/linux/tftpboot。注意！我们要给tftpboot文件夹权限，否则的话uboot不能从tftpboot文件夹里面下载文件。

最后配置tftp，打开文件安装完成以后新建文件/etc/xinetd.d/tftp，然后在里面输入如下内容：

示例代码30.4.4.1 /etc/xinetd.d/tftp文件内容

1 server tftp

3 socket_type = dgram

4 protocol = udp

5 wait = yes

6 user = root

7 server =/usr/sbin/ in. tftpd

8 server_args =- s / home/ zuozhongkai/ linux/ tftpboot/

9 disable = no

10 per_source = 11

11 cps = 1002

12 flags = IPv4

13}

完了以后启动tftp服务，命令如下：

sudo service tftpd-hpa start

打开/etc/default/tftpd-hpa文件，将其修改为如下所示内容：

示例代码30.4.4.2 /etc/default/tftpd-hpa文件内容

1 # / etc/default/ tftpd- hpa

3 TFTP_USERNAME= "tftp"

4 TFTP_DIRECTORY= "/home/zuozhongkai/linux/tftpboot"

5 TFTP_ADDRESS= ":69"

6 TFTP_OPTIONS= "-l -c -s"

TFTP_DIRECTORY就是我们上面创建的tftp文件夹目录，以后我们就将所有需要通过TFTP传输的文件都放到这个文件夹里面，并且要给予这些文件相应的权限。

最后输入如下命令，重启tftp服务器：

sudo service tftpd-hpa restart

tftp服务器已经搭建好了，接下来就是使用了。将zImage镜像文件拷贝到tftpboot文件夹中，并且给予zImage相应的权限，命令如下：

cp zImage /home/zuozhongkai/linux/tftpboot/

cd /home/zuozhongkai/linux/tftpboot/

chmod 777 zImage

万事俱备，只剩验证了，uboot中的tftp命令格式如下：

tftpboot [loadAddress] [[hostIPaddr:]bootfilename]

看起来和nfs命令格式一样的，loadAddress是文件在DRAM中的存放地址，[[hostIPaddr:]bootfilename]是要从Ubuntu中下载的文件。但是和nfs命令的区别在于，tftp命令不需要输入文件在Ubuntu中的完整路径，只需要输入文件名即可。比如我们现在将tftpboot文件夹里面的zImage文件下载到开发板DRAM的0X80800000地址处，命令如下：

tftp 80800000 zImage

下载过程如图30.4.4.10所示：

图30.4.4.10 tftp命令下载过程

从图30.4.4.10可以看出，zImage下载成功了，网速为1.4MibB/s，文件大小为6071136字节。同样的，可以使用md.b命令来查看前100个字节的数据是否和图30.4.4.9中的相等。有时候使用fttp命令从Ubuntu中下载文件的时候会出现如图30.4.4.11所示的错误提示：

图30.4.4.11 tftp下载出错

在图30.4.4.11中可以看到“TFTP error: 'Permission denied' (0)”这样的错误提示，提示没有权限，出现这个错误一般有两个原因：

①、在Ubuntu中创建tftpboot目录的时候没有给予tftboot相应的权限。

②、tftpboot目录中要下载的文件没有给予相应的权限。

针对上述两个问题，使用命令“chmod777xxx”来给予权限，其中“xxx”就是要给予权限的文件或文件夹。

好了，uboot中关于网络的命令就讲解到这里，我们最常用的就是ping、nfs和tftp这三个命令。使用ping命令来查看网络的连接状态，使用nfs和tftp命令来从Ubuntu主机中下载文件。

30.4.5 EMMC和SD卡操作命令

uboot支持EMMC和SD卡，因此也要提供EMMC和SD卡的操作命令。一般认为EMMC和SD卡是同一个东西，所以没有特殊说明，本教程统一使用MMC来代指EMMC和SD卡。uboot中常用于操作MMC设备的命令为“mmc”。

mmc是一系列的命令，其后可以跟不同的参数，输入“？mmc”即可查看mmc有关的命令，如图30.4.5.1所示：

图30.4.5.1mmc命令

从图30.4.5.1可以看出，mmc后面跟不同的参数可以实现不同的功能，如表30.4.5.1所示：

命令

描述

mmc info

输出MMC设备信息

mmc read

读取MMC中的数据。

mmc wirte

向MMC设备写入数据。

mmc rescan

扫描MMC设备。

mmcpart

列出MMC设备的分区。

mmc dev

切换MMC设备。

mmc list

列出当前有效的所有MMC设备。

mmc hwpartition

设置MMC设备的分区。

mmc bootbus……

设置指定MMC设备的BOOT_BUS_WIDTH域的值。

mmc bootpart……

设置指定MMC设备的boot和RPMB分区的大小。

mmc partconf……

设置指定MMC设备的PARTITION_CONFG域的值。

mmc rst

复位MMC设备

mmc setdsr

设置DSR寄存器的值。

表30.4.5.1mmc命令

1、mmcinfo命令

mmcinfo命令用于输出当前选中的mmcinfo设备的信息，输入命令“mmcinfo”即可，如图30.4.5.2所示：

图30.4.5.2mmcinfo命令

从图30.4.5.2可以看出，当前选中的MMC设备是EMMC，版本为4.5，容量为3.7GiB(EMMC为4GB)，速度为52000000Hz=52MHz，8位宽的总线。还有一个与mmcinfo命令相同功能的命令：mmcinfo，“mmc”和“info”之间没有空格。

2、mmcrescan命令

mmcrescan命令用于扫描当前开发板上所有的MMC设备，包括EMMC和SD卡，输入“mmcrescan”即可。

3、mmclist命令

mmclist命令用于来查看当前开发板一共有几个MMC设备，输入“mmclist”，结果如图30.4.5.3所示：

图30.4.5.3扫描MMC设备

可以看出当前开发板有两个MMC设备：FSL_SDHC:0和FSL_SDHC:1 (eMMC)，这是因为我现在用的是EMMC版本的核心板，加上SD卡一共有两个MMC设备，FSL_SDHC:0是SD卡，FSL_SDHC:1(eMMC)是EMMC，。默认会将EMMC设置为当前MMC设备，这就是为什么输入“mmcinfo”查询到的是EMMC设备信息，而不是SD卡。要想查看SD卡信息，就要使用命令“mmcdev”来将SD卡设置为当前的MMC设备。

4、mmcdev命令

mmcdev命令用于切换当前MMC设备，命令格式如下：

mmc dev [dev] [part]

[dev]用来设置要切换的MMC设备号，[part]是分区号。如果不写分区号的话默认为分区0。使用如下命令切换到SD卡：

mmc dev 0 //切换到SD卡，0为SD卡，1为eMMC

结果如图30.4.5.4所示：

图30.4.5.4切换到SD卡

从图30.4.5.4可以看出，切换到SD卡成功，mmc0为当前的MMC设备，输入命令“mmcinfo”即可查看SD卡的信息，结果如图30.4.5.5所示：

图30.4.5.5SD信息

从图30.4.5.5可以看出当前SD卡为3.0版本的，容量为14.8GiB(16GB的SD卡)，4位宽的总线。

5、mmcpart命令

有时候SD卡或者EMMC会有多个分区，可以使用命令“mmcpart”来查看其分区，比如查看EMMC的分区情况，输入如下命令：

mmcdev1 //切换到EMMC

mmcpart //查看EMMC分区

结果如图30.4.5.6所示：

图30.4.5.6查看EMMC分区

从图30.4.5.6中可以看出，此时EMMC有两个分区，扇区20480~1024000为第一个分区，扇区1228800~6504448为第二个分区。如果EMMC里面烧写了Linux系统的话，EMMC是有3个分区的，第0个分区存放uboot，第1个分区存放Linux镜像文件和设备树，第2个分区存放根文件系统。但是在图30.4.5.6中只有两个分区，那是因为第0个分区没有格式化，所以识别不出来，实际上第0个分区是存在的。一个新的SD卡默认只有一个分区，那就是分区0，所以前面讲解的uboot烧写到SD卡，其实就是将u-boot.bin烧写到了SD卡的分区0里面。后面学习Linux内核移植的时候再讲解怎么在SD卡中创建并格式化第二个分区，并将Linux镜像文件和设备树文件存放到第二个分区中。

如果要将EMMC的分区2设置为当前MMC设置，可以使用如下命令：

mmcdev12

结果如图30.4.5.7所示：

图30.4.5.7设置EMMC分区2为当前设备

6、mmcread命令

mmc read命令用于读取mmc设备的数据，命令格式如下：

mmc read addr blk# cnt

addr是数据读取到DRAM中的地址，blk是要读取的块起始地址(十六进制)，一个块是512字节，这里的块和扇区是一个意思，在MMC设备中我们通常说扇区，cnt是要读取的块数量(十六进制)。比如从EMMC的第1536(0x600)个块开始，读取16(0x10)个块的数据到DRAM的0X80800000地址处，命令如下：

mmc dev 1 0 //切换到MMC分区0

mmc read 80800000 600 10 //读取数据

结果如图30.4.5.8所示：

图30.4.5.8mmcread命令

这里我们还看不出来读取是否正确，通过md.b命令查看0x80800000处的数据就行了，查看16*512=8192(0x2000)个字节的数据，命令如下：

md.b 80800000 2000

结果如图30.4.5.9所示：

图30.4.5.9读取到的数据(部分截图)

从图30.4.5.9可以看到“D$..baudrate=115200.board_name=EVK.board_rev=14X14.”等字样，这个就是uboot中的环境变量。EMMC核心板uboot环境变量的存储起始地址就是1536*512=786432。

7、mmcwrite命令

要将数据写到MMC设备里面，可以使用命令“mmcwrite”，格式如下：

mmc write addr blk# cnt

addr是要写入MMC中的数据在DRAM中的起始地址，blk是要写入MMC的块起始地址(十六进制)，cnt是要写入的块大小，一个块为512字节。我们可以使用命令“mmcwrite”来升级uboot，也就是在uboot中更新uboot。这里要用到nfs或者tftp命令，通过nfs或者tftp命令将新的u-boot.bin下载到开发板的DRAM中，然后再使用命令“mmcwrite”将其写入到MMC设备中。我们就来更新一下SD中的uboot，先查看一下SD卡中的uboot版本号，注意编译时间，输入命令：

mmcdev0 //切换到SD卡

version //查看版本号

结果如图30.4.5.10所示：

图30.4.5.10uboot版本查询

可以看出当前SD卡中的uboot是2019年4月15日12:52:04编译的。我们现在重新编译一下uboot，然后将编译出来的u-boot.imx(u-boot.bin前面加了一些头文件)拷贝到Ubuntu中的tftpboot目录下。最后使用tftp命令将其下载到0x80800000地址处，命令如下：

tftp 80800000 u-boot.imx

下载过程如图30.4.5.11所示：

图30.4.5.11u-boot.imx下载过程

可以看出，u-boot.imx大小为 416768字节，416768/512=814，所以我们要向SD卡中写入814个块，如果有小数的话就要加1个块。使用命令“mmcwrite”从SD卡分区0第2个块(扇区)开始烧写，一共烧写814(0x32E)个块，命令如下：

mmc dev 0 0

mmc write 80800000 2 32E

烧写过程如图30.4.5.12所示：

图30.4.5.12烧写过程

烧写成功，重启开发板(从SD卡启动)，重启以后再输入version来查看版本号，结果如图30.4.5.13所示：

图30.4.5.13uboot版本号

从图30.4.5.13可以看出，此时的uboot是2019年4月21号18:05:59编译的，这个时间就是我刚刚编译uboot的时间，说明uboot更新成功。这里我们就学会了如何在uboot中更新uboot了，如果要更新EMMC中的uboot也是一样的。

千万不要写SD卡或者EMMC的前两个块(扇区)，里面保存着分区表！

8、mmcerase命令

如果要擦除MMC设备的指定块就是用命令“mmcerase”，命令格式如下：

mmc erase blk# cnt

blk为要擦除的起始块，cnt是要擦除的数量。没事不要用mmcerase来擦除MMC设备！！！

关于MMC设备相关的命令就讲解到这里，表30.4.5.1中还有一些跟MMC设备操作有关的命令，但是很少用到，这里就不讲解了，感兴趣的可以上网查一下，或者在uboot中查看这些命令的使用方法。

30.4.6 FAT格式文件系统操作命令

有时候需要在uboot中对SD卡或者EMMC中存储的文件进行操作，这时候就要用到文件操作命令，跟文件操作相关的命令有：fatinfo、fatls、fstype、fatload和fatwrite，但是这些文件操作命令只支持FAT格式的文件系统！！

1、fatinfo命令

fatinfo命令用于查询指定MMC设置指定分区的文件系统信息，格式如下：

fatinfo <interface> [<dev[:part]>]

interface表示接口，比如mmc，dev是查询的设备号，part是要查询的分区。比如我们要查询EMMC分区1的文件系统信息，命令如下：

fatinfo mmc 1:1

结果如图30.4.6.1所示：

图30.4.6.1emmc分区1文件系统信息

从上图可以看出，EMMC分区1的文件系统为FAT16格式的。

2、fatls命令

fatls命令用于查询FAT格式设备的目录和文件信息，命令格式如下：

fatls <interface> [<dev[:part]>] [directory]

interface是要查询的接口，比如mmc，dev是要查询的设备号，part是要查询的分区，directory是要查询的目录。比如查询EMMC分区1中的所有的目录和文件，输入命令：

fatls mmc 1:1

结果如图30.4.6.2所示：

图30.4.6.2 EMMC分区1文件查询

从上图可以看出，emmc的分区1中存放着两个文件：zimage和imx6ull-14x14-evk.dtb，这两个文件分别是linux镜像文件和设备树。并且在emmc的分区1中有两个文件，没有目录

3、fstype命令

fstype用于查看MMC设备某个分区的文件系统格式，命令格式如下：

fstype <interface><dev>:<part>

正点原子EMMC核心板上的EMMC默认有3个分区，我们来查看一下这三个分区的文件系统格式，输入命令：

fstypemmc1:0

fstype mmc 1:1

fstype mmc 1:2

结果如图30.4.6.3所示：

图30.4.6.3fstype命令

从上图可以看出，分区0格式未知，因为分区0存放的uboot，并且分区0没有格式化，所以文件系统格式未知。分区1的格式为fat，分区1用于存放linux镜像和设备树。分区2的格式为ext4，用于存放Linux的跟文件系统。

4、fatload命令

fatload命令用于将指定的文件读取到DRAM中，命令格式如下：

fatload <interface> [<dev[:part]> [<addr> [<filename> [bytes [pos]]]]]

interface为接口，比如mmc，dev是设备号，part是分区，addr是保存在DRAM中的起始地址，filename是要读取的文件名字。bytes表示读取多少字节的数据，如果bytes为0或者省略的话表示读取整个文件。pos是要读的文件相对于文件首地址的偏移，如果为0或者省略的话表示从文件首地址开始读取。我们将EMMC分区1中的zImage文件读取到DRAM中的0X80800000地址处，命令如下：

fatload mmc 1:1 80800000 zImage

操作过程如图30.4.6.4所示：

图30.4.6.4读取过程

从上图可以看出在153ms内读取了6071136个字节的数据，速度为37.8MiB/s，速度是非常快的，因为这是从EMMC里面读取的，而EMMC是8位的，速度肯定会很快的。

5、fatwrite命令

fatwirte命令用于将DRAM中的数据写入到MMC设备中，命令格式如下：

fatwrite <interface><dev[:part]><addr><filename><bytes>

interface为接口，比如mmc，dev是设备号，part是分区，addr是要写入的数据在DRAM中的起始地址，filename是写入的数据文件名字，bytes表示要写入多少自己的数据。我们可以通过fatwrite命令在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，首先将正点原子I.MX6U-ALPHA开发板提供的zImage镜像文件拷贝到Ubuntu中的tftpboot目录下，zImage镜像文件放到了开发板光盘中，路径为：开发板光盘->8、开发板系统镜像->zImage。拷贝完成以后的tftpboot目录如图30.4.6.5所示：

图30.4.6.5zImage放到tftpboot目录中。

使用命令tftp将zImage下载到DRAM的0X80800000地址处，命令如下：

tftp 80800000 zImage

下载过程如图30.4.6.6所示：

图30.4.6.6zImage下载过程

zImage大小为6039328(0X5C2720)个字节，接下来使用命令fatwrite将其写入到EMMC的分区1中，文件名字为zImage，命令如下：

fatwrite mmc 1:1 80800000 zImage 0x5c2720

结果如图30.4.6.7所示：

图30.4.6.7将zImage烧写到EMMC扇区1中

完成以后使用“fatls”命令查看一下EMMC分区1里面的文件，结果如图30.4.6.8所示：

图30.4.6.8 EMMC分区1里面的文件

30.4.7 EXT格式文件系统操作命令

ext4ls mmc 1:2

结果如图30.4.7.1所示：

图30.4.7.1ext4ls命令

关于ext格式文件系统其他命令的操作参考30.4.6小节的即可，这里就不讲解了。

30.4.8 NAND操作命令

NAND版核心板启动信息如图30.4.8.1所示：

图30.4.8.1 NAND核心板启动信息

从图30.4.8.1可以看出，当前开发板的NAND容量为512MiB。输入“? nand”即可查看所有有关NAND令，如图30.4.8.2所示：

图30.4.8.2 NAND相关操作命令

可以看出，NAND相关的操作命令少，本节我们讲解一些常用的命令。

1、nand info命令

此命令用户打印NAND Flash信息，输入“nandinfo”，结果如图30.4.8.3所示：

图30.4.8.3 nand信息

图30.4.8.3中给出了NAND的页大小、OOB域大小，擦除大小等信息。可以对照着所使用的NAND Flash数据手册来查看一下这些信息是否正确。

2、nanddevice命令

3、nanderase命令

nanderase命令用于擦除NAND Flash，NAND Flash的特性决定了在向NAND Flash写数据之前一定要先对要写入的区域进行擦除。“nanderase”命令有三种形式：

nand erase[.spread] [clean] off size //从指定地址开始(off)开始，擦除指定大小(size)的区域。

nand erase.part [clean] partition //擦除指定的分区

nand erase.chip [clean] //全篇擦除

NAND的擦除命令一般是配合写命令的，后面讲解NAND写命令的时候在演示如何使用“nand erase”。

4、nandwrite命令

此命令用于向NAND指定地址写入指定的数据，一般和“nanderase”命令配置使用来更新NAND中的uboot、linuxkernel或设备树等文件，命令格式如下：

nand write addr off size

addr是要写入的数据首地址，off是NAND中的目的地址，size是要写入的数据大小。

0x000000000000-0x000004000000 : "boot"

0x000004000000-0x000006000000 : "kernel"

0x000006000000-0x000007000000 : "dtb"

0x000007000000-0x000020000000 : "rootfs"

tftp 0x87800000 u-boot.imx //下载u-boot.imx到DRAM中

nand erase 0x0 0x100000 //从地址0开始擦除1MB的空间

nand write 0x87800000 0x0 0x100000 //将接收到的u-boot.imx写到NAND中

同理我们也可以更新NAND中的linuxkernel和设备树(dtb)文件，命令如下：

tftp 0x87800000 zImage //下载zImage到DRAM中

nand erase 0x4000000 0xA00000 //从地址0x4000000开始擦除10MB的空间

nand write 0x87800000 0x4000000 0xA00000 //将接收到的zImage写到NAND中

这里我们擦出了10MB的空间，因为一般zImage就是6,7MB左右，10MB肯定够了，如果不够的话就将在多擦除一点就行了。

最后烧写设备树(dtb)文件文件，命令如下：

tftp 0x87800000 imx6ull-alientek-nand.dtb //下载dtb到DRAM中

nand erase 0x6000000 0x100000 //从地址0x6000000开始擦除1MB的空间

nand write 0x87800000 0x6000000 0x100000 //将接收到的dtb写到NAND中

dtb文件一般只有几十KB，所以擦除1M是绰绰有余的了。

4、nand read命令

此命令用于从NAND中的指定地址读取指定大小的数据到DRAM中，命令格式如下：

nand read addr off size

addr是目的地址，off是要读取的NAND中的数据源地址，size是要读取的数据大小。比如我们读取设备树(dtb)文件到0x83000000地址处，命令如下：

nand read 0x83000000 0x6000000 0x19000

过程如图30.4.8.4所示：

图30.4.8.4 nandread读取过程

设备树文件读取到DRAM中以后就可以使用fdt命令来对设备树进行操作了，首先设置fdt的地址，fdt地址就是DRAM中设备树的首地址，命令如下：

fdtaddr 83000000

设置好以后可以使用“fdtheader”来查看设备树的头信息，输入命令：

fdtheader

结果如图30.4.8.5所示：

图30.4.8.5 设备树头信息

输入命令“fdtprint”就可以查看设备树文件的内容，输入命令：

fdtprint

结果如图30.4.8.6所示：

图30.4.8.6 设备树文件

图30.4.8.6中的文件就是我们写到NAND中的设备树文件，至于设备树文件的详细内容我们后面会有专门的章节来讲解，这里大家知道这个文件就行了。

30.4.9 BOOT操作命令

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。常用的跟boot有关的命令有：bootz、bootm和boot。

1、bootz命令

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

图30.4.9.1tftpboot文件夹

tftp 80800000 zImage

tftp 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb

bootz 80800000 – 83000000

命令运行结果如图30.4.9.2所示：

图30.4.9.2通过网络启动Linux

fatload mmc 1:1 80800000 zImage

fatload mmc 1:1 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb

bootz 80800000 - 83000000

命令运行结果如图30.4.9.3所示：

图30.4.6.3从EMMC中启动Linux

2、bootm命令

bootm和bootz功能类似，但是bootm用于启动uImage镜像文件。如果不使用设备树的话启动Linux内核的命令如下：

bootmaddr

addr是uImage镜像在DRAM中的首地址。

如果要使用设备树，那么bootm命令和bootz一样，命令格式如下：

bootm [addr [initrd[:size]] [fdt]]

其中addr是uImage在DRAM中的首地址，initrd是initrd的地址，fdt是设备树(.dtb)文件在DRAM中的首地址，如果initrd为空的话，同样是用“-”来替代。

3、boot命令

setenv bootcmd 'tftp 80800000 zImage; tftp 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb; bootz 80800000 - 83000000'

saveenv

boot

运行结果如图30.4.6.4所示：

图30.4.6.4设置bootcmd从网络启动Linux

setenv bootcmd 'fatload mmc 1:1 80800000 zImage; fatload mmc 1:1 83000000 imx6ull-alientek_emmc.dtb; bootz 80800000 - 83000000'

savenev

boot

运行结果如图30.4.6.5所示：

图30.4.6.5设置bootcmd从EMMC启动Linux

如果不修改bootcmd的话，每次开机uboot倒计时结束以后都会自动从EMMC里面读取zImage和imx6ull-alientek-emmc.dtb，然后启动Linux。

30.4.10其他常用命令

uboot中还有其他一些常用的命令，比如reset、go、run和mtest等。

1、reset命令

reset命令顾名思义就是复位的，输入“reset”即可复位重启，如图30.4.10.1所示：

图30.4.10.1reset命令运行结果

2、go命令

go命令用于跳到指定的地址处执行应用，命令格式如下：

go addr [arg ...]

tftp 87800000 printf.bin

go 87800000

结果如图30.4.10.2所示：

图30.4.10.2go命令运行裸机例程

从图30.4.10.2可以看出，通过go命令我们就可以在uboot中运行裸机例程。

3、run命令

说干就干，创建环境变量mybootemmc、mybootnet和mybootnand，命令如下：

setenv mybootemmc 'fatload mmc 1:1 80800000 zImage; fatload mmc 1:1 83000000 imx6ull-alientek-emmc.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 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb; bootz 80800000 - 83000000'

saveenv

创建环境变量成功以后就可以使用run命令来运行mybootemmc、mybootnet或mybootnand来实现不同的启动：

runmybootemmc

或

run mytoobnand

或

run mybootnet

4、mtest命令

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，命令格式如下：

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

start是要测试的DRAM开始地址，end是结束地址，比如我们测试0X80000000~0X80001000这段内存，输入“mtest8000000080001000”，结果如图30.4.10.3所示：

图30.4.10.3mtest命令运行结果

从图30.4.10.3可以看出，测试范围为0X80000000~0X80001000，已经测试了486次，如果要结束测试就按下键盘上的“Ctrl+C”键。

至此，uboot常用的命令就讲解完了，如果要使用uboot的其他命令，可以查看uboot中的帮助信息，或者上网查询一下相应的资料。

智能座舱之存储篇第三篇---NAND Flash 一眼就看明白了

「正点原子Linux连载」第三十章U-Boot使用实验(二）

30.4.7 EXT格式文件系统操作命令

30.4.8 NAND操作命令

30.4.9 BOOT操作命令

30.4.10其他常用命令

30.2U-Boot初次编译

30.3 U-Boot烧写与启动

30.4U-Boot命令使用

30.4.1信息查询命令

30.4.2环境变量操作命令

30.4.3内存操作命令

30.4.4网络操作命令

30.4.5 EMMC和SD卡操作命令

30.4.6 FAT格式文件系统操作命令

30.4.7 EXT格式文件系统操作命令

30.4.8 NAND操作命令

30.4.9 BOOT操作命令

30.4.10其他常用命令

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