2-EMMC启动及各分区文件生成过程

news2024/10/5 0:54:58

EMMC的使用比nand flash还是复杂一些，有其特有的分区和电器性能

1、启动过程介绍

跟普通nand或spi flash不同，uboot前面还有好几级

在vendor某些厂商的设计中，ATF并不是BOOTROM加载后的第一个启动镜像，可能是这样的：
BOOTROM—>PL—>ATF—>optee—>uboot…, 在PL阶段就已经将ATF/optee/uboot镜像的load到内存了.

ATF（ARM Trusted firmware）完成启动流程:https://blog.csdn.net/u014426028/article/details/117949006?spm=1001.2014.3001.5501

ATF(ARM Trusted firmware)：https://blog.csdn.net/shuaifengyun/category_6919265.html

MTK系统启动流程:https://www.likecs.com/show-203730440.html

Bpi-r64 quick start (boot from eMMC)：https://forum.banana-pi.org/t/bpi-r64-quick-start-boot-from-emmc/9809

2、BL1(ROM)启动检测

从启动流程可以看到BL1属于固化在芯片内部ROM里面的一小段代码，我们修改不到。

其作用比较简单，主要有
a.初始化ISRAM和EMMC
b.当系统全擦后，也会配置USB，用来仿真USB端口下载镜像。
c.从EMMC中加载preloader到ISRAM中执行。

比如MT7622支持EMMC、SD卡、SPI Nor/Nand Flash

在《MT7622A_Datasheet.pdf》里面的strapping Options章节，有定义启动顺序

Bit[1]:NREB和Bit[0]:NWEB两个引脚

00：SPI-NOR -> eMMC -> SDXC
01：SPI-NAND -> eMMC -> SDXC
10：SLC-NAND -> eMMC -> SDXC
11：SDXC -> eMMC -> SLC-NAND

BL1启动后，根据引脚的设备，会依次从上面的选项启动，哪个初始化成功就用哪个启动。

3、BL2(preloader)生成过程

BL2的代码属于ATF的一部分arm-trusted-firmware-mediatek-2021-05-08-d2c75b21，ATF的package编译后会生产bl2.bin

Built /home/router/19.07/build_dir/target-aarch64_cortex-a53_musl/arm-trusted-firmware-mediatek-mt7622-emmc-1ddr/arm-trusted-firmware-mediatek-2021-05-08-d2c75b21/build/mt7622/release/bl2.bin successfully

Image Type:   MediaTek BootROM Loadable Image
Boot Media:   eMMC
Load Address: 002010

...
install -m0644 /home/router/19.07/build_dir/target-aarch64_cortex-a53_musl/arm-trusted-firmware-mediatek-mt7622-emmc-1ddr/arm-trusted-firmware-mediatek-2021-05-08-d2c75b21/build/mt7622/release/bl2.img /home/router/19.07/staging_dir/target-aarch64_cortex-a53_musl/image/mt7622-emmc-1ddr-bl2.img

也就是上面启动流程的第二级，正常我们也把这个叫成preloader。

cat /home/router/19.07/staging_dir/target-aarch64_cortex-a53_musl/image/mt7622-emmc-1ddr-bl2.img >> /home/router/19.07/build_dir/target-aarch64_cortex-a53_musl/linux-mediatek_mt7622/tmp/openwrt-mediatek-mt7622-ZH-A0501-EMMC-squashfs-emmc-1ddr-preloader.bin

cp /home/router/19.07/build_dir/target-aarch64_cortex-a53_musl/linux-mediatek_mt7622/tmp/openwrt-mediatek-mt7622-ZH-A0501-EMMC-squashfs-emmc-1ddr-preloader.bin /home/router/19.07/bin/targets/mediatek/mt7622/openwrt-mediatek-mt7622-ZH-A0501-EMMC-squashfs-emmc-1ddr-preloader.bin

4、BL31+uboot(fip)生成过程

之后就是BL31，它也是属于ATF的一部分，编译生产bl31.bin。

Built /home/router/19.07/build_dir/target-aarch64_cortex-a53_musl/arm-trusted-firmware-mediatek-mt7622-emmc-1ddr/arm-trusted-firmware-mediatek-2021-05-08-d2c75b21/build/mt7622/release/bl31.bin successfully

install -m0644 /home/router/19.07/build_dir/target-aarch64_cortex-a53_musl/arm-trusted-firmware-mediatek-mt7622-emmc-1ddr/arm-trusted-firmware-mediatek-2021-05-08-d2c75b21/build/mt7622/release/bl31.bin /home/linye/sdb/zihome/ZMAX2/ZH-A0502/zrouter/19.07/staging_dir/target-aarch64_cortex-a53_musl/image/mt7622-emmc-1ddr-bl31.bin

正常会将bl31.bin和u-boot.bin合并成一个u-boot.fip文件

使用fiptool工具合并：

/home/router/19.07/staging_dir/host/bin/fiptool create --soc-fw /home/router/19.07/staging_dir/target-aarch64_cortex-a53_musl/image/mt7622-emmc-1ddr-bl31.bin --nt-fw /home/router/19.07/build_dir/target-aarch64_cortex-a53_musl/uboot-mediatek/ZH-A0501/u-boot.bin /home/router/19.07/build_dir/target-aarch64_cortex-a53_musl/uboot-mediatek/ZH-A0501/u-boot.fip

install -m0644 /home/router/19.07/build_dir/target-aarch64_cortex-a53_musl/uboot-mediatek/ZH-A0501/u-boot.fip /home/router/19.07/bin/targets/mediatek/mt7622/ZH-A0501-u-boot.fip

uboot之后就是正常的内核引导了。

5、EMMC启动设置和分区分配

EMMC本身有几个物理分区，跟人为的mtd功能分区不一样。

EMMC的启动逻辑是可以设置的，设置从哪个物理分区启动，正常有两种做法：

方法1：设置从boot1启动，即boot1里面烧录BL2(preloader)；之后再跳转到UDA分区启动BL31->uboot。
方法2：设备从UDA启动，即把BL2(preloader)和BL31->uboot之类的信息都烧录到UDA分区，boot1分区不烧录东西。

至于设备从哪个分区启动，可以查看EMMC寄存器说明：

我们只需要设置PARTITION_CONFIG中的BOOT_PARTITION_ENABLE字段

方法1：使能boot1，将BOOT_PARTITION_ENABLE设置为1
方法2：使能UDA，将BOOT_PARTITION_ENABLE设置为7

烧录配置->文件选择：boot1选择preloader文件

在这里插入图片描述

烧录配置->寄存器选择：配置PARTITION_CONFIG寄存器为0x48

在这里插入图片描述

6、GPT生成过程

上面提到如果是以boot1启动的方法启动，那UDA分区就不需要preloader，只需要u-boot.fip就可以。

但是实际上除了u-boot.fip外，EMMC其实还需要一个在UDA的头部加一个软件分区配置文件，目前主流的软件分区技术有 MBR（Master Boot Record）和 GPT（GUID Partition Table）两种。

这两种分区技术的基本原理类似，如下图所示：
在这里插入图片描述

前面的Partition Table也就是上面说的GPT/MBR，里面记录了下面的SW Partitions每个分区的大小。

如何生成GPT文件？firmware-utils工具包里面提供了ptgen工具，可以生成。

命令行使用如下：

Usage: ./ptgen [-v] [-n] [-g] -h <heads> -s <sectors> -o <outputfile> [-a 0..4] [-l <align kB>] [-G <guid>] [[-t <type>] [-r] [-N <name>] -p <size>[@<start>]...

如下脚本：

sdmmc使用的就是方法2，所有属于都在UDA分区，bl2+fip+env+firmware
emmc使用的就是方法1，bl2属于boot1分区，这边不用生成，UDA分区内容为fip+env+firmware+firmware2

define Build/mt7622-gpt
	cp $@ $@.tmp 2>/dev/null || true
	ptgen -g -o $@.tmp -a 1 -l 1024 \
		-t 0xef	-N fip		-r	-p 2M@2M \
		-t 0x83	-N ubootenv	-r	-p 1M@4M \
		-t 0x2e -N firmware		-p 48M@6M \
		-t 0x2e -N firmware2	-p 48M@54M \
		-t 0x83 -N zbootconfig	-p 512k@102M \
	cat $@.tmp >> $@
	rm $@.tmp
endef

生成gpt过程如下：

ptgen -g -o /home/router/19.07/build_dir/target-aarch64_cortex-a53_musl/linux-mediatek_mt7622/tmp/openwrt-mediatek-mt7622-ZH-A0501-EMMC-squashfs-emmc.gpt.tmp -a 1 -l 1024  -t 0xef	-N fip		-r	-p 2M@2M -t 0x83	-N ubootenv	-r	-p 1M@4M   -t 0x2e -N firmware		-p 48M@6M -t 0x2e -N firmware2	-p 48M@54M -t 0x83 -N zbootconfig	-p 512k@102M 
part 2048 2048
part 4096 1024
part 6144 49152
part 55296 49152
part 104448 512
2097152
2097152
4194304
1048576
6291456
50331648
56623104
50331648
106954752
524288
cat /home/router/19.07/build_dir/target-aarch64_cortex-a53_musl/linux-mediatek_mt7622/tmp/openwrt-mediatek-mt7622-EMMC-squashfs-emmc.gpt.tmp >> /home/router/19.07/build_dir/target-aarch64_cortex-a53_musl/linux-mediatek_mt7622/tmp/openwrt-mediatek-mt7622-EMMC-squashfs-emmc.gpt
rm /home/router/19.07/build_dir/target-aarch64_cortex-a53_musl/linux-mediatek_mt7622/tmp/openwrt-mediatek-mt7622-EMMC-squashfs-emmc.gpt.tmp
cp /home/router/19.07/build_dir/target-aarch64_cortex-a53_musl/linux-mediatek_mt7622/tmp/openwrt-mediatek-mt7622-EMMC-squashfs-emmc.gpt /home/router/19.07/bin/targets/mediatek/mt7622/openwrt-mediatek-mt7622-ZH-A0501-EMMC-squashfs-emmc.gpt